生态学未来之展望

目 录 ESA 生 态 远 景 委 员 会 成 员...1 译 者 简 介...2 校 编 者 简 介...4 序...5 前 言...9 拥 挤 地 球 的 生 态 学...10 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划...14 总 纲...14 生 态 远 景 委 员 会 的 历 史 和 方 法...16 生 态 科 学 与 全 球 可 持 续 发 展 战 略 行 动 计 划 的 必 要 性...18 战 略 目 标 一 : 促 进 以 生 态 学 为 基 础 的 科 学 决 策...20 战 略 目 标 二 : 推 进 面 向 可 持 续 发 展 的 创 新 性 生 态 学 研 究...27 战 略 目 标 三 : 促 进 文 化 交 融 创 建 一 个 前 瞻 性 的 国 际 生 态 学...37 生 态 学 未 来 之 展 望...60 走 向 可 持 续 发 展 的 生 态 学...61 二 十 一 世 纪 的 生 态 学 与 可 持 续 发 展...63 物 种 入 侵 的 对 策 管 理 及 未 来 研 究 需 要...73 海 洋 景 观 捕 捞 和 养 殖 的 未 来...88 生 态 学 理 论 对 加 强 传 染 病 控 制 和 制 定 公 众 健 康 政 策 的 指 导 作 用...98 协 调 农 业 生 产 力 与 环 境 整 体 性 : 对 农 业 的 巨 大 挑 战...111 理 解 和 维 系 内 陆 水 生 生 态 系 统 的 空 间 显 示 工 具...124 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 评 估 : 我 们 能 否 把 握 自 然 界 的 脉 搏?...135 全 球 化 下 的 中 国 环 境...140 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 简 介...163 中 国 生 态 学 学 会 简 介...166 中 国 科 学 院 系 统 生 态 重 点 实 验 室 简 介...167

ESA 生 态 远 景 委 员 会 成 员 ESA 生 态 远 景 委 员 会 成 员 Emily S. Bernhardt, Duke University, Durham, NC Elizabeth A. Chornesky, University of California, Santa Cruz, CA Scott L. Collins, University of New Mexico, Albuquerque, NM Andrew P. Dobson, Princeton University, Princeton, NJ Clifford S. Duke, Ecological Society of America,Washington, DC Barry D. Gold, David and Lucile Packard Foundation, Los Altos, CA Robert Jacobson, U.S. Geological Survey, Columbia, MO Sharon Kingsland, Johns Hopkins University, Baltimore, MD Rhonda Kranz, Ecological Society of America,Washington, DC Michael J. Mappin, University of Calgary,Alberta, Canada M. Luisa Martinez, Instituto de Ecologia, Xalapa, Mexico Fiorenza Micheli; Stanford University, Pacific Grove, CA Jennifer L. Morse, Univ.of Maryland, College Park, MD, Michael L. Pace, Institute of Ecosystem Studies, Millbrook, NY Margaret A. Palmer*, Univ.of Maryland, College Park, MD, Stephen Palumbi, Stanford University, Pacific Grove, CA Mercedes Pascual, University of Michigan, Ann Arbor, MI O. J. Reichman, University of California, Santa Barbara, CA Ashley Simons, COMPASS, Washington, DC Alan Townsend, University of Colorado, Boulder, CO Monica G.Turner University of Wisconsin, Madison, WI. 1

译 者 简 介 译 者 简 介 程 维 信 : 美 国 佐 治 亚 大 学 生 态 学 博 士, 美 国 加 里 佛 尼 亚 大 学 Santa Cruz 分 校 环 境 研 究 系 教 授 主 要 研 究 方 向 : 土 壤 资 源 根 系 统 功 能 结 构 与 呼 吸 全 球 变 化 农 业 生 态 学 等 电 子 邮 箱 :wxcheng@ucsc.edu 方 炜 : 美 国 纽 约 州 立 大 学 石 溪 分 校 生 态 进 化 系 博 士, 现 任 美 国 长 岛 大 学 布 鲁 克 林 分 校 生 物 系 助 理 教 授 主 要 研 究 方 向 : 入 侵 生 物 学, 恢 复 生 态 学 联 系 电 话 :1-718-488-1470; 电 子 邮 箱 :wei.fang@liu.edu 高 方 : 美 国 加 州 大 学 河 滨 分 校 环 境 与 土 壤 科 学 系 博 士 美 国 农 业 部 土 壤 盐 份 研 究 所 博 士 后 美 国 注 册 职 业 工 程 师 现 为 美 国 特 拉 华 州 自 然 资 源 与 环 境 保 护 部 高 级 环 境 工 程 师, 负 责 该 州 室 外 空 气 质 量 及 污 染 控 制 规 划 电 子 邮 箱 :frank.gao@state.de.us 古 滨 河 : 美 国 阿 拉 斯 加 大 学 海 洋 学 博 士 佛 罗 里 达 大 学 博 士 后 现 为 美 国 南 佛 罗 理 达 州 水 资 源 管 理 署 高 级 环 境 科 学 家 研 究 方 向 : 应 用 湖 沼 学, 湿 地 生 态 学, 生 物 地 球 化 学 和 稳 定 性 同 位 素 生 态 学 电 子 邮 箱 :bgu@sfwmd.gov 关 蔚 禾 : 美 国 佐 治 亚 大 学 生 态 学 博 士,Marshall 咨 询 公 司 高 级 项 目 主 管 研 究 兴 趣 : 地 理 信 息 系 统, 遥 感 技 术 在 资 源 管 理 中 的 应 用 电 子 邮 箱 :weihe_guan@yahoo.com 何 希 : 美 国 维 斯 康 辛 大 学 博 士, 从 事 湖 沼 学 和 海 洋 科 学 研 究, 现 于 美 国 国 家 海 洋 大 气 管 理 总 局 国 家 海 洋 渔 业 署 任 职 电 子 邮 箱 :xi.he@noaa.gov 花 东 : 美 国 南 达 科 达 州 矿 产 理 工 大 学 博 士, 现 为 魁 北 克 大 学 蒙 特 利 分 校 博 士 后 研 究 员 主 要 研 究 兴 趣 : 卫 星 数 字 图 像 处 理 线 性 谱 分 离 技 术 卫 星 数 字 图 像 融 合 技 术 卫 星 数 字 图 像 分 类 技 术 和 森 林 类 别 识 别 树 木 生 长 参 数 的 遥 感 遥 测 碳 氮 模 拟 火 动 态 模 型 电 子 邮 箱 :C2050@er.uqam.ca 黄 长 志 :1977 年 考 入 华 南 农 业 大 学, 毕 业 于 园 艺 系 1983 年 赴 美 国 戴 维 斯 加 州 大 学 学 习, 分 别 于 1986 年 和 1991 年 获 生 态 学 硕 士 博 士 学 位 目 前 在 美 国 加 州 政 府 资 源 署 任 生 态 毒 理 正 研 究 员 主 要 从 事 生 态 毒 理 学 和 生 态 风 险 评 估 的 研 究 电 子 邮 箱 :chuang@ospr.dfg.ca.gov 江 洪 : 博 士, 美 国 保 护 生 物 学 研 究 所 高 级 研 究 员 主 要 研 究 兴 趣 : 植 物 生 态 与 森 林 生 态 遥 感 与 空 间 分 析 的 应 用 保 护 生 物 学 和 生 态 模 型 等 电 子 邮 箱 :hongjiang@consbio.org 林 光 辉 :1992 年 获 美 国 迈 阿 密 大 学 生 态 学 博 士 学 位 1992-1994 年 在 美 国 犹 他 大 学 从 事 博 士 后 研 究 现 为 中 国 科 学 院 植 物 研 究 所 首 席 研 究 员 研 究 方 向 : 植 物 生 理 生 态 学 全 球 变 化 生 态 学 和 稳 定 性 同 位 素 技 术 在 生 态 和 环 境 科 学 研 究 中 的 应 用 电 子 邮 箱 : ghlin@ibcas.ac.cn 2

译 者 简 介 刘 峰 :1995 年 获 中 国 科 学 院 植 物 研 究 所 生 态 学 硕 士, 现 为 德 克 萨 斯 A&M 大 学 牧 地 生 态 与 管 理 系 博 士 生 研 究 兴 趣 : 景 观 生 态 学, 生 态 系 统 生 态 学, 全 球 变 化 电 子 邮 箱 : asherliu@hotmail.com 刘 秦 勤 :1985 美 国 威 斯 康 星 大 学 硕 士,1990 年 美 国 戴 维 斯 加 州 大 学 植 物 学 博 士,1990~1993 美 国 加 州 大 学 Berkeley 分 校 博 士 后 目 前 在 美 国 加 州 政 府 资 源 署 任 研 究 协 调 员 主 要 从 事 生 态 系 统 内 物 种 和 生 境 保 育 的 研 究 和 政 策 协 调 工 作 电 子 邮 箱 :drqliu@yahoo.com 廖 成 章 : 复 旦 大 学 生 命 科 学 学 院 生 态 学 博 士 生 从 事 生 物 入 侵 对 长 江 河 口 湿 地 生 态 系 统 生 产 力 和 碳 氮 动 态 影 响 及 湿 地 生 物 地 球 化 学 循 环 的 研 究 电 子 邮 箱 : 031023079@fudan.edu.cn 骆 亦 其 : 美 国 戴 维 斯 加 州 大 学 博 士, 洛 杉 矶 加 州 大 学 和 斯 坦 福 大 学 博 士 后 现 任 俄 克 拉 荷 马 大 学 教 授, 复 旦 大 学 长 江 讲 座 教 授 长 期 致 力 于 全 球 变 化 研 究, 其 研 究 方 向 主 要 为 植 物 生 理 生 态 学, 生 态 系 统 生 态 学, 生 物 地 球 化 学 循 环 和 生 态 模 型 电 子 邮 箱 :yluo@ou.edu 缪 世 利 : 美 国 波 士 顿 大 学 博 士, 哈 佛 大 学 博 士 后, 现 为 美 国 南 佛 罗 理 达 州 水 资 源 管 理 署 高 级 主 管 科 学 家 中 国 科 学 院 海 外 知 名 学 者, 中 国 科 学 院 植 物 研 究 所 客 座 研 究 员 研 究 方 向 : 植 物 生 态 学, 湿 地 生 态 学, 恢 复 生 态 学 和 入 侵 生 物 学 电 子 邮 箱 :smiao_33406@yahoo.com 彭 长 辉 : 法 国 马 赛 第 三 大 学 生 态 学 博 士 现 任 加 拿 大 首 席 科 学 家 ( 生 态 模 型 ),Quebec 大 学 终 身 教 授 2002 年 中 国 国 家 杰 出 青 年 科 学 基 金 (B 类 ) 获 得 者,2004 获 得 中 国 科 学 院 海 外 评 审 专 家 学 科 领 域 : 全 球 气 候 变 化, 陆 地 生 态 系 统 碳 循 环 和 生 态 模 型 电 子 邮 箱 : peng.changhui@uqam.ca 邬 建 国 : 博 士 美 国 亚 利 桑 那 州 立 大 学 教 授, 国 际 景 观 生 态 学 主 编 主 要 研 究 含 景 观 生 态 学 城 市 生 态 学 以 及 可 持 续 性 科 学 电 子 邮 箱 :Jingle.Wu@asu.edu 武 昕 原 : 美 国 田 纳 西 大 学 生 态 学 博 士, 俄 亥 俄 州 立 大 学 博 士 后 现 任 德 克 萨 斯 A&M 大 学 牧 地 生 态 与 管 理 系 副 教 授 主 要 研 究 兴 趣 : 景 观 生 态 学 湿 地 生 态 与 恢 复 生 态 保 护 及 生 态 教 育 电 子 邮 箱 :xbw@tamu.edu 伍 业 钢 : 美 国 怀 俄 明 大 学 植 物 学 系 博 士, 现 为 美 国 Consulting Engineers 公 司 主 任 生 态 学 家 主 要 研 究 兴 趣 : 景 观 生 态 学 火 生 态 学 植 被 生 态 学 生 态 模 型 等, 目 前 参 与 密 西 西 比 河 流 域 航 运 与 生 态 系 统 恢 复 模 拟 研 究 电 子 邮 箱 :ywu_mail@yahoo.com 张 志 辉 : 美 国 佛 罗 里 达 大 学 博 士, 现 为 美 国 南 佛 罗 理 达 州 水 资 源 管 理 署 高 级 地 理 信 息 科 学 家 研 究 方 向 : 空 间 与 环 境 信 息 系 统 电 子 邮 箱 :frank.chang@gmx.net 朱 伟 兴 : 美 国 新 泽 西 州 罗 格 斯 大 学 生 态 学 博 士 统 计 学 硕 士, 弗 德 姆 大 学 亚 利 桑 那 州 立 大 学 博 士 后, 现 为 纽 约 州 立 大 学 宾 汉 姆 分 校 副 教 授 研 究 领 域 : 生 物 地 球 化 学 循 环 土 壤 生 态 学 城 市 生 态 学 植 物 与 土 壤 相 关 关 系 及 氮 循 环 与 氮 滞 留 问 题 电 子 邮 箱 : wxzhu@binghamton.edu 3

校 编 者 简 介 校 编 者 简 介 陈 亮 (1977 -), 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 系 统 生 态 实 验 室 博 士 研 究 生 主 要 研 究 方 向 生 态 资 产 评 估 产 业 生 态 学 电 子 邮 箱 :ecochenliang@yahoo.com.cn 陈 求 稳 (1974 -), 博 士, 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 研 究 员, 博 士 生 导 师, 荷 兰 注 册 工 程 师 主 要 从 事 生 态 模 拟 和 生 态 信 息 学 研 究 电 子 邮 箱 :qchen@mail.rcees.ac.cn 胡 聃, 理 学 博 士, 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 副 研 究 员 现 主 要 从 事 城 市 生 态 学 生 态 经 济 学 复 杂 城 市 生 态 系 统 分 析 与 模 拟 等 方 面 的 学 术 研 究 电 子 邮 箱 : hudan@mail.rcees.ac.cn 李 栋 (1980 -), 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 系 统 生 态 实 验 室 博 士 研 究 生 主 要 研 究 方 向 生 态 城 市 规 划 可 持 续 人 居 环 境 及 能 源 管 理 电 子 邮 箱 :uriel_li@yahoo.com.cn 李 锋 (1973 -), 生 态 学 博 士, 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 助 理 研 究 员 主 要 从 事 区 域 与 城 市 系 统 生 态 学 生 态 服 务 生 态 规 划 和 产 业 生 态 学 方 面 研 究 电 子 邮 箱 : lifeng@mail.rcees.ac.cn 欧 阳 文 锐 (1979 -), 湖 北 天 门 人 硕 士, 助 教 2004 年 毕 业 于 中 国 农 业 大 学 生 态 学 专 业 现 为 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 生 态 学 博 士 生, 研 究 方 向 为 城 市 生 态 学 电 子 邮 箱 : oydragon@126.com 欧 阳 志 云, 生 态 学 博 士, 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 副 主 任, 研 究 员, 博 士 生 导 师, 中 国 科 学 院 系 统 生 态 重 点 实 验 室 主 任, 主 要 从 事 人 类 活 动 胁 迫 下 的 生 态 系 统 特 征 与 演 化 规 律, 自 然 保 护 生 态 规 划 与 生 态 评 价 的 理 论 与 应 用 研 究 王 如 松 (1947 -), 系 统 生 态 学 博 士, 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 研 究 员 国 际 科 联 环 境 问 题 科 学 委 员 会 第 一 副 主 席, 国 际 生 态 学 会 执 委, 中 国 生 态 学 会 理 事 长, 中 国 生 态 学 会 城 市 生 态 专 业 委 员 会 主 任 主 要 从 事 复 合 生 态 系 统 理 论 城 市 生 态 规 划 与 管 理 和 产 业 生 态 工 程 集 成 技 术 研 究 郑 华 (1974 -), 博 士, 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 助 理 研 究 员 主 要 从 事 生 态 系 统 服 务 功 能 生 态 评 价 与 生 态 规 划 研 究 电 子 邮 箱 :zhenghua@mail.rcees.ac.cn 4

序 拥 挤 地 球 的 生 态 福 音 序 拥 挤 地 球 的 生 态 福 音 大 千 世 界, 熙 熙 攘 攘, 蜂 拥 蚁 聚 ; 物 质 进 进 出 出, 能 量 聚 聚 散 散, 生 命 生 生 不 息 人 们 无 时 无 处 不 在 和 周 围 环 境 中 的 物 事 人 打 交 道 荀 子 曰 : 金 石 有 形 而 无 气, 水 火 有 气 而 无 生, 草 木 有 生 而 无 知, 禽 兽 有 知 而 无 义, 人 有 气 有 生 有 知 且 有 义, 故 最 为 天 下 贵 也! 水 火 草 木 禽 兽 天 地 构 成 绚 丽 多 彩 的 地 球 生 命 支 持 系 统, 加 上 人 气 人 生 人 知 人 义 和 人 文 便 构 成 了 我 们 生 机 昂 然 的 地 球 生 态 景 观 人 既 是 现 代 文 明 的 创 造 者, 也 是 地 球 生 命 支 持 系 统 的 最 大 破 坏 者 如 果 将 地 球 上 的 生 态 史 化 约 为 1 年, 即 假 设 最 早 的 原 核 生 物 出 现 在 1 月 1 日, 则 人 类 种 群 出 现 在 12 月 31 日 傍 晚 7:00, 而 城 市 文 明 的 诞 生 则 是 12 月 31 日 深 夜 11:59 分 13 秒 的 事, 即 只 有 短 短 的 47 秒 但 就 是 在 这 短 短 的 47 秒 内, 人 类 赖 以 生 存 的 地 球 生 态 景 观 发 生 了 翻 天 覆 地 的 变 化 一 个 半 世 纪 以 来, 生 态 学 作 为 一 门 研 究 生 物 与 其 环 境 之 间 关 系 的 科 学, 一 直 试 图 避 开 人 而 客 观 存 在, 避 开 社 会 而 独 立 研 究, 以 保 持 其 清 纯 的 自 然 属 性 但 地 球 生 态 破 坏 的 速 度 要 远 远 高 于 自 然 生 态 恢 复 的 速 度, 生 态 研 究 的 范 围 远 远 小 于 生 态 影 响 的 范 围 在 这 个 拥 挤 不 堪 地 球 的 很 多 地 方, 往 往 是 山 上 保 护, 山 下 破 坏, 局 部 修 复, 整 体 破 坏 人 和 自 然 脱 离, 经 济 和 环 境 脱 钩, 研 究 和 管 理 脱 节 为 此, 美 国 生 态 学 会 1991 年 提 出 了 由 全 球 气 候 变 化 生 物 多 样 性 和 可 持 续 生 物 圈 组 成 的 90 年 代 生 态 学 研 究 议 题, 使 生 态 学 研 究 与 人 类 活 动 的 联 系 更 加 紧 密 但 迄 今 大 多 数 这 类 研 究 还 只 是 将 人 作 为 外 生 变 量, 聚 焦 在 对 气 候 生 物 和 地 球 生 态 系 统 的 自 然 变 化 规 律 的 探 讨 上 究 竟 人 是 生 态 系 统 的 外 生 变 量 还 是 系 统 内 的 主 导 因 子? 生 态 系 统 除 保 护 恢 复 外 可 否 设 计 创 建? 生 态 学 研 究 的 主 要 目 的 是 发 表 科 学 文 章 还 是 推 进 地 球 生 态 系 统 的 可 持 续 发 展? 生 态 学 只 是 一 门 保 护 性 描 述 性 的 生 物 科 学 还 是 一 门 建 设 性 指 导 性 的 系 统 关 系 学 是 科 学 与 社 会 的 桥 梁? 一 个 由 M.Palmer 等 20 名 著 名 生 态 学 家 组 成 的 美 国 生 态 学 会 生 态 远 景 委 员 会 2004 年 完 成 的 一 个 战 略 研 究 报 告 (www.esa.org/ecovisions) 回 答 了 这 些 问 题 : 我 们 未 来 的 环 境 由 人 类 为 主 体 的 人 类 有 意 或 无 意 管 理 的 生 态 系 统 所 组 成 ; 一 个 可 持 续 发 展 的 未 来 将 包 括 维 持 性 恢 复 性 和 创 建 性 的 综 合 生 态 系 统 ; 生 态 学 注 定 会 成 为 制 定 可 持 续 发 展 规 划 与 决 策 过 程 中 的 重 要 组 成 部 分 ; 为 了 更 好 地 开 展 生 态 学 研 究 和 有 效 地 利 用 生 态 学 知 识, 科 学 家, 政 府, 企 业 界 和 公 众 必 须 在 区 域 以 至 全 球 范 围 内 结 成 前 所 未 有 的 合 作 关 系, 形 成 一 种 新 型 的 生 态 文 化 长 期 以 来, 生 态 学 家 一 直 热 衷 于 对 原 生 生 态 系 统 的 研 究, 新 世 纪 的 生 态 学 研 究 将 把 重 点 转 移 到 生 态 系 统 和 人 类 关 系 的 可 持 续 能 力 建 设 上, 未 来 的 发 展 要 求 生 态 学 家 不 仅 仅 是 一 流 的 研 究 人 员, 而 且 是 决 策 制 定 过 程 中 生 态 信 息 的 提 供 者 该 报 告 的 简 介 以 拥 挤 地 球 的 生 态 学 为 名 刊 登 在 科 学 杂 志 2004 年 5 月 28 第 304 卷 1251~1252 页 上 生 态 学 与 环 境 科 学 前 沿 杂 志 2005 年 2 月 出 版 生 态 可 持 续 发 展 未 来 之 展 望 专 辑, 专 门 介 绍 了 该 报 告 总 纲 的 详 细 内 容 和 相 关 领 域 的 行 动 方 略 5

序 拥 挤 地 球 的 生 态 福 音 作 为 世 界 上 会 员 最 多 实 力 最 强 的 美 国 生 态 学 会 发 表 的 这 一 报 告 是 划 时 代 的 它 代 表 着 世 界 生 态 学 在 继 续 深 化 现 有 研 究 领 域 的 同 时, 正 从 传 统 生 物 生 态 学 向 人 类 可 持 续 发 展 生 态 学 经 院 生 态 学 向 管 理 决 策 生 态 学 自 然 生 态 学 向 社 会 生 态 学 恢 复 生 态 学 向 工 程 生 态 学 的 拓 展 和 升 华 报 告 中 建 议 的 促 进 生 态 科 学 与 决 策 管 理 的 联 姻 推 进 以 生 态 学 为 基 础 的 科 学 决 策 ; 深 化 面 向 可 持 续 发 展 的 多 尺 度 预 测 性 创 新 性 信 息 化 的 生 态 学 研 究 ; 营 建 跨 领 域 跨 学 科 前 瞻 性 和 国 际 性 的 生 态 文 化 交 融 氛 围 等 三 大 战 略 和 相 应 的 行 动 计 划 对 快 速 经 济 发 展 中 的 我 国 城 乡 环 境 保 护 生 态 建 设 和 生 态 科 学 发 展 有 着 重 要 的 参 考 价 值 报 告 中 提 出 的 生 态 服 务 生 态 设 计 生 态 信 息 和 生 态 文 化 研 究 已 成 为 生 态 学 前 沿 的 几 朵 奇 葩, 也 是 当 前 中 国 生 态 学 研 究 的 热 点 为 让 更 多 的 中 国 读 者 了 解 该 报 告 的 详 细 内 容, 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 (SINO-ECO) 美 国 生 态 学 会 亚 州 分 会 与 中 国 生 态 学 会 和 中 国 科 学 院 系 统 生 态 重 点 实 验 室 合 作 将 报 告 全 文 专 刊 的 全 部 文 章 以 及 科 学 杂 志 上 的 简 介 翻 译 成 中 文, 并 编 印 成 册, 遍 飨 读 者 为 配 合 读 者 从 国 际 角 度 了 解 中 国 环 境 的 机 遇 与 挑 战, 我 们 还 翻 译 和 转 载 了 自 然 杂 志 2005 年 6 月 30 日 第 435 期 刊 载 的 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 前 主 席 刘 建 国 与 J. Diamond 合 写 的 一 篇 有 关 中 国 环 境 问 题 的 综 述 文 章 所 有 译 文 均 根 据 编 译 者 的 理 解 译 出, 不 代 表 编 译 单 位 的 观 点, 仅 供 参 考, 准 确 含 义 以 原 文 为 准 生 态 一 词 当 前 在 国 内 外 颇 为 流 行 生 态 是 生 物 与 环 境 生 命 个 体 与 整 体 间 的 一 种 相 互 作 用 关 系, 在 生 物 世 界 和 人 类 社 会 中 无 处 不 在, 无 时 不 有 而 生 态 学 则 是 一 门 学 问, 只 在 生 态 学 工 作 者 圈 子 里 使 用 F. Darling(1967) 指 出, 生 态 学 作 为 一 门 研 究 生 物 与 其 环 境 之 间 关 系 的 科 学, 是 一 个 超 出 初 创 者 想 象 的 意 义 更 为 重 大 的 思 想 英 文 中 只 有 ecology( 生 态 学 ) 和 ecological( 生 态 的 或 生 态 学 的 ) 两 单 词, 没 有 作 为 名 词 的 生 态 一 词 著 名 生 态 学 家 H.T.Odum 教 授 1988 年 访 问 中 科 院 生 态 环 境 研 究 中 心 时, 我 们 曾 讨 论 过 此 事 他 认 为 ecology 也 可 以 表 示 生 态 关 系, 但 最 好 象 经 济 (economy) 和 经 济 学 (economics) 的 区 别 一 样, 将 ecology 解 释 为 生 态, 而 另 为 生 态 学 创 造 一 个 新 词, 比 如 ecologics 以 代 替 ecology 这 在 汉 语 中 就 没 有 这 种 歧 义 生 态 的 词 义 本 身 是 中 性 的, 但 作 为 一 个 形 容 词 的 生 态 (ecological) 与 名 词 连 用 时, 常 常 变 成 一 个 褒 义 词, 如 生 态 旅 游 生 态 城 市 生 态 产 业 等, 其 实 是 生 态 合 理 或 和 谐 的 的 简 称 本 书 中 的 生 态 具 有 生 态 学 和 生 态 关 系 的 双 重 涵 义 21 世 纪 的 生 态 学, 既 是 包 括 人 在 内 的 生 物 与 环 境 之 间 关 系 的 一 门 系 统 科 学, 也 是 人 类 认 识 环 境 改 造 环 境 的 一 门 世 界 观 和 方 法 论 或 自 然 哲 学, 还 是 人 类 塑 造 环 境 模 拟 自 然 的 一 门 工 程 美 学, 是 科 学 与 社 会 的 桥 梁, 是 天 地 生 灵 和 人 类 福 祉 的 纽 带 拥 挤 地 球 的 生 态 关 系 应 是 谐 和 的, 遵 循 整 体 协 同 循 环 自 生 物 质 不 灭 能 量 守 恒 ; 是 进 取 的, 追 求 高 效 竞 争 开 放 共 生 优 胜 劣 汰 协 同 进 化 ; 是 整 合 的, 倡 导 富 裕 健 康 文 明 的 调 和, 生 理 心 理 伦 理 的 健 康, 城 市 乡 村 郊 野 的 宁 逸 ; 更 是 辨 证 的, 和 谐 而 不 均 衡 开 拓 而 不 耗 竭 适 应 而 不 保 守, 循 环 而 不 回 归 早 在 3000 多 年 前, 中 华 民 族 就 形 成 了 一 套 观 乎 天 文 以 察 时 变, 观 乎 人 文 以 化 成 天 下 的 人 类 生 态 思 想 体 系, 包 括 道 理 事 理 义 理 和 情 理 等 中 国 封 建 社 会 正 是 靠 着 这 些 天 时 地 利 及 人 际 关 系 的 正 确 认 识, 靠 着 物 质 循 环 再 生, 社 会 协 调 共 生 和 修 身 养 性 自 我 调 节 的 生 态 观, 维 持 着 其 3000 多 年 稳 定 的 农 业 社 会 结 构, 形 成 了 独 特 的 华 夏 文 明 6

序 拥 挤 地 球 的 生 态 福 音 生 态 一 词 自 上 世 纪 初 引 进 中 国 以 来, 其 天 生 的 整 体 论 学 科 性 质 很 快 就 与 中 国 传 统 的 天 人 合 一 思 想 相 共 鸣, 在 生 态 农 业 生 态 工 程 自 然 保 护 等 领 域 得 到 广 泛 的 应 用 中 国 人 多 地 薄 历 史 悠 久 的 国 情 也 决 定 了 中 国 生 态 学 研 究 的 亲 民 特 色 和 人 文 关 联 早 在 八 十 年 代 初, 马 世 骏 等 就 提 出 了 人 类 社 会 是 一 类 以 人 的 行 为 为 主 导 自 然 环 境 为 依 托 资 源 流 动 为 命 脉 社 会 体 制 为 经 络 的 社 会 - 经 济 - 自 然 复 合 生 态 系 统 可 持 续 发 展 问 题 的 实 质 是 以 人 为 主 体 的 生 命 与 其 栖 息 劳 作 环 境 物 质 生 产 环 境 及 社 会 文 化 环 境 间 关 系 的 协 调 发 展 作 为 可 持 续 发 展 理 论 基 础 的 生 态 学, 其 核 心 就 是 要 调 节 好 以 水 土 能 生 物 地 球 化 学 循 环 为 主 体 的 自 然 生 态 过 程, 与 以 生 产 流 通 消 费 还 原 调 控 为 主 流 的 经 济 生 态 过 程 和 以 人 的 科 技 体 制 文 化 为 主 线 的 社 会 生 态 过 程 在 时 空 量 构 序 范 畴 的 生 态 耦 合 关 系 和 推 进 以 整 体 协 同 循 环 自 生 为 基 础 的 生 态 规 划 生 态 工 程 与 生 态 管 理 二 十 多 年 来, 中 国 生 态 学 理 论 与 应 用 研 究 以 及 城 乡 环 境 保 护 和 生 态 建 设 工 作 取 得 了 长 足 进 展, 但 在 技 术 手 段 人 才 培 养 管 理 体 制 社 会 基 础 和 研 究 的 文 化 氛 围 等 方 面 我 们 和 欧 美 发 达 国 家 还 有 较 大 的 差 距 相 信 本 文 集 的 编 印 将 对 中 国 生 态 学 工 作 者 了 解 国 际 生 态 学 前 沿 动 向, 制 定 中 国 生 态 学 发 展 战 略 有 重 要 的 参 考 价 值 对 即 将 于 2007 年 5 月 在 北 京 召 开 的 由 Elsevier 出 版 社 和 中 国 生 态 学 会 发 起, 国 际 生 态 学 会 国 际 科 联 环 境 问 题 科 学 委 员 会 等 国 际 组 织 和 美 国 生 态 学 会 等 联 合 支 持 的 第 三 届 世 界 生 态 高 峰 会 (Eco-Summit III) 也 是 一 种 理 论 准 备 这 本 文 集 是 当 今 世 界 上 东 西 方 两 个 最 大 的 生 态 学 会 通 力 合 作 以 及 海 内 外 中 华 生 态 学 子 联 手 奉 献 的 结 晶 文 集 的 编 译 和 刊 印 得 到 美 国 生 态 学 会 前 任 现 任 和 下 任 主 席 Jerry Melillo, Nancy Grimm,Alan Covich 以 及 美 国 生 态 学 会 生 态 学 与 环 境 科 学 前 沿 杂 志 主 编 Sue Silver 的 全 力 支 持, 特 向 他 们 以 及 文 集 的 所 有 作 者 表 示 衷 心 的 感 谢 我 们 特 别 要 感 谢 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 美 国 生 态 学 会 亚 州 分 会 中 国 生 态 学 会 中 国 科 学 院 系 统 生 态 重 点 实 验 室 和 中 国 科 协 海 外 智 力 为 国 服 务 行 动 委 员 会 为 本 文 集 的 刊 印 和 传 播 提 供 的 人 力 物 力 支 持 本 文 集 的 译 者 大 多 是 SINO-ECO 的 前 主 席 创 始 人 或 热 情 奉 献 的 活 跃 分 子, 他 们 在 繁 忙 的 学 习 工 作 中 奉 献 出 自 己 的 时 间 精 力 和 资 源, 特 别 是 伍 业 钢 缪 世 利 彭 长 辉 古 滨 河 等 为 本 文 集 的 编 译 和 组 织 工 作 付 出 了 艰 辛 的 劳 动, 中 国 生 态 学 会 和 中 国 科 学 院 系 统 生 态 重 点 实 验 室 的 研 究 人 员 和 研 究 生 为 本 文 集 的 编 印 和 校 核 也 投 入 了 很 多 的 精 力, 在 此 表 示 诚 挚 的 谢 意 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 自 80 年 代 末 成 立 以 来, 一 直 在 联 络 组 织 海 外 生 态 学 工 作 者, 为 促 进 中 国 生 态 学 事 业 的 繁 荣 兴 旺 和 推 进 祖 国 的 环 境 保 护 和 生 态 建 设 事 业 而 辛 勤 奔 波 牵 线 搭 桥, 在 学 术 交 流 合 作 研 究 决 策 咨 询 论 著 出 版 期 刊 编 辑 人 才 培 养 等 方 面 为 振 兴 中 华 生 态 学 事 业 作 出 了 重 要 贡 献 一 批 会 员 已 陆 续 回 国 从 事 生 态 学 研 究 或 与 国 内 一 些 科 研 单 位 开 展 合 作 研 究 是 科 学 的 事 业 心 民 族 的 认 同 感 环 境 的 忧 患 意 识 和 报 效 家 国 的 责 任 心 激 励 他 们 年 复 一 年 持 之 以 恒 地 协 同 奉 献 SINO-ECO 在 20 世 纪 末 -21 世 纪 初 中 国 生 态 学 发 展 史 上 的 作 用 是 不 可 磨 灭 的 交 叉 融 合 适 应 进 化 是 现 代 生 态 学 的 显 著 特 征 15 世 纪 欧 洲 大 陆 的 文 艺 复 兴 运 动 使 自 然 科 学 获 得 新 生, 一 场 科 学 革 命 冲 破 了 中 世 纪 封 建 势 力 和 经 院 哲 学 的 层 层 罗 网, 物 理 学 的 突 飞 猛 进 为 工 业 革 命 的 辉 煌 成 就 奠 定 了 理 论 基 础 就 像 作 为 研 究 数 与 形 抽 象 关 系 的 数 学 从 物 理 学 中 脱 颖 而 出, 又 推 动 了 物 理 学 的 突 飞 猛 进 一 样,20 世 纪 后 半 叶 的 环 境 运 动 催 生 了 自 然 科 学 和 社 会 科 学 交 叉 的 可 持 续 发 展 科 学, 而 从 生 物 学 地 学 和 环 境 科 学 的 实 体 抽 象 出 来 的 研 究 人 口 资 源 环 境 间 的 时 空 量 构 序 耦 合 关 系 的 生 态 学 将 在 新 千 年 大 放 异 彩, 形 成 一 门 独 立 于 传 统 科 学 之 外 的 科 学 工 具 而 又 推 动 人 和 自 然 永 续 发 展 的 基 础 科 学 7

序 拥 挤 地 球 的 生 态 福 音 本 书 若 能 为 这 一 襁 褓 中 的 婴 儿 带 来 福 音, 为 新 世 纪 的 中 国 生 态 学 吹 来 新 风, 为 东 西 方 生 态 思 想 的 融 合 以 及 国 家 民 族 和 全 球 的 永 续 发 展 推 波 助 澜, 编 者 将 不 胜 荣 幸 王 如 松 2005 年 9 月, 北 京 8

前 言 前 言 生 态 学 是 研 究 生 物 与 环 境 之 间 相 互 关 系 和 作 用 的 科 学 近 一 个 世 纪 以 来, 随 着 世 界 人 口 剧 增, 人 类 对 自 然 资 源 和 环 境 的 不 合 理 开 发 和 利 用, 以 及 对 生 态 系 统 的 不 断 干 扰 和 破 坏, 全 球 的 生 态 环 境 发 生 了 急 剧 的 变 化, 如 全 球 变 暖 海 平 面 上 升 大 气 和 水 体 污 染 生 物 入 侵 生 物 多 样 性 丧 失 荒 漠 化 加 剧 生 态 系 统 退 化 水 资 源 短 缺 等 一 系 列 全 球 性 生 态 与 环 境 问 题 和 生 态 灾 难 人 类 社 会 正 面 临 环 境 资 源 危 机 与 可 持 续 发 展 的 严 峻 挑 战 经 济 越 发 展, 环 境 越 重 要 21 世 纪 全 人 类 面 临 的 可 持 续 发 展 挑 战 可 谓 世 之 大 事, 死 生 之 地, 存 亡 之 道, 不 可 不 察 21 世 纪 的 生 态 学 不 仅 将 指 导 人 类 生 存 和 发 展, 而 且 是 人 类 社 会 可 持 续 发 展 的 基 础 和 核 心 研 究 和 探 讨 中 国 生 态 科 学 与 可 持 续 发 展 战 略, 是 中 华 民 族 生 态 工 作 者 所 肩 负 的 重 要 历 史 使 命 科 学 没 有 国 界 为 了 中 国 生 态 科 学 超 越 国 界, 走 向 世 界, 为 了 及 时 报 道 国 际 上 的 最 新 动 态, 进 一 步 增 进 与 国 内 同 行 在 生 态 学 与 可 持 续 发 展 领 域 的 交 流 与 合 作, 由 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 (SINO-ECO) 的 几 位 会 员, 伍 业 刚 缪 世 利 古 滨 河 博 士 倡 议, 翻 译 由 美 国 生 态 学 会 主 持 编 写 的 生 态 科 学 与 可 持 续 发 展 战 略 远 景 报 告 以 及 发 表 在 生 态 学 与 环 境 科 学 前 沿 上 的 相 应 文 章 该 报 告 包 括 三 个 战 略 目 标 : (1) 强 化 以 生 态 学 为 基 础 的 科 学 决 策 ; (2) 推 进 面 向 拥 挤 地 球 可 持 续 发 展 能 力 的 创 新 性 生 态 学 研 究 ; (3) 促 进 生 态 学 中 文 化 氛 围 的 交 融 以 开 创 一 个 前 瞻 性 和 国 际 化 的 生 态 学 事 业 本 书 由 部 分 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 会 员 翻 译 他 们 都 是 在 繁 忙 的 工 作 之 余, 放 弃 周 末 与 家 人 共 享 天 伦 之 乐, 抽 出 时 间 赶 译 出 来 的 古 滨 河 博 士 花 了 大 量 时 间 审 阅 译 稿 全 书 最 后 由 伍 业 钢 博 士 归 纳 综 合 此 外, 本 译 书 得 到 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 美 国 生 态 学 会 - 亚 洲 分 会, 中 国 生 态 学 会 及 生 态 学 与 环 境 科 学 前 沿 刊 物 总 编 Sue Silver 博 士 的 大 力 支 持 为 此, 我 们 十 分 欣 慰 为 这 部 十 分 重 要 的 译 著 写 上 几 句 前 言, 并 借 此 机 会 推 荐 本 书 给 我 国 的 生 态 研 究 人 员 教 育 工 作 者, 以 及 相 关 政 府 部 门 的 决 策 人 员 管 理 者 和 关 心 环 境 问 题 的 企 业 家 大 专 院 校 的 研 究 生 和 学 生 希 望 该 书 能 为 中 国 21 世 纪 生 态 学 的 发 展 和 制 定 适 合 中 国 国 情 的 可 持 续 发 展 战 略 起 到 抛 砖 引 玉 的 作 用 最 后, 值 此 译 著 出 版 之 际, 我 们 特 向 支 持 和 参 与 本 书 翻 译 的 所 有 译 者 有 关 单 位 和 学 术 团 体, 再 一 次 表 示 衷 心 的 感 谢 彭 长 辉 博 士 缪 世 利 博 士 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 现 任 主 席 美 国 生 态 学 会 - 亚 洲 分 会 现 任 主 席 加 拿 大 首 席 科 学 家, 魁 北 克 大 学 教 授 美 国 南 佛 罗 里 达 洲 水 资 源 管 理 局 高 级 主 管 研 究 员 9

原 文 刊 于 2004 年 5 月 28 日 Science 304 卷 1251-1252 页, www.sciencemag.org 拥 挤 地 球 的 生 态 学 Margaret Palmer*, Jennifer Morse, Emily Bernhardt, Elizabeth Chornesky, Scott Collins, Andrew Dobson, Clifford Duke, Rhonda Kranz, Barry Gold, Robert Jacobson, Sharon Kingsland, Michael Mappin, M. Luisa Martinez, Fiorenza Micheli; Stephen Palumbi, Michael Pace, Mercedes Pascual, O. J. Reichman, Ashley Simons, Alan Townsend, Monica Turner 本 文 英 文 原 文 刊 于 2004 年 5 月 28 日 Science 304 卷 1251-1252 页, www.sciencemag.org 今 后 50 到 100 年, 世 界 人 口 将 达 到 80 到 100 亿, 维 持 如 此 巨 额 人 口 的 生 存 将 会 变 得 十 分 困 难 人 类 消 耗 对 健 康 至 关 重 要 的 资 源 的 速 率 远 远 超 过 了 其 供 给 能 力, 有 限 的 地 球 空 (1, 间 难 以 承 载 人 类 如 此 巨 大 的 生 态 足 迹 2) 化 石 燃 料 燃 烧 和 化 肥 生 产 所 排 放 的 氮 已 超 过 地 球 固 氮 速 率 的 两 倍, 这 在 肥 沃 地 球 荒 芜 土 地 的 同 时 也 加 剧 了 日 益 严 重 的 富 营 养 化 过 程 (3) 全 球 化 的 商 业 贸 易 导 致 病 虫 害 的 扩 散 和 为 害, 因 为 它 们 脱 离 了 其 自 然 天 敌 的 控 制 (4) 虽 然 对 所 剩 无 几 并 迅 速 退 化 的 原 生 生 态 系 统 的 研 究 十 分 重 要, 可 现 在 该 是 研 究 面 向 未 来 的 生 态 学 的 时 候 了 由 于 在 可 以 预 料 的 将 来, 地 球 人 口 会 过 度 膨 胀, 而 自 然 资 源 的 消 耗 速 率 在 进 一 步 加 快, 人 类 对 地 球 的 改 造 只 会 加 剧 因 此, 将 人 类 活 动 融 入 地 球 生 态 系 统 的 一 个 整 合 组 分 来 研 究 十 分 必 要, 未 来 研 究 的 焦 点 将 是 在 满 足 人 类 需 求 的 同 时 维 持 地 球 生 命 系 统 的 活 力 生 态 学 在 改 善 人 民 生 活 中 起 过 重 要 的 作 用 (5) 而 对 社 会 生 态 系 统 可 持 续 能 力 和 恢 复 能 (6, 力 的 研 究 已 经 开 始 7) 人 们 到 处 都 在 讨 论 伙 伴 关 系 并 制 定 所 需 要 的 研 究 计 划 (8) 本 文 将 推 荐 一 个 有 关 生 态 系 统 服 务 和 生 态 恢 复 与 设 计 科 学 的 研 究 议 程 生 态 系 统 服 务 科 学 自 然 生 态 系 统 为 人 类 社 会 提 供 了 大 量 生 态 服 务, 如 纯 净 的 饮 水, 植 物 的 水 土 保 持, 菌 源 性 传 播 疾 病 的 缓 冲, 花 粉 传 授 等 这 些 服 务 在 大 多 数 场 合 下 是 不 可 替 代 的, 或 即 使 有 技 术 可 替 代 也 是 十 分 昂 贵 的 比 如, 人 们 经 常 建 议 的 为 自 然 保 育 和 发 展 生 产 使 用 的 在 淡 水 资 源 缺 乏 地 区 推 广 的 盐 碱 地 治 理 技 术, 其 成 本 是 大 多 数 淡 水 用 户 支 付 意 愿 的 两 倍 以 上 (9) 维 护 生 态 系 统 的 服 务 功 能 要 求 对 提 供 服 务 的 自 然 格 局 和 过 程 有 一 更 透 彻 的 了 解 (10) 要 回 答 以 下 一 些 关 键 问 题 需 要 创 新 型 的 研 究 方 法 : 哪 些 生 态 服 务 是 不 可 替 代 或 十 分 昂 贵 的, 或 其 替 代 技 术 将 会 产 生 意 想 不 到 的 负 面 效 果? 哪 些 生 境 必 须 保 护 以 保 障 生 态 系 统 能 为 人 类 提 供 关 键 的 服 务 功 能? 哪 些 因 素 会 削 弱 生 态 服 务? 怎 样 才 能 减 缓 或 逆 转 它 们 的 影 响? 个 人 企 业 和 政 府 的 行 为 是 怎 样 维 持 或 削 弱 生 态 服 务 功 能 的? 当 自 然 保 育 对 策 不 能 生 效 时, 生 态 学 家 能 采 取 些 什 么 样 的 对 策? 对 某 些 服 务 功 能 来 说, 其 作 用 机 理 已 经 清 楚, 但 这 些 知 识 并 没 有 得 到 广 泛 的 传 播 和 应 用 比 如, 由 于 硬 化 地 表 和 屋 顶 没 有 植 被 覆 盖, 原 本 渗 透 到 土 壤 中 去 的 雨 水 通 过 下 水 管 道 或 地 表 径 流 白 白 流 进 江 河 湖 海, 导 致 洪 涝 灾 害 和 水 体 富 营 养 化 开 发 过 程 中, 人 们 往 往 忽 10

原 文 刊 于 2004 年 5 月 28 日 Science 304 卷 1251-1252 页, www.sciencemag.org 视 绿 色 廊 道 河 岸 保 护 区 泄 洪 设 施 等 可 以 减 缓 生 态 退 化 的 基 础 设 施 建 设 强 化 对 生 态 系 统 服 务 功 能 的 公 众 评 估 将 有 利 于 促 进 科 学 和 管 理 的 结 合 在 德 国 的 很 多 城 市, 屋 顶 花 园 和 其 它 有 关 降 低 硬 化 地 表 的 环 境 影 响 的 技 术 正 在 得 到 广 泛 的 支 持 没 有 全 社 会 对 生 态 系 统 和 人 类 福 祉 关 系 的 广 泛 了 解, 科 学 是 没 有 用 的 比 如, 美 国 东 部 切 沙 匹 克 海 湾 集 水 区 的 居 民 们 都 懂 得 保 护 湾 区 水 质 和 渴 望 恢 复 美 国 牡 蛎 的 退 化 生 境 他 们 懂 得 干 净 的 海 水 和 适 宜 的 牡 蛎 生 境 为 他 们 提 供 了 多 大 的 物 质 文 化 和 精 神 价 值 他 们 希 望 改 进 水 处 理 设 施, 引 进 外 地 牡 蛎 种 以 替 代 本 地 的 贝 类 但 是, 他 们 应 该 明 白, 在 引 进 外 来 种 的 同 时, 也 引 进 了 风 险, 科 学 证 据 表 明, 不 改 变 现 行 的 土 地 利 用 方 式, 要 恢 复 原 来 的 贝 类 是 不 可 能 的 要 确 定 自 然 系 统 是 怎 样 提 供 生 态 服 务 的, 必 须 有 一 测 度 方 法 并 研 究 其 相 应 生 态 系 统 尺 度 的 动 力 学 机 制 要 弄 清 生 态 响 应 是 如 何 依 赖 于 时 间 和 空 间 的, 需 要 探 讨 空 间 的 解 析 的 和 其 它 定 量 分 析 的 新 方 法 (11) 开 展 集 多 变 量 的 因 果 关 系 分 析, 非 线 性 的 反 馈 机 理 和 基 于 个 体 行 为 的 决 策 为 一 体 的 交 叉 学 科 研 究, 是 将 人 类 组 分 纳 入 生 态 系 统 研 究 的 关 键 人 工 生 态 设 计 生 态 系 统 恢 复 已 成 为 美 国 社 会 的 一 个 热 门 事 务, 每 年 有 数 十 亿 美 元 用 于 污 染 水 体 的 修 复, 以 及 退 化 破 碎 或 表 层 铺 装 土 地 的 植 被 重 建 ( 见 附 图 1) 然 而, 人 工 设 计 的 生 态 系 统 已 经 超 越 了 将 生 态 系 统 修 复 到 过 去 状 态 的 传 统 理 念, 有 些 是 可 能 或 有 些 是 不 可 能 的 它 要 求 创 造 一 个 功 能 完 善 的 生 物 群 落, 并 与 人 类 耦 合 成 自 然 - 社 会 复 合 生 态 系 统, 使 其 为 人 类 提 供 最 优 的 生 态 服 务 人 工 设 计 的 生 态 系 统 可 以 包 括 从 对 原 生 生 态 系 统 的 轻 微 改 造 到 重 新 设 计 的 不 可 替 代 的 生 态 系 统 后 者 是 一 类 为 满 足 人 类 的 生 态 社 会 和 经 济 目 标 而 刻 意 创 造 的 综 合 型 系 统 比 如 在 荷 兰, 一 些 人 口 密 集 的 城 市 多 年 来 一 直 在 抽 取 海 滩 沙 丘 底 下 的 淡 水 作 为 饮 用 水, 为 减 缓 对 地 下 水 的 过 度 抽 取, 建 了 一 些 人 工 湖 泊, 并 向 沙 丘 底 层 回 灌 内 河 淡 水 尽 管 还 不 能 完 全 杜 绝 环 境 问 题, 这 些 生 态 举 措 确 实 展 现 了 很 大 的 潜 力 (12) 这 类 系 统 并 不 一 定 要 象 恢 复 自 然 生 态 系 统 那 样 恪 守 特 定 地 点 的 生 态 系 统 结 构 与 功 能 的 传 统 理 念 相 反, 一 个 人 工 生 态 系 统 可 以 设 计 成 通 过 各 种 组 合 的 技 术 手 段 并 配 以 当 地 物 种 的 新 型 组 合 来 减 缓 不 利 的 生 态 影 响, 并 有 利 于 特 定 生 态 服 务 功 能 的 培 育 这 种 公 然 倡 导 人 工 设 计 生 态 系 统 的 作 法 可 能 会 引 起 一 些 自 然 保 护 主 义 者 和 一 些 自 然 生 态 学 家 的 反 感 我 们 当 然 不 提 倡 用 这 种 人 工 设 计 系 统 去 替 代 自 然 生 态 系 统, 但 毫 无 疑 问, 他 们 将 成 为 未 来 可 持 续 世 界 的 一 部 分 为 满 足 日 益 增 长 的 人 类 需 求, 我 们 需 要 建 立 人 工 生 态 设 计 科 学 为 此, 研 究 工 作 者 必 须 与 实 施 恢 复 工 作 的 机 构 公 司 和 相 关 团 体 紧 密 结 合, 帮 助 他 们 在 在 下 列 问 题 上 掌 握 分 寸, 建 立 指 导 原 则 : 要 将 某 一 地 点 维 持 或 恢 复 到 某 一 可 接 受 的 基 线, 需 要 多 大 的 人 工 干 预? 何 时 恢 复 努 力 不 起 作 用 或 没 有 好 处? 生 态 设 计 方 法 需 要 将 生 态 学 原 则 与 其 他 学 科 的 方 法 和 技 术 相 结 合 比 如, 污 水 处 理 工 程 师 与 生 态 学 家 享 有 共 同 的 科 学 兴 趣, 但 很 少 彼 此 对 话 工 艺 过 程 设 计 可 以 从 生 态 学 基 于 新 的 分 子 技 术 的 营 养 传 输 方 法 中 受 益, 而 生 态 学 家 可 以 引 进 生 物 系 统 工 程 作 为 研 究 工 具 11

原 文 刊 于 2004 年 5 月 28 日 Science 304 卷 1251-1252 页, www.sciencemag.org (13) 当 前, 在 城 市 化 淡 水 生 态 退 化 和 不 同 生 态 系 统 间 的 物 质 迁 移 等 领 域 迫 切 需 要 研 究 生 态 方 案 的 人 工 设 计 洁 净 地 表 水 的 短 缺 地 下 水 的 过 度 抽 取 以 及 跨 流 域 的 调 水 等 问 题 正 以 不 寻 常 的 速 度 发 展 (9) 研 究 的 优 先 领 域 应 包 括 对 怎 样 恢 复 水 体 的 自 然 服 务 功 能, 怎 样 恢 复 和 设 计 人 工 调 控 河 流 的 自 然 水 流, 以 及 怎 样 降 低 淡 水 生 态 系 统 中 物 种 的 快 速 灭 绝 速 率 的 研 究 河 流 上 游 的 水 源 保 护 对 下 游 河 口 及 海 岸 带 水 质 和 鱼 类 生 境 的 保 护 至 关 重 要 迄 今 在 有 关 怎 样 最 好 地 恢 复 上 游 集 水 区 生 态 和 设 计 最 小 化 下 游 和 海 岸 带 生 态 影 响 的 生 态 方 案 的 基 础 研 究 中, 自 然 资 源 管 理 者 执 法 部 门 以 及 基 础 研 究 工 作 者 间 的 交 流 太 少 到 2030 年, 世 界 一 半 以 上 人 口 将 生 活 在 城 市 里, 这 些 城 市 多 数 位 于 沿 海 地 区 城 市 化, 包 括 那 些 建 成 区 面 积 不 构 成 土 地 利 用 主 导 成 分 的 城 市, 将 对 区 域 和 全 球 环 境 产 生 重 大 影 响 (14) 为 减 缓 伴 随 城 市 化 过 程 而 急 遽 增 长 的 进 出 城 市 和 沿 海 地 区 的 人 流 物 流 和 能 流 的 环 境 影 响, 需 要 设 计 生 态 解 决 方 案 需 要 增 加 对 城 市 生 物 多 样 性 和 进 化 过 程 的 设 计, 以 恢 复 和 增 强 城 市 生 态 服 务 功 能 人 工 设 计 的 生 态 解 决 方 案 对 减 缓 城 市 化 气 候 变 化 和 人 体 健 康 间 的 相 互 作 用 风 险 至 关 重 要 比 如, 水 火 灾 害 对 于 恢 复 和 维 持 人 类 赖 以 支 持 的 自 然 服 务 功 能 有 着 重 要 作 用, 但 在 人 口 密 集 地 区 这 些 自 然 干 扰 可 能 造 成 生 命 财 产 的 损 失, 因 此 社 会 - 生 态 研 究 必 须 处 理 好 人 类 需 求 和 生 态 系 统 需 求 间 的 矛 盾 生 命 有 机 体 和 非 生 命 物 质 的 流 动 会 影 响 生 态 系 统 和 生 态 过 程, 这 种 生 态 流 的 变 化 并 不 只 在 城 市 地 区 由 于 人 类 活 动 排 放 的 氮 氧 化 合 物 合 二 氧 化 硫 以 及 旅 游 活 动 的 增 加, 使 得 全 球 流 行 病 和 入 侵 物 种 的 加 剧 扩 散, 这 是 一 类 非 人 们 所 期 望 的 生 态 流 人 们 期 望 的 生 态 流 包 括 候 鸟 的 迁 徙 以 及 洪 水, 如 果 没 有 这 类 生 物 和 水 的 流 动, 渔 业 农 业 和 生 物 多 样 性 将 受 到 负 面 影 响 (15) 我 们 需 要 研 究 生 态 流 的 路 径 和 由 于 路 径 和 物 质 交 换 速 率 的 变 化 造 成 的 影 响 ; 需 要 研 究 利 用 调 节 生 态 流 来 解 决 环 境 问 题 的 方 案 ; 以 及 找 出 用 于 消 除 负 面 影 响 的 生 态 学 原 理 和 方 法 面 向 应 用 的 生 态 科 学 人 类 未 来 的 环 境 很 大 一 部 分 将 由 人 工 不 同 程 度 影 响 的 生 态 系 统 所 组 成, 其 中 人 类 赖 以 生 存 的 自 然 服 务 功 能 将 越 来 越 难 维 持 一 个 更 可 持 续 的 未 来 要 求 科 学 在 设 计 生 态 解 决 方 案 中 取 得 更 大 的 进 展, 这 种 方 案 不 光 是 通 过 自 然 保 护 和 恢 复, 更 需 要 通 过 人 类 对 生 态 系 统 有 目 的 的 干 涉 去 提 供 生 机 勃 勃 的 服 务 从 原 生 的 现 存 的 未 被 扰 动 的 生 态 系 统 研 究 向 以 人 类 为 重 要 组 分 聚 焦 生 态 系 统 服 务 和 人 工 生 态 设 计 的 生 态 系 统 新 研 究 的 转 型, 将 为 维 持 地 球 生 命 的 质 量 和 多 样 性 奠 定 科 学 基 础 (16) ( 王 如 松 译 ) 参 考 文 献 与 备 注 1. J. Lubchenco et al., Ecology 72, 371 (1991). 2. A. J. McMichael, C. D. Butler, C. Folke, Science 302, 1919 (2003). 3. P. M.Vitousek et al., Ecol. Appl. 7, 737 (1997). 4. W. F. Font, Bioscience 53, 1061 (2003). 5. 生 态 科 学 在 解 决 关 键 问 题 中 的 作 用 的 例 子 可 在 科 学 杂 志 的 在 线 参 考 材 料 中 得 到 12

原 文 刊 于 2004 年 5 月 28 日 Science 304 卷 1251-1252 页, www.sciencemag.org 6. Millennium Ecosystem Assessment, Ecosystems and Human Well-Being(Island,Washington, DC, 2003). 7. L.H.Gunderson, L.Pritchard, Resilience and the Behavior of Large-Scale Systems (Island, Washington, DC, 2002). 8. M. A. Palmer et al., Ecological Science and Sustainability for a Crowded Planet: 21st Century Vision and Action Plan for the Ecological Society of America (2004); available at http://esa.org/ecovisions/ 9. P. H. Gleick, The World s Water, the Biennial Report on Freshwater Resources(Island,Washington, DC, 2000). 10. G. C. Daily, Ed., Nature s Services: Societal Dependence on Natural Ecosystems (Island, Washington, DC, 1997). 11. 可 以 利 用 移 动 的 传 感 器 去 跟 踪 辨 识 和 研 究 微 生 物 的 实 时 实 地 习 性, 从 而 了 解 自 然 发 生 和 引 进 的 微 生 物 是 怎 样 影 响 海 洋 生 态 系 统 的, 见 http://deerhound.ats.ucla.edu:7777/ 12. M. L. Martinez, N. Psuty, Eds., Coastal Dunes: Ecology and Conservation (Ecological Studies Series, 171. Springer-Verlag 2004). 13. D.W. Graham,V. H. Smith, Front. Ecol. Environ. 2, 199 (2004). 14. M. Alberti et al., Bioscience53, 1169 (2003). 15. S. R. Palumbi, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 1197 (2003). 16. 本 文 是 美 国 生 态 学 会 生 态 远 景 委 员 会 委 员 们 的 工 作 集 成 感 谢 P. Matson 以 及 美 国 生 态 学 会 理 事 会 和 办 公 室 得 到 的 来 自 Mellon 基 金 会 Packard 基 金 会 美 国 国 家 环 保 局 科 学 基 金 会 地 调 局 及 发 展 署 的 支 持 在 线 参 考 材 料 可 见 :www.sciencemag.org/cgi/content/full/304/5675/1251 * 联 系 地 址 :mpalmer@umd.edu. 图 注 : 人 工 设 计 的 生 态 系 统 上 图 : 美 国 西 南 荒 漠 中 的 自 然 溪 流 在 夏 季 强 降 水 后 有 了 变 化, 径 流 显 著 增 加 中 图 : 常 用 的 工 程 解 决 办 法 : 将 自 然 溪 流 截 弯 取 直 为 水 泥 涵 道, 这 虽 然 减 少 了 洪 水 发 生 时 的 经 济 损 失, 却 牺 牲 了 其 它 生 态 的 社 会 的 甚 至 经 济 的 利 益 下 图 : 作 为 水 泥 涵 道 替 代 方 案 的 人 工 生 态 系 统, 如 亚 利 桑 那 州 Scottsdale 地 方 的 印 度 第 安 弯 溪, 这 里 植 物 通 道 和 湿 地 既 能 减 少 洪 水 的 损 失, 又 能 改 善 水 质, 提 高 周 边 土 地 的 价 值, 还 能 创 造 一 种 类 似 公 园 的 游 息 环 境 13

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 美 国 生 态 学 会 生 态 远 景 委 员 会 提 交 ESA 董 事 会 的 报 告 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 2004 年 4 月 *Margaret A. Palmer 1, Emily S.Bernhardt 2, Elizabeth A. Chornesky 3, Scott L. Collins 4, Andrew P. Dobson 5, Clifford S. Duke 6, Barry D. Gold 7, Robert. Jacobson 8, Sharon Kingsland 9, Rhonda Kranz 6, Michael J Mappin 10, M. Luisa Martinez 11, Fiorenza Micheli 12, Jennifer L. Morse 1, Michael L Pace 13, Mercedes Pascual 14, Stephen Palumbi 12, O.J. Reichman 15, Alan Townsend 16, and Monica G. Turner 17 www.esa.org/ecovisions 总 纲 随 着 世 界 人 口 的 急 剧 增 长 和 人 类 对 生 态 系 统 的 不 断 干 扰 和 破 坏, 环 境 问 题 将 是 二 十 一 世 纪 人 类 所 面 临 的 最 大 挑 战, 也 是 未 来 这 个 已 经 拥 挤 不 堪 的 地 球 可 持 续 发 展 的 要 害 生 态 学 能 够 也 应 该 成 为 未 来 人 类 与 自 然 生 态 系 统 共 存 的 理 论 依 据 和 行 动 指 南 生 态 科 学 可 利 用 其 所 掌 握 地 有 关 自 然 系 统 的 广 泛 知 识 去 帮 助 人 类 更 好 地 管 理 恢 复 和 创 建 生 态 系 统, 为 这 一 拥 挤 不 堪 的 地 球 村 提 供 更 多 的 生 态 服 务 为 了 达 到 这 一 目 的, 生 态 学 家 必 须 在 不 同 尺 度 上 以 各 种 不 同 形 式 在 各 领 域 间 开 展 全 方 位 的 前 所 未 有 的 合 作, 并 为 实 现 如 下 三 个 战 略 目 标 而 付 诸 行 动 : (1) 强 化 以 生 态 学 为 基 础 的 科 学 决 策 ; (2) 推 进 面 向 拥 挤 地 球 可 持 续 发 展 能 力 的 创 新 性 生 态 学 研 究 ; (3) 促 进 生 态 学 中 文 化 氛 围 的 交 融 以 开 创 一 个 前 瞻 性 和 国 际 化 的 生 态 学 事 业 为 迎 接 生 态 学 大 尺 度 多 学 科 研 究 的 新 纪 元, 把 生 态 学 作 为 可 持 续 发 展 的 理 论 基 础, 我 们 必 须 建 立 全 球 性 的 新 型 战 略 伙 伴 关 系, 加 强 不 同 层 面 上 生 态 学 研 究 的 相 互 合 作 为 此, 在 现 有 的 生 态 学 研 究 基 础 上 我 们 呼 吁 : (1) 加 强 和 不 断 开 拓 生 态 学 研 究 的 项 目 ; (2) 提 倡 大 尺 度 的 研 究 和 合 作 ; (3) 注 重 资 料 采 集 和 数 据 存 档 ; (4) 强 调 科 研 与 实 际 结 合, 解 决 实 际 问 题 我 们 一 再 呼 吁 不 断 改 善 和 提 高 科 学 家 管 理 者 和 决 策 层 之 间 的 合 作 和 交 流 同 时, 应 不 断 提 高 公 众 对 生 态 系 统 作 用 的 科 学 认 识, 理 解 生 态 系 统 与 人 类 的 生 存 发 展 的 息 息 相 关 我 们 建 议, 展 开 一 个 大 规 模 的 公 众 自 我 教 育 运 动, 交 流 信 息, 讨 论 公 众 关 心 的 焦 点 问 题, 14

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 促 使 公 众 对 可 持 续 发 展 必 须 建 立 在 生 态 科 学 基 础 上 的 重 要 意 义 有 一 个 共 识 我 们 特 别 强 调 针 对 每 一 个 战 略 目 标 所 提 出 具 体 的 行 动 计 划 要 尽 快 得 到 落 实 我 们 应 该 从 资 料 搜 集 数 据 存 档 信 息 共 享 着 手, 建 立 起 完 善 的 生 态 信 息 系 统, 并 尽 快 对 专 业 人 士 和 研 究 生 进 行 有 关 生 态 信 息 系 统 技 术 和 应 用 的 培 训 我 们 呼 吁 各 级 政 府 成 立 一 个 生 态 科 学 与 可 持 续 发 展 快 速 反 应 专 家 委 员 会, 保 证 政 府 决 策 立 法 和 行 政 管 理 符 合 可 持 续 发 展 战 略 原 则, 并 保 证 生 态 科 学 对 可 持 续 发 展 战 略 的 理 论 指 导 作 用 我 们 还 要 充 分 利 用 各 种 可 能 的 资 源, 促 进 生 态 学 与 各 相 关 学 科 研 究 人 员 的 广 泛 的 和 卓 有 成 效 的 合 作 我 们 建 议 召 开 一 个 生 态 学 家 管 理 者 和 企 业 家 的 高 峰 会 议, 制 定 出 一 种 对 生 态 研 究 人 员 生 态 教 育 工 作 者 以 及 生 态 事 业 合 作 者 的 奖 励 机 制 我 们 还 建 议 建 立 一 个 全 球 共 享 的 生 态 信 息 系 统, 这 一 全 球 生 态 信 息 系 统 需 要 不 同 语 言 的 相 互 翻 译 来 保 证 另 外, 我 们 应 鼓 励 不 同 国 家 不 同 研 究 机 构 之 间 的 学 生 学 者 管 理 人 员 工 作 人 员 的 交 流 交 换 和 互 相 学 习 我 们 所 提 出 的 生 态 学 与 全 球 可 持 续 发 展 的 三 大 战 略 目 标 和 及 其 具 体 实 施 方 案, 为 促 进 生 态 学 的 研 究 和 保 证 生 态 科 学 对 可 持 续 发 展 的 指 导 提 供 了 一 个 社 会 合 作 与 行 动 的 框 架 而 实 现 这 些 战 略 目 标 的 核 心 是 公 众 的 能 力 建 设 和 生 态 意 识 实 现 本 报 告 所 提 出 的 生 态 学 与 全 球 可 持 续 地 球 的 三 大 战 略 目 标 和 及 其 具 体 实 施 方 案, 将 促 进 一 类 新 型 生 态 学 的 诞 生, 其 特 征 在 于, 将 实 现 其 区 域 性 和 全 球 紧 密 的 合 作, 为 生 态 系 统 及 其 支 持 的 人 类 福 祉 带 来 一 个 更 可 持 续 的 未 来 ( 伍 业 钢 译 ) 15

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 生 态 远 景 委 员 会 的 历 史 和 方 法 建 立 一 个 可 持 续 的 未 来, 并 发 展 一 门 科 学 来 达 到 这 一 目 的, 是 美 国 生 态 学 会 (ESA) 普 遍 的 愿 望 和 十 多 年 来 的 一 贯 目 标 可 持 续 性 生 物 圈 计 划 ( 注 1) 就 是 ESA 提 出 的, 旨 在 强 调 基 础 生 态 学 研 究 的 的 关 键 作 用, 阐 明 生 态 学 研 究 在 全 球 变 迁, 生 物 多 样 性, 及 可 持 续 性 生 态 系 统 战 略 中 的 重 要 性 前 两 项 研 究 已 经 并 将 继 续 得 到 相 当 的 重 视, 但 对 于 可 持 续 性 生 态 系 统 研 究 到 底 要 做 些 什 么, 我 们 还 不 怎 么 清 楚, 只 知 道 一 系 列 至 关 重 要 的 生 态 系 统 服 务 都 要 靠 这 样 的 系 统 来 提 供 (Kates et al. 2001, Cash et al. 2003) 应 当 说, 我 们 对 与 可 持 续 性 的 认 识 还 处 在 最 初 级 的 阶 段 2002 年,ESA 理 事 会 授 权 一 个 远 景 委 员 会 来 起 草 一 份 行 动 计 划, 加 速 对 当 代 主 要 环 境 问 题 的 研 究, 增 加 生 态 科 学 在 未 来 几 十 年 对 解 决 这 些 问 题 的 贡 献 可 持 续 性 生 物 圈 计 划 (SBI) 推 进 了 这 一 委 员 会 的 工 作 我 们 的 任 务 是 为 ESA 和 整 个 生 态 科 学 的 未 来 起 草 一 份 行 动 计 划, 我 们 没 有 被 要 求 去 确 认 最 关 键 的 科 学 问 题, 也 没 有 去 确 定 研 究 的 优 先 邻 域 这 项 工 作 已 经 由 许 多 享 有 盛 誉 的 组 织 卓 有 成 效 地 完 成 了 我 们 的 委 员 会 同 意 他 们 的 整 体 评 估 ( 注 2) 该 委 员 会 工 作 的 起 点, 是 全 面 领 会 在 Pamela Matson 主 席 领 导 下 的 ESA 理 事 会 的 指 示 精 神 : 为 了 进 一 步 解 决 主 要 环 境 问 题, 确 保 生 态 科 学 对 于 一 个 更 加 可 持 续 性 的 世 界 的 贡 献, 我 们 需 要 一 个 大 胆 的, 明 确 的 行 动 计 划 在 广 泛 征 求 了 我 们 的 会 员 和 许 多 ESA 以 外 的 组 织 和 个 人 的 大 量 意 见 后, 我 们 行 动 计 划 的 焦 点 集 中 在 以 下 三 方 面 : 培 养 公 众 的 生 态 知 情 ; 推 进 创 新 性 和 预 测 性 研 究 ; 营 造 前 瞻 性 和 国 际 性 生 态 文 化 氛 围 我 们 建 议 的 行 动 计 划 要 依 靠 决 心 和 努 力 去 实 现, 要 依 靠 ESA 和 相 关 学 会 组 织 机 构 及 商 界 的 协 作 而 且 这 些 协 作 的 重 点 要 放 在 国 际 范 围 上 框 注 1: 可 持 续 性 生 物 圈 计 划 ESA 提 出 可 持 续 性 生 物 圈 计 划 (SBI), 作 为 对 所 有 生 态 学 者 的 征 战 令, 也 是 与 其 他 相 关 专 业 人 员 的 交 流 方 式 生 态 学 者 必 须 与 这 些 相 关 专 业 的 人 员 携 手 合 作 以 应 对 我 们 共 同 面 临 的 困 境 这 一 计 划 呼 吁 人 们 学 习 生 态 知 识, 把 知 识 传 播 给 民 众, 并 将 其 结 合 到 政 策 和 管 理 决 策 中 (Lubchenco et al. 1991) 自 1991 年 以 来, 这 一 计 划 对 许 多 ESA 的 项 目 有 着 重 大 的 影 响 和 促 进 本 行 动 计 划 包 括 的 范 围 很 广 : 从 大 尺 度 时 间 跨 度 高 投 资 的 项 目, 到 不 用 增 加 投 入 马 上 就 能 执 行 的 小 项 目 面 对 宏 观 多 变 的 大 尺 度 生 态 研 究, 我 们 没 有 退 缩, 我 们 相 信 为 了 建 立 一 个 可 持 续 性 科 学, 这 是 作 为 一 个 生 态 学 术 团 体 所 必 需 思 考 和 行 动 的 尺 度 我 们 期 望 ESA 将 在 所 有 本 报 告 建 议 的 行 动 中 扮 演 关 键 的 角 色 这 一 角 色 可 能 是 活 动 的 主 持 人 或 倡 议 者 活 动 类 型 包 括 需 要 各 种 参 与 者 的 共 同 完 成 需 要 大 量 投 资 的 或 ESA 自 己 就 能 单 独 完 成 的 本 报 告 建 议 的 行 动 是 委 员 会 辛 勤 工 作 的 结 晶 我 们 收 到 了 很 多 单 位 ( 政 府 机 构, 民 间 组 织 [NGO], 商 业 部 门 ) 和 个 人 以 及 学 会 会 员 和 理 事 会 的 大 量 建 议 提 建 议 的 形 式 包 括 一 对 一 的 讨 论 委 员 会 成 员 的 会 议 ( 附 件 2), 在 首 都 华 盛 顿 与 政 府 机 关, 民 间 组 织, 及 工 业 界 代 表 的 工 作 早 餐, 联 邦 政 府 和 民 间 组 织 代 表 的 报 告 会 ( 附 件 3), 以 及 电 脑 邮 件 往 来 和 ESA 会 员 16

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 在 电 脑 网 络 上 的 民 意 调 查 ( 附 件 4) 框 注 2: 按 生 态 学 研 究 重 要 性 排 序 的 关 键 性 环 境 问 题 * 研 究 生 态 系 统 服 务 的 科 学 生 物 多 样 性, 物 种 组 合, 及 生 态 系 统 功 能 生 物 地 球 化 学 循 环 的 生 态 学 研 究 传 染 病 的 生 态 和 进 化 研 究 生 物 入 侵 土 地 利 用 和 生 境 的 变 迁 淡 水 资 源 和 海 岸 带 环 境 * 这 一 清 单 是 ESA 生 态 远 景 委 员 会 在 研 究 了 许 多 报 告 的 基 础 上 ( 见 http://www.esa.org/ecovisions/ev_projects/ref_ducoments.php) 列 出 的 清 单 的 项 目 没 有 按 重 要 性 排 序 它 代 表 委 员 会 的 看 法, 资 料 主 要 来 源 于 两 个 报 告 :NRC(2003),NSF-ERE(2003) ( 关 尉 禾 译 ) 17

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 生 态 科 学 与 全 球 可 持 续 发 展 战 略 行 动 计 划 的 必 要 性 随 着 21 世 纪 的 到 来, 人 们 广 泛 认 识 到 人 类 已 经 改 变 了 地 球 上 几 乎 所 有 的 生 态 系 统 极 少 有 地 方 还 可 被 称 为 是 原 始 地 区 人 类 及 其 组 织 需 要 木 材, 于 是 就 连 最 偏 僻 的 热 带 雨 林 都 被 砍 伐 到 了 耗 竭 殆 尽 的 地 步 (Kremen et al. 2000) 对 能 源 和 运 输 的 需 要 导 致 了 大 气 层 二 氧 化 碳, 甲 烷 和 氧 化 氮 的 增 加 (NRC 2000,IPCC 2001) 地 球 的 供 水 能 力 是 有 限 的, 但 可 用 部 分 已 减 少 ; 几 乎 所 有 淡 水 水 体 都 亦 或 水 质 下 降, 亦 或 取 水 过 度 以 至 有 些 地 区 已 干 枯 (Gleick 2003), 极 易 引 发 相 邻 地 区 的 暴 力 冲 突 人 类 正 在 严 重 地 损 害 地 球 生 态 系 统 的 健 康 人 类 对 环 境 的 损 害 与 人 类 对 只 有 健 康 的 生 态 系 统 才 能 提 供 的 丰 富 多 样 的 自 然 服 务 功 能 的 依 赖 是 相 互 矛 盾 的 (Daily 1997) 在 世 界 人 口 急 剧 上 升 和 各 国 居 民 自 然 地 寻 求 生 活 水 平 的 提 高 时, 怎 样 保 护 这 些 至 关 重 要 的 自 然 服 务 功 能 是 我 们 面 临 的 挑 战 问 题 不 光 在 于 人 口 过 度 膨 胀, 还 在 于 人 们 对 自 然 资 源 的 过 度 开 发, 尤 其 是 在 象 美 国 这 样 的 发 达 国 家 的 人 们 据 联 合 国 统 计, 世 界 人 口 在 2004 年 春 达 到 了 60 亿 增 长 预 测 显 示 即 使 增 长 率 如 预 期 的 那 样 减 慢, 过 去 人 口 增 长 的 惯 性 也 会 导 致 到 本 世 纪 末 世 界 生 态 系 统 不 得 不 负 担 80~110 亿 人 口 (Lutz et al. 2001) 但 是, 从 生 态 可 持 续 性 的 角 度, 很 难 看 到 任 何 可 行 的 未 来 方 案 可 以 按 现 今 的 资 源 消 耗 率 支 持 如 此 众 多 的 人 口 (Dobkowski and Wallimann 2002) 即 使 是 今 天 的 人 口 数 量, 地 球 生 态 系 统 维 持 人 类 的 能 力 也 在 很 多 地 区 很 快 地 减 弱 和 超 支 同 时, 地 球 生 产 物 资 和 提 供 生 态 服 务 的 能 力 也 在 进 一 步 减 少 因 此, 不 管 最 终 人 口 的 数 量 是 多 少, 现 在 我 们 就 需 要 新 的 思 维 方 式 和 新 的 解 决 方 案, 以 保 证 这 一 星 球 能 维 持 膨 胀 的 人 口 框 注 3: 可 持 续 性 可 持 续 性 从 拉 丁 词 根 讲, 是 保 持 存 在 的 意 思 可 持 续 性 发 展 这 个 词 自 1980 年 国 际 自 然 保 护 联 盟 (International Union for the Conservation of Nature) 发 表 世 界 保 护 策 略 (World Conservation Strategy) 起 被 使 用 八 年 以 后 世 界 环 境 发 展 委 员 会 (the World Commissionon Environment and Development), 也 称 布 伦 特 兰 委 员 会, 发 表 了 著 名 的 报 告 : 我 们 共 同 的 未 来 (Our Common Future), 可 持 续 发 展 一 词 得 到 广 泛 流 传 该 词 的 定 义 已 有 许 多 变 异 本 报 告 采 用 的 是 美 国 国 家 研 究 理 事 会 (National Research Council) 的 定 义 : 在 满 足 人 类 需 要 的 同 时 保 护 地 球 的 生 命 支 持 系 统 并 减 少 饥 饿 和 贫 困 (NRC 1999) 生 态 学 家 们 传 统 上 最 关 注 的 是 地 球 上 最 少 受 干 扰 的 地 区 雨 林, 岛 屿, 原 始 地 区 等 他 们 的 研 究 已 经 提 供 了 对 于 复 杂 的 生 态 互 动 过 程 的 意 义 的 重 大 理 解 这 一 宝 贵 的 工 作 引 导 研 究 者 们 去 建 立 一 个 有 关 未 来 的 生 态 学 未 来 生 态 学 将 重 新 勾 勒 对 关 键 性 生 态 问 题 的 认 识, 人 类 对 环 境 的 主 导 性 影 响, 包 括 其 中 的 生 态 学 生 态 学 和 生 态 学 家 们 正 在 进 入 一 个 新 的 关 键 性 历 史 时 期 这 一 新 时 期 要 求 观 念 和 行 动 都 的 重 大 转 变 我 们 相 信, 生 态 学 家 们 ( 以 及 环 境 科 学 家 和 决 策 者 们 ) 一 定 会 接 受 地 球 的 人 口 快 速 增 长 和 资 源 过 度 开 发 是 不 可 避 免 的 现 实 所 有 人 都 在 思 考 计 划 和 研 究 中 考 虑 到 人 类 不 可 避 免 地 改 变 着 他 们 周 围 世 界 的 趋 势 人 类 的 这 一 倾 向 只 有 在 地 球 的 居 民 更 加 清 楚 地 了 解 了 地 球 的 危 险 处 境 后 才 可 能 会 有 所 减 缓 但 在 这 一 天 到 来 之 前, 我 们 的 思 维 必 须 反 映 今 天 的 现 实 18

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 未 来 生 态 学 必 须 对 人 类 的 巨 大 足 迹 更 有 响 应, 更 懂 得 尊 重 生 态 学 知 识 能 够, 也 必 须 为 建 设 未 来 世 界 发 挥 核 心 中 心 作 用, 在 这 个 世 界 里 人 们 都 生 存 在 一 个 可 持 续 的 生 态 系 统 中 它 不 是 一 种 乌 托 邦 的 幻 想, 而 是 现 实 可 行 的 它 也 不 是 杞 人 忧 天, 而 是 实 在 的 问 题 导 向 的 环 境 科 学 和 预 测 作 为 决 策 的 关 键 因 素 而 且, 它 需 要 人 们 为 一 个 更 可 持 续 的 未 来 采 取 保 护 性 恢 复 性 和 创 造 性 相 结 合 的 生 态 对 策 因 此 我 们 倡 导 一 个 更 有 前 瞻 性 的 国 际 性 的 生 态 科 学, 着 眼 于 如 何 能 让 自 然 系 统 及 其 所 支 持 的 大 量 人 口 更 可 持 续 性 地 共 存 于 地 球 这 个 星 球 上 我 们 称 之 为 拥 挤 地 球 上 的 生 态 科 学 和 可 持 续 能 力 它 是 建 立 在 这 样 的 共 识 上 的 :1) 基 础 生 态 学 研 究 的 丰 富 历 史 为 我 们 进 一 步 建 立 可 持 续 性 科 学 奠 定 了 坚 实 的 基 础 ; 另 外,2) 生 态 科 学 在 决 定 我 们 星 球 的 未 来 中 必 须 起 到 中 心 作 用, 这 给 予 了 生 态 学 家 们 一 个 特 殊 的 使 命, 那 就 是 制 定 和 执 行 行 动 计 划 中 心 目 标 必 须 是 对 以 下 几 点 明 确 认 识 : 生 态 系 统 是 如 何 支 持 人 类, 提 供 人 们 所 需 的 生 态 效 益, 以 及 怎 么 权 衡 保 护 性 恢 复 性 和 创 造 性 的 生 态 解 决 办 法 以 确 保 持 续 的 生 态 服 务 对 于 行 动 计 划 的 需 要 是 从 以 下 事 实 衍 生 出 来 的 : 地 区 性 和 全 球 性 的 高 级 协 作 研 究 还 没 有 把 生 态 科 学 定 义 为 能 够 影 响 可 持 续 性 问 题 的 学 科 生 态 学 也 还 没 有 实 际 有 效 地 为 影 响 我 们 环 境 的 决 策 提 供 咨 询 我 们 需 要 加 强 研 究, 但 也 许 更 重 要 的 是, 我 们 需 要 比 以 前 更 有 效 地 宣 传 生 态 科 学 生 态 科 学 的 重 大 变 迁 已 经 为 这 些 变 化 奠 定 了 基 础, 因 为 许 多 过 去 专 注 于 研 究 人 类 影 响 最 小 的 系 统 的 生 态 学 家 现 在 已 经 把 研 究 焦 点 转 向 人 与 自 然 的 相 互 作 用 (Povilitis 2001, Turner et al. 2003) 并 考 虑 到 他 们 的 工 作 与 政 策 的 相 关 性 但 这 还 不 够, 生 态 学 研 究 还 必 须 再 向 前 迈 一 步 现 在 需 要 的 是 与 自 然 和 人 文 各 科 学, 以 及 与 公 众, 政 策 和 企 业 界 的 前 所 未 有 的 互 动 还 需 要 跨 越 以 下 的 三 个 前 沿 领 域 的 关 键 性 新 动 议 的 确, 我 们 建 议 的 许 多 行 动 都 需 要 地 区 性 和 全 球 性 的 协 作 来 完 成 ESA 不 可 能, 也 不 应 该 试 图 单 独 完 成 这 些 需 要 全 世 界 各 界 提 供 建 议, 看 法 和 资 助 的 行 动 但 是, 由 于 其 国 际 政 治 影 响, 对 非 再 生 资 源 超 比 例 的 消 费, 以 及 对 全 球 扩 散 性 污 染 物 的 超 比 例 释 放 (UNEP 1999), 美 国 和 美 国 的 生 态 学 家 们 对 于 促 成 这 些 国 际 协 作 负 有 特 殊 的 责 任 目 前 已 有 不 少 国 际 层 次 的 项 目 正 在 进 行, 但 这 些 项 目 还 需 要 加 强, 并 在 这 些 协 作 中 起 更 重 要 的 作 用 例 如, 千 年 生 态 系 统 评 价 (the Millennium Ecosystem Assessment, MA) 是 由 联 合 国 秘 书 长 安 南 于 2001 年 六 月 发 起 的 国 际 研 究 项 目 它 的 目 的 是 给 决 策 者 和 公 众 提 供 关 于 生 态 系 统 变 化 后 果 的 科 学 信 息 (MA 2002) 与 其 类 似, 恢 复 联 盟 (the Resilience Alliance 2004) 也 有 一 个 协 助 建 立 理 论 和 实 施 方 案 以 管 理 社 会 生 态 系 统 的 国 际 项 目 研 究 人 员 与 政 府 机 构 的 协 作 也 是 重 要 的 政 府 机 构 有 条 件 帮 助 实 施 新 的 研 究 项 目, 并 从 他 们 的 角 度 理 解 我 们 需 要 应 对 或 预 期 的 关 键 问 题 例 如, 濒 危 物 种 保 护 法 (Endangered Species Act) 的 实 施, 美 国 政 府 机 构 为 之 设 立 了 专 门 的 生 态 信 息 标 准, 并 在 实 施 过 程 中 非 常 有 效 地 控 制 了 现 有 知 识 的 空 缺 (Levy 2003) 多 国 联 合 的 项 目, 如 泛 欧 生 物 和 景 观 多 样 性 (Pan-European Biological and Landscape Diversity) 项 目 代 表 了 政 府 和 民 间 组 织 之 间 创 造 性 的 合 作 这 种 合 作 也 沟 通 了 科 学, 政 策 和 经 济, 使 之 共 同 保 护 多 样 性 这 些 及 其 他 许 多 项 目 的 成 熟 为 生 态 学 科 社 群 的 更 科 学 更 多 地 参 与 提 供 了 条 件 现 在 让 我 们 来 看 看 三 个 战 略 目 标 及 其 相 关 的 行 动 - 以 生 态 知 识 推 进 科 学 决 策, 促 进 创 新 性 和 前 瞻 性 研 究, 以 及 促 进 生 态 学 研 究 的 文 化 变 迁 没 有 这 三 方 面 的 共 同 进 步, 我 们 就 19

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 不 能 达 到 加 强 生 态 科 学 和 我 们 这 拥 挤 地 球 的 可 持 续 能 力 的 目 的 ( 关 尉 禾 译 ) 战 略 目 标 一 : 促 进 以 生 态 学 为 基 础 的 科 学 决 策 战 略 目 标 陈 述 : 生 态 学 应 为 人 类 可 持 续 管 理 我 们 这 个 星 球 及 其 资 源 提 供 重 要 的 决 策 依 据 面 对 这 一 挑 战, 生 态 学 必 须 成 为 可 持 续 管 理 和 决 策 的 理 论 基 础, 必 须 在 全 球 范 围 各 社 会 阶 层 强 调 这 种 生 态 科 学 与 决 策 的 联 姻 背 景 与 依 据 : 当 前, 生 态 学 家 和 现 有 的 生 态 学 知 识 对 于 影 响 生 态 可 持 续 发 展 的 日 常 决 策 的 作 用 是 非 常 有 限 的 (NRC 2001,Walters 1998) 这 些 决 策 包 括 每 一 位 公 民 对 于 如 何 利 用 资 源 的 选 择, 从 是 否 回 收 一 个 饮 料 罐, 要 买 一 部 什 么 样 的 车, 到 如 何 处 理 养 鸡 场 的 排 泄 物, 这 些 选 择 或 决 策 也 包 括 人 们 对 环 保 部 门 行 动 的 认 同 程 度 这 些 决 策 更 应 包 括 地 方 政 府 州 ( 省 ) 政 府 联 邦 政 府 以 及 国 际 范 围 内 各 国 政 府 对 于 土 地 和 自 然 资 源 的 管 理 生 态 恢 复 技 术 开 发 和 环 境 污 染 的 处 理 等 重 大 问 题 的 决 定 和 选 择 目 前, 我 们 往 往 不 能 及 时 地 将 生 态 科 学 的 知 识 转 化 为 政 策 管 理 和 教 育 的 实 际, 为 其 提 供 准 确 的 和 可 运 用 的 信 息 服 务 这 种 生 态 科 学 的 进 步 与 将 其 运 用 于 决 策 过 程 间 的 时 滞 有 种 种 原 因 (Bradshawad Borchers 2000) 生 态 学 研 究 有 时 不 能 回 答 管 理 者 的 实 际 问 题, 这 是 由 于 科 研 人 员 并 不 能 理 解 使 用 者 的 需 要, 也 不 能 认 识 到 解 决 实 际 问 题 的 重 要 意 义 结 果 是, 决 策 者 并 没 有 认 识 到 生 态 学 与 决 策 之 间 的 关 系 (Cash et al. 2003) 因 此, 生 态 学 家 并 不 是 常 常 有 发 言 权 这 种 情 况 是 可 以 改 变 的, 那 就 是 要 求 在 美 国 和 全 球 建 立 起 一 个 生 态 学 交 流 的 新 框 架 我 们 不 能 只 仅 满 足 于 为 科 学 而 做 科 学, 生 态 必 须 提 供 决 策 者 以 新 的 科 学 知 识, 转 变 理 论 为 行 动 (Cash et al. 2003), 并 能 让 决 策 者 认 识 到 这 种 以 生 态 科 学 为 基 础 的 决 策 过 程 的 重 要 性 这 种 生 态 科 学 知 识 应 该 是 全 球 共 享 的, 从 而 让 全 世 界 都 能 享 受 到 获 取 生 态 学 信 息 的 便 利 可 是, 目 前 只 有 为 数 不 多 的 一 些 科 学 工 作 者 和 科 研 机 构 在 不 断 地 将 生 态 科 学 信 息 和 概 念 转 化 为 能 被 现 实 世 界 运 用 的 科 学 知 识, 或 者 根 据 使 用 者 的 需 要 提 出 科 学 问 题 公 众 和 决 策 者 对 他 们 的 努 力 的 理 解 和 重 要 性 的 认 识 是 远 远 不 够 的 (Cash et al. 2003) 这 种 科 学 与 管 理 实 际 的 脱 节 留 下 了 一 个 真 空, 这 一 真 空 让 许 多 非 盈 利 性 的 环 保 组 织 和 企 业 集 团 的 游 说 者 得 以 大 肆 销 售 问 题 导 向 的 环 保 信 息 和 资 料 另 外, 许 多 管 理 者 和 公 众 取 得 信 息 的 途 径 也 是 五 花 八 门, 这 些 途 径 包 括 专 业 杂 志 各 种 集 团 利 益 的 资 料 和 数 据, 新 闻 报 道, 以 及 各 种 网 页 这 样, 决 策 者 管 理 者 教 育 者 以 及 公 众 也 无 法 辨 别 这 些 信 息 的 服 务 对 象 科 学 可 靠 性 以 及 信 息 的 来 源 诸 如 美 国 生 态 学 会 一 类 的 机 构 必 须 承 担 起 一 个 重 要 的 责 任, 来 保 证 在 各 个 层 次 上 的 决 策 人 员 都 能 有 效 地, 便 利 地 获 取 关 于 生 态 可 持 续 性 的 科 学 信 息 而 且 应 保 证 这 些 信 息 建 立 在 一 个 全 球 数 据 信 息 管 理 的 框 架 下 如 不 考 虑 其 对 全 球 或 其 他 国 家 的 环 境 影 响, 美 国 所 设 20

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 立 的 任 何 环 境 决 策 都 将 是 不 适 宜 的 我 们 就 此 提 出 两 大 战 略 方 针 和 行 动 纲 领, 从 而 最 大 限 度 地 加 速 生 态 学 知 识 和 生 态 学 家 与 决 策, 管 理 和 教 育 过 程 的 融 合, 每 一 个 针 对 不 同 问 题 的 行 动 纲 领 都 具 有 同 等 重 要 性 以 生 态 知 识 和 信 息 为 基 础 的 科 学 决 策 的 行 动 领 域 : 一 融 生 态 知 识 和 信 息 于 决 策 和 管 理 之 中, 全 方 位 促 进 生 态 学 最 新 成 果 对 生 态 可 持 续 性 的 科 学 指 导 二 增 强 公 众 的 生 态 科 学 意 识, 教 育 后 代, 使 公 众 能 更 自 觉 地 运 用 生 态 科 学 知 识 指 导 人 生 的 每 一 个 选 择 都 能 以 生 态 可 持 续 性 为 目 标, 自 觉 维 护 生 态 可 持 续 性 行 动 领 域 一 : 融 生 态 知 识 和 信 息 于 决 策 和 管 理 之 中, 全 方 位 促 进 生 态 学 最 新 成 果 对 生 态 可 持 续 性 的 科 学 指 导 一 个 好 的 环 境 政 策 的 形 成 往 往 是 科 学 家 决 策 者 和 公 众 相 互 沟 通 和 共 同 努 力 的 结 果, 这 一 点 目 前 在 全 球 范 围 内 已 经 逐 渐 成 为 人 们 的 共 识 和 希 望 (OST and Wellcome Trust 2001, Parsons 2001, Worcester 2002, 2000) 但 是, 现 有 的 生 态 可 持 续 性 的 决 策 途 径 和 经 验, 并 没 有 包 含 了 最 新 的 生 态 学 成 果 而 且, 这 些 决 策 过 程 并 没 有 生 态 学 专 家 参 与 由 于 各 种 各 样 的 原 因, 生 态 学 家 并 没 有 参 与 许 多 与 生 态 学 关 系 密 切 的 可 持 续 性 的 决 策 而 且, 有 些 科 学 家 即 使 参 加 了, 但 他 们 对 决 策 和 管 理 问 题 的 了 解 和 理 解 程 度 也 限 制 了 他 们 提 供 科 学 咨 询 和 参 与 所 发 挥 的 作 用 当 然, 问 题 并 不 仅 限 于 科 学 家 决 策 管 理 者 在 运 用 生 态 科 学 知 识 时, 不 能 充 分 理 解 这 些 知 识 的 含 义 概 念 和 它 们 内 在 的 联 系, 也 是 问 题 的 另 一 方 面 (Alpert and Keller et al 2003) 生 态 学 无 法 参 与 决 策 过 程 的 原 因 是 多 种 多 样 的, 其 他 学 科 的 作 用 也 有 可 能 掩 盖 了 生 态 学 的 作 用 相 对 而 言, 生 态 学 是 一 门 新 的 学 科, 在 某 些 范 围 内, 它 仍 然 没 有 被 认 为 是 一 门 真 正 的 科 学, 按 生 态 学 的 定 义, 它 是 ( 也 应 该 是 ) 一 门 多 学 科 交 叉 的 科 学 这 对 于 习 惯 于 追 求 简 单 的 一 对 一 答 案 的 决 策 者 是 很 头 痛 的 事 情 但 是, 有 时 生 态 学 家 不 能 将 自 己 融 入 决 策 过 程, 也 是 问 题 的 主 要 原 因 之 一 这 些 年 来, 生 态 学 家 已 经 创 造 了 许 多 科 学 成 果, 提 供 有 利 于 决 策 的 科 学 依 据 但 是, 生 态 学 家 并 不 懂 得 如 何 推 广 他 们 的 科 研 成 果, 使 之 成 为 决 策 者 和 公 众 可 理 解 的 及 可 运 用 的 知 识 为 了 让 生 态 科 学 知 识 更 好 地 为 公 众 决 策 和 管 理 服 务, 我 们 必 须 加 强 生 态 学 家 与 决 策 管 理 者 之 间 的 交 流 沟 通 和 合 作 为 此, 我 们 提 出 如 下 具 体 行 动 : 具 体 行 动 一 : 建 立 一 个 解 决 实 际 问 题 的 国 际 生 态 学 网 络 中 心 这 个 中 心 将 建 立 在 现 有 美 国 生 态 学 会 和 其 他 专 业 组 织 以 及 政 府 民 办 企 业 和 项 目 的 专 家 和 机 构 的 合 作 基 础 上, 致 力 于 促 进 建 立 科 学 家 管 理 者 和 决 策 者 之 间 的 合 作 伙 伴 关 系, 积 极 地 促 进 和 传 播 生 态 学 的 新 信 息 这 个 中 心 将 努 力 开 发 各 种 宣 传 途 径 ( 如 研 讨 会, 合 作 小 组 等 ) 和 各 种 公 众 教 育 的 具 体 措 施 ( 如 网 络 教 育 材 料, 白 皮 书 等 ) 同 时, 我 们 应 该 重 视 传 媒 的 作 用 我 们 并 不 期 望 所 有 的 传 媒 都 能 负 责 任, 并 花 时 间 去 处 理 和 理 解 复 杂 的 生 态 学 信 息 即 使 有 些 传 媒 愿 意 这 么 做, 但 他 们 的 编 辑 对 这 一 类 主 题 往 往 缺 乏 兴 趣, 他 们 认 为 这 类 主 题 缺 乏 奇 发 性, 也 不 能 用 日 常 简 单 词 句 来 表 述 因 此, 生 态 21

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 学 家 必 须 培 养 与 那 些 独 立 思 考 的 记 者 和 编 辑 的 友 谊, 争 取 得 到 他 们 的 支 持 另 外, 这 一 中 心 将 致 力 于 加 强 科 学 家 和 管 理 者 的 合 作, 以 确 保 对 生 态 学 的 更 深 入 的 理 解, 推 进 可 持 续 发 展 进 程 这 个 中 心 必 须 和 不 同 学 科 的 科 学 家 以 及 管 理 者 一 起 解 决 局 部 性 到 全 球 性 的 决 策 和 管 理 问 题 这 样, 我 们 将 采 用 不 同 的 形 式, 促 进 生 态 学 在 决 策 和 管 理 问 题 上 的 应 用, 以 实 现 生 态 可 持 续 性 目 标 该 中 心 所 主 持 的 项 目 应 着 重 于 解 决 从 局 部 地 区 到 全 球 范 围 的 不 同 尺 度 内 决 策 所 产 生 的 问 题 该 中 心 鼓 励 科 学 家 决 策 者 自 然 资 源 管 理 者 以 及 企 业 管 理 者 向 中 心 申 请 项 目 这 些 项 目 都 本 着 一 个 目 的, 那 就 是, 每 一 个 项 目 都 应 追 求 真 正 意 义 上 的 合 作, 追 求 生 态 学 工 作 者 与 决 策 管 理 者 之 间 同 等 的 代 表 性 和 合 作 关 系 另 外, 这 一 中 心 还 应 提 供 一 个 平 台, 以 鼓 励 决 策 者 和 科 学 家 之 间 高 质 量 的 双 向 的 信 息 交 流 双 向 的 交 流 是 非 常 重 要, 因 为 我 们 的 目 标 是 要 加 强 生 态 学 知 识 与 政 策 和 管 理 的 完 美 融 洽 ; 并 要 及 时 地 按 社 会 的 需 要 指 导 生 态 学 的 研 究 同 时, 由 于 生 态 可 持 续 性 本 身 就 包 含 许 多 交 叉 学 科 的 性 质, 这 一 中 心 也 将 提 供 生 态 学 家 与 生 态 经 济 学 家 工 程 师 水 文 学 家 以 及 各 个 学 科 之 间 的 合 作 交 流, 应 对 和 研 究 我 们 共 同 面 临 的 问 题 该 中 心 所 主 持 的 这 些 研 究 项 目 融 合 生 态 学 与 可 持 续 发 展 政 策 和 管 理 进 行 大 量 的 实 验, 从 而 丰 富 了 经 验, 并 为 这 一 融 合 提 供 了 大 量 的 机 会 中 心 还 将 对 这 些 项 目 不 断 地 进 行 评 估, 分 析 各 种 互 动 合 作 和 交 流 的 经 验, 评 价 每 一 个 项 目 对 生 态 可 持 续 性 的 重 要 意 义 科 学 工 作 者 将 从 这 些 评 估 中 吸 取 经 验 教 训 这 些 评 估 也 应 作 为 机 构 管 理 的 学 术 文 件 存 档, 因 为 这 些 学 术 文 件 总 结 了 生 态 学 运 用 最 佳 的 组 织 形 式 和 过 程 ( 如 Bennett et al 2003, Cash et al 2003, Castillo 2000) 该 中 心 还 应 配 备 一 个 短 小 精 干 的 长 期 职 员 队 伍 和 支 持 项 目 的 各 种 设 施 管 理 项 目 的 评 估 活 动, 保 证 各 项 目 之 间 各 专 业 领 域 之 间 的 联 系 例 如, 在 一 段 时 间 内, 中 心 的 主 要 项 目 可 能 是 一 些 包 括 森 林 管 理 可 持 续 农 业 以 及 湿 地 恢 复 的 专 业 研 究 问 题 一 个 致 力 于 中 心 项 目 的 职 员 团 队, 将 保 证 不 同 项 目 之 间 的 协 调 和 对 各 个 项 目 详 细 进 展 的 了 解 和 把 握 该 中 心 的 功 能 和 作 用 可 归 纳 为 : (1) 通 过 各 种 形 式 的 会 议 讲 座 和 研 讨 会 分 析 各 种 研 究 项 目, 使 之 真 正 为 促 进 生 态 科 学 知 识 为 现 实 世 界 的 决 策 和 管 理 服 务 这 一 服 务 应 该 在 全 球 国 家 区 域 以 及 地 方 等 不 同 尺 度 上 不 断 推 广 (2) 对 于 那 些 致 力 于 促 进 生 态 学 新 发 现 或 新 概 念 并 将 其 应 用 于 决 策 和 管 理 的 特 殊 项 目 应 给 予 大 力 的 支 持 这 些 项 目 将 扩 大 对 可 能 的 用 户 和 公 众 的 宣 传 作 用, 增 加 相 互 之 间 的 合 作 和 交 流 (3) 凝 炼 科 学 问 题 以 有 效 地 促 进 生 态 科 学 知 识 对 地 方 土 地 利 用 规 划 决 策 中 的 指 导 作 用 这 些 决 策 对 于 环 境 和 可 持 续 性 的 影 响 深 远 遗 憾 的 是, 在 这 一 个 层 面 上 我 们 的 工 作 是 非 常 之 薄 弱 具 体 行 动 二 : 制 定 一 个 诸 如 诚 实 的 经 纪 人 的 服 务 计 划, 并 建 立 一 支 快 速 反 应 团 队 22

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 为 决 策 者 及 时 提 供 生 态 科 学 信 息 美 国 生 态 学 会 将 在 华 盛 顿 首 府 设 立 一 个 合 作 行 动 计 划 机 构, 邀 请 生 态 专 家 来 评 审 立 法 和 执 法 部 门 的 各 种 政 策 文 件 和 项 目 报 告 对 生 态 可 持 续 性 的 影 响, 并 选 择 各 领 域 内 权 威 的 生 态 学 家 对 这 些 政 策 和 条 例 提 供 专 家 意 见 和 建 议 如 果 这 一 计 划 能 成 功 地 付 诸 现 实, 它 将 产 生 深 远 的 影 响 这 样, 生 态 学 将 对 决 策 过 程 产 生 具 体 的 指 导 和 影 响, 生 态 学 家 也 能 直 接 参 与 立 法 和 政 策 的 制 定 过 程 这 一 计 划 需 要 配 备 懂 科 学, 有 水 平 的 工 作 人 员, 并 且 他 们 需 要 科 学 决 策 的 分 析 能 力 和 能 在 华 盛 顿 首 府 与 决 策 者 建 立 长 久 联 系 的 关 系 网 这 些 工 作 人 员 还 应 熟 悉 和 掌 握 美 国 生 态 学 会 的 会 员 以 及 其 他 学 科 的 人 才 库, 以 便 对 不 同 的 决 策 领 域 推 举 不 同 的 专 家 另 外, 他 们 还 要 保 证 这 些 专 家 与 决 策 者 之 间 在 任 何 场 合 或 任 何 形 式 的 沟 通 和 交 流 的 通 畅 和 相 互 理 解, 其 中 包 括 听 证 发 言 书 面 报 告 以 及 面 对 公 众 的 交 流 这 些 工 作 人 员 的 职 责 范 围 还 包 括 : (1) 建 立 一 个 生 态 学 知 识 传 播 的 评 分 系 统 这 个 评 分 系 统 将 独 立 客 观 地 对 各 种 待 立 法 案 进 行 评 分, 并 提 交 报 告 这 样, 将 极 大 地 提 高 生 态 学 知 识 对 立 法 的 指 导, 并 保 证 立 法 的 质 量 这 样 的 客 观 分 析 也 将 避 免 激 进 的 做 法 和 影 响 (2) 建 立 起 一 个 联 系 美 国 生 态 学 会 会 员 和 其 他 学 术 团 体 专 家 的 枢 纽, 该 枢 纽 应 是 以 及 一 个 科 学 可 信 的 可 靠 的 服 务 中 心 这 样, 华 盛 顿 首 府 的 决 策 者 在 他 们 立 法 决 策 需 要 时, 能 及 时 地 找 到 快 速 反 应 的 团 队, 为 他 们 提 供 高 质 量 的 独 立 无 政 府 偏 向 的 客 观 的 生 态 学 知 识 背 景 和 证 明, 给 立 法 制 定 政 策 和 管 理 提 供 生 态 学 依 据 ( 在 这 种 意 义 上, 这 个 团 队 将 类 似 于 美 国 国 会 研 究 服 务 中 心, 或 已 解 散 的 技 术 评 估 办 公 室, 它 将 及 时 应 对 紧 急 的 决 策 和 管 理 问 题 提 供 生 态 咨 询 ) 我 们 认 为, 这 一 计 划 的 模 式 可 以 在 全 世 界 各 大 城 市 推 广 具 体 行 动 三 : 增 加 政 府 部 门 中 生 态 学 家 的 数 量, 以 此 直 接 影 响 政 府 有 关 生 态 可 持 续 性 政 策 的 制 定 具 有 较 扎 实 生 态 学 知 识 的 政 府 工 作 人 员 对 促 进 政 府 应 用 生 态 学 指 导 决 策 和 管 理 过 程 起 着 非 常 重 要 的 作 用 而 且, 这 些 政 府 工 作 人 员 能 努 力 促 进 政 府 的 决 策 和 管 理 人 员 从 具 体 的 生 态 学 知 识 中 寻 求 答 案 同 时, 他 们 也 会 呼 吁 和 支 持 为 解 决 政 策 和 管 理 中 的 实 际 问 题 开 展 针 对 性 的 生 态 学 研 究 如 果 这 些 生 态 学 家 受 聘 于 政 府 的 公 关 部 门, 直 接 接 触 和 面 对 公 众 服 务, 那 他 们 对 公 众 进 行 生 态 可 持 续 性 教 育 的 作 用 则 不 可 低 估 这 种 增 加 政 府 部 门 中 生 态 学 家 数 量 的 模 式 也 应 在 全 球 范 围 内 推 广 我 们 建 议, 为 了 更 好 地 促 进 生 态 学 家 进 入 政 府 部 门 工 作, 美 国 生 态 学 会 应 采 取 如 下 措 施 : (1) 建 立 一 个 博 士 后 就 业 计 划, 促 进 和 帮 助 年 轻 的 生 态 学 家 成 为 国 会 工 作 职 员, 或 进 入 联 邦 政 府 部 门 工 作 这 方 面 美 国 科 学 促 进 会 科 技 政 策 研 究 员 国 家 海 洋 政 策 奖 学 金 (AAAS Science, Technology and Policy Fellows, National Sea Grant, John.A. Knauss Marine Policy Fellowships) 等 组 织 都 作 出 了 榜 样 (2) 加 强 与 联 邦 政 府 和 州 政 府 人 事 部 门 的 合 作 和 联 系, 建 立 一 个 生 态 学 人 才 库 和 知 识 库, 特 别 是 对 于 直 接 为 公 众 服 务 的 政 府 部 门 更 应 重 视 ( 如 美 国 国 家 研 究 理 事 会 的 服 务 台 站 代 表, 土 地 管 理 局 的 各 部 门, 县 农 业 部 门 等 等 ) 另 外, 我 们 还 应 增 加 政 府 部 门 各 项 生 态 学 内 容 的 研 究, 这 方 面 过 去 并 没 有 给 与 足 够 的 重 视 我 们 应 尽 可 能 地 说 服 管 理 者 在 其 部 门 工 作 职 责 23

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 中 增 加 对 生 态 学 的 知 识 的 要 求, 增 加 他 们 部 门 对 雇 员 必 须 的 生 态 学 背 景 的 要 求, 并 促 进 政 府 积 极 在 美 国 生 态 学 会 的 会 员 中 招 聘 雇 员 行 动 领 域 二 : 促 进 公 众 的 生 态 学 意 识, 教 育 后 代, 使 公 众 能 更 自 觉 地 运 用 生 态 科 学 知 识 指 导 个 人, 人 生 的 每 一 个 选 择 都 能 以 生 态 可 持 续 性 为 目 标, 自 觉 维 护 生 态 可 持 续 性 目 前, 为 了 达 到 此 目 的, 我 们 必 须 最 大 限 度 地 努 力 推 动 全 方 位 的 生 态 学 知 识 的 普 及 我 们 必 须 让 公 众 理 解 生 态 可 持 续 性 的 重 要 意 义, 理 解 可 持 续 性 的 挑 战 对 每 一 个 人 的 生 活, 对 子 孙 后 代 的 影 响 显 然, 公 众 一 般 能 理 解 可 持 续 性 的 挑 战, 也 理 解 到 可 持 续 性 与 我 们 的 子 孙 后 代 的 关 系 但 是, 公 众 对 于 如 何 达 到 可 持 续 性, 如 何 看 待 环 境 保 护 主 义 和 发 展 主 义 的 争 论 往 往 拿 不 定 主 意 通 过 这 一 生 态 学 知 识 的 普 及 活 动, 我 们 希 望 公 众 能 理 解 到 他 们 的 每 一 个 决 定 都 与 生 态 可 持 续 性 息 息 相 关, 也 希 望 他 们 能 理 解 到, 丰 富 的 生 态 科 学 知 识 将 为 他 们 的 选 择 确 立 一 个 坚 实 的 科 学 基 础 他 们 也 许 还 能 理 解 到 关 心 生 态 可 持 续 性 不 仅 是 关 心 诸 如 气 候 变 迁 和 物 种 灭 绝 这 些 大 家 关 注 的 大 问 题, 也 包 括 我 们 日 常 生 活 中 的 许 许 多 多 细 微 选 择 从 长 远 来 说, 我 们 必 须 建 立 一 个 全 方 位 的 公 众 教 育 计 划, 以 确 保 对 公 众 教 育 的 长 期 性, 使 公 众 不 断 认 识 到 生 态 学 与 可 持 续 性 的 重 要 联 系 在 今 后 五 十 年 里, 全 球 生 态 系 统 的 变 化 将 是 巨 大 的, 我 们 的 子 子 孙 孙 必 须 明 白 到 他 们 所 面 临 的 挑 战 他 们 必 须 具 有 作 出 可 行 的 科 学 的 选 择 的 能 力, 并 能 从 局 部 区 域 以 及 全 球 等 不 同 尺 度 上 去 保 护 人 类 赖 以 生 存 的 环 境 因 此, 教 育 是 关 键 只 有 教 育 才 能 提 供 他 们 的 选 择 所 必 需 的 知 识 态 度 技 术 与 方 法 (Castillo et al 2002, Jenkins 2003) 很 多 证 据 表 明, 公 众 尤 其 是 年 轻 一 代 非 常 欢 迎 这 种 教 育 为 了 保 证 生 态 学 教 育 为 公 众 提 供 一 个 以 生 态 学 为 依 据 来 面 对 人 生 的 各 种 选 择 的 平 台, 我 们 首 先 必 须 对 教 师 队 伍 加 强 生 态 可 持 续 性 的 教 育 和 培 训, 各 级 政 府 应 该 把 生 态 可 持 续 性 作 为 学 校 的 主 选 和 必 修 课 程 (Berkowitz 1997, MCSE 2003, Slingsby and Barker 1998) 对 于 那 些 繁 忙 的 教 育 工 作 者, 我 们 应 该 为 他 们 提 供 一 个 便 利 的 生 态 学 知 识 库, 方 便 他 们 了 解 最 新 的 生 态 学 知 识 以 及 生 态 学 理 论 和 实 践 教 育 的 进 展 和 前 沿 为 此, 我 们 推 荐 如 下 的 具 体 行 动 : 具 体 行 动 四 : 开 展 一 个 大 规 模 的 宣 传 活 动, 提 高 公 众 生 态 可 持 续 性 的 意 识 和 认 知 这 一 宣 传 活 动 必 须 有 足 够 大 的 规 模 和 声 势, 要 使 社 会 各 阶 层 的 生 态 可 持 续 性 意 识 有 一 个 飞 跃 我 们 还 应 着 重 加 强 对 有 影 响 力 的 社 会 阶 层 的 宣 传 力 度 当 然, 美 国 生 态 学 会 应 该 与 不 同 的 基 金 会 和 合 作 伙 伴 合 作 共 同 组 织 这 一 宣 传 活 动, 保 证 生 态 可 持 续 性 的 科 学 基 础, 避 免 使 之 成 为 某 些 决 策 集 团 激 进 的 政 治 标 签 宣 传 活 动 还 可 以 集 中 讨 论 一 些 非 常 敏 感 的 以 及 大 众 关 心 的 问 题, 帮 助 公 众 从 科 学 的 高 度 上 去 理 解 这 些 问 题, 理 解 生 态 可 持 续 性 的 科 学 基 础 由 于 有 许 多 组 织 已 经 展 开 了 这 些 宣 传 活 动, 美 国 生 态 学 会 没 有 必 要 另 起 炉 灶, 应 该 与 这 些 组 织 合 作, 提 供 资 源 和 支 持, 并 鼓 励 其 会 员 投 入 到 这 一 宣 传 活 动 之 中 为 了 广 泛 地 将 生 态 可 持 续 性 的 科 学 信 息 传 播 于 广 大 民 众 之 中, 我 们 的 宣 传 工 作 应 该 很 好 地 利 用 现 有 的 出 版 业 广 播 和 网 络 传 媒 的 框 架 我 们 要 象 全 美 禁 烟 宣 传 那 样, 更 好 地 利 用 互 联 网 电 视 广 播 和 出 版 业 的 宣 传, 让 公 众 理 解 到 每 一 个 人 的 选 择 都 与 他 所 赖 以 生 存 的 生 态 系 统 息 息 相 关, 在 全 国 范 围 内 提 高 每 一 个 公 众 的 生 态 可 持 续 性 意 识 24

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 为 此, 美 国 生 态 学 会 可 以 在 各 媒 体 聘 用 一 些 专 业 人 士 负 责 设 计 和 组 织 实 施 这 一 宣 传 活 动 其 具 体 策 略 可 包 括 在 电 视 广 播 和 网 络 上 做 广 告, 做 大 标 语 广 告 牌, 或 在 交 通 系 统 上 做 宣 传 广 告, 并 充 分 利 用 各 种 公 众 教 育 服 务 的 节 目 比 如 这 是 一 个 生 态 系 统 的 教 育 宣 传, 展 示 了 一 系 列 的 图 像, 显 示 不 同 的 生 态 系 统, 这 些 生 态 系 统 从 小 到 一 滴 雨 水, 大 到 巴 西 的 亚 马 逊 河 流 域 还 有 你 最 近 关 照 过 你 的 生 态 系 统 吗? 的 宣 传 活 动, 也 很 成 功 我 们 还 应 提 供 更 多 的 专 题 评 论 的 资 料, 让 人 们 更 多 地 了 解 生 态 可 持 续 性 丰 富 的 科 学 内 涵 我 们 必 须 对 国 会 议 员 全 国 工 业 企 业 团 体 环 境 游 说 组 织 以 及 州 政 府 内 那 些 对 决 策 富 有 影 响 力 的 重 要 机 构 和 工 作 人 员 作 专 门 的 重 点 宣 传 具 体 行 动 五 : 加 强 与 公 众 非 盈 利 组 织 宗 教 团 体 的 合 作, 将 生 态 学 知 识 和 生 态 可 持 续 性 的 概 念 融 合 于 他 们 各 自 的 宣 传 和 教 育 活 动 之 中 许 多 宗 教 团 体 在 面 对 环 境 问 题 时, 往 往 会 将 其 对 这 些 问 题 的 态 度 和 反 应 寄 托 于 某 一 环 境 机 构, 让 这 些 环 境 机 构 充 当 他 们 的 代 言 人 美 国 生 态 学 会 可 以 为 这 些 机 构 提 供 各 种 生 态 学 报 告 和 讲 座, 着 重 讲 解 当 地 的 和 全 国 范 围 内 重 大 的 生 态 问 题, 提 高 他 们 的 生 态 学 知 识 水 平 比 如, 美 国 生 态 学 会 可 以 给 不 同 的 宗 教 团 体 准 备 一 套 宣 传 材 料, 讲 述 生 态 可 持 续 性 和 宗 教 的 关 联, 这 方 面 全 国 宗 教 与 环 境 合 作 伙 伴 组 织 (http://www.nrpe.org/mission.html) 以 及 哈 佛 大 学 全 球 宗 教 研 究 中 心 (http://www.hds.harvard.edu/cswr) 都 很 有 经 验 除 此 之 外, 许 许 多 多 的 政 府 部 门 和 民 众 组 织 都 会 直 接 地 或 间 接 地 向 公 众 宣 传 生 态 可 持 续 性 他 们 还 会 积 极 宣 传 各 种 通 过 严 格 评 审 的 科 学 成 果 ( 比 如, 美 国 联 邦 和 州 政 府 的 许 多 部 门 就 是 这 么 做 的 ) 生 态 学 家 的 参 与 对 于 这 些 政 府 部 门 包 括 环 保 组 织 和 可 持 续 性 非 政 府 组 织 以 及 其 他 社 会 团 体, 都 将 同 我 们 一 起 共 同 努 力, 为 生 态 可 持 续 性 建 立 一 个 坚 实 的 科 学 基 础 但 目 前 来 说, 这 些 团 体 组 织 并 没 有 意 识 到 具 有 8000 多 名 会 员 的 美 国 生 态 学 会 的 重 要 作 用 美 国 生 态 学 会 理 事 会 首 先 要 建 立 一 个 与 这 些 团 体 组 织 的 互 动 机 制, 以 促 进 其 会 员 的 参 与 然 后, 要 具 体 地 为 这 些 团 体 组 织 当 红 娘, 为 他 们 推 荐 对 口 的 优 秀 的 生 态 学 家 美 国 生 态 学 会 还 可 以 通 过 一 对 一 的 形 式, 或 是 通 过 生 态 学 信 息 (EIN 2004) 网 的 专 家 库 的 开 放 形 式 实 现 这 种 专 业 支 持 具 体 行 动 六 : 建 立 一 个 国 际 生 态 学 教 育 计 划 这 个 计 划 的 目 标 是 保 证 生 态 学 教 育 不 断 地 与 时 俱 进, 更 好 更 有 效 地 运 用 生 态 可 持 续 性 科 学 的 新 概 念 和 成 果 全 美 工 程 院 促 进 工 程 学 教 育 奖 学 金 中 心 (CASEE)(NAE2002) 则 是 这 个 教 育 计 划 的 模 式 美 国 生 态 学 会 必 须 与 其 他 生 态 学 教 育 专 业 团 体 教 育 研 究 机 构 和 各 种 基 金 会 合 作, 在 各 个 地 区 以 及 全 国 和 全 球 范 围 推 广 这 一 教 育 计 划 为 促 进 生 态 教 育 体 系 的 变 革, 我 们 还 必 须 注 重 生 态 学 教 育 的 研 究 同 时, 我 们 必 须 通 过 教 育 研 究 教 师 培 养 科 学 教 育 政 策 的 开 拓 以 及 个 人 专 业 发 展, 更 好 地 加 强 生 态 学 家 与 教 育 工 作 者 的 互 动 遗 憾 的 是, 目 前, 对 于 这 种 生 态 学 教 育 的 支 持 是 远 远 不 够 的 我 们 必 须 创 立 一 个 全 新 的 计 划, 通 过 各 种 教 育 研 究 的 提 高, 更 好 地 将 生 态 学 知 识 传 授 给 中 小 学 生 大 学 生 以 及 其 他 受 教 育 者 (D'Avan 2003, Keys and Bryan 2001, Walczyk and Ramsey 2003) 这 一 教 育 计 划 还 将 进 一 步 鼓 励 生 态 学 家 积 极 参 与 教 学 活 动 教 学 研 究 以 及 与 教 育 学 专 家 的 互 动, 建 立 起 更 切 合 实 际 的 教 学 大 纲 和 课 程 (Mckeown 2003) 美 国 生 态 学 会 对 这 一 教 育 计 划 所 付 诸 的 行 动 包 括 : (1) 建 立 一 个 生 态 可 持 续 性 的 中 小 学 教 育 的 培 训 计 划 这 个 计 划 包 括 每 年 的 生 态 学 教 育 国 25

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 际 会 议, 促 进 生 态 学 家 与 优 秀 的 教 育 工 作 者 和 专 家 的 交 流 每 一 次 年 会, 都 注 重 讨 论 全 国 与 各 州 关 注 的 生 态 可 持 续 教 育 计 划 和 课 程 的 改 进 年 会 还 促 进 生 态 学 家 与 教 育 工 作 者 在 各 个 层 次 上 的 合 作 和 相 互 理 解 关 系 在 这 方 面, 中 小 学 教 育 的 小 学 教 师 的 生 态 学 园 地 是 一 个 典 范 (2) 大 力 推 广 生 态 学 2004 年 的 教 育 问 题 和 经 验 和 2004 年 教 师 队 伍 科 学 教 育 改 革 的 经 验, 促 进 以 生 态 可 持 续 性 为 主 体 的 生 态 学 教 育 美 国 生 态 学 会 应 该 与 其 他 教 育 专 业 团 体 和 教 育 研 究 机 构 加 强 合 作, 共 同 开 拓 生 态 学 教 育 的 潜 力 (3) 积 极 参 与 大 中 小 学 生 态 学 教 育 教 学 大 纲 的 标 准 化 设 立 和 教 科 书 的 编 写 政 府 应 该 以 立 法 形 式 设 定 全 州 或 全 国 范 围 内 统 一 的 教 学 计 划 并 且, 每 5 至 10 年 对 这 一 计 划 进 行 评 审 和 改 进, 充 实 新 的 内 容 和 主 题 ( 比 如, 进 化 与 创 世 的 辨 认 就 是 一 个 很 好 的 借 鉴 ) 这 种 评 审, 将 是 生 态 学 家 提 出 生 态 可 持 续 性 的 新 问 题 和 解 答 这 些 问 题 的 良 好 机 会 (Blank and Brewer 2003) 另 外, 美 国 生 态 学 会 主 管 教 育 的 官 员 还 应 关 注 教 育 政 策 的 改 革, 为 生 态 学 家 参 与 这 一 改 革 提 供 机 会 (4) 在 全 美 和 全 球 范 围 内 鼓 励 增 加 生 态 学 教 育 工 作 者 队 伍 的 多 样 性 教 育 工 作 者 直 接 面 对 中 小 学 的 学 生, 他 们 的 科 学 知 识 水 平 对 学 生 有 直 接 的 影 响 (Slingsby 2001) 我 们 要 对 不 同 的 大 中 小 学 校 的 学 生 起 到 示 范 作 用, 美 国 生 态 学 会 应 该 在 大 学 教 育 里 培 养 更 多 的 不 同 民 族 的 生 态 学 特 别 是 生 态 可 持 续 性 学 科 的 学 生, 他 们 才 有 可 能 增 加 中 小 学 教 师 队 伍 的 多 样 性 这 方 面 SEEDS 项 目 是 个 成 功 的 先 例 (5) 建 立 一 个 互 联 网 图 书 馆, 以 提 供 生 态 可 持 续 性 教 育 的 研 究 进 展 和 最 新 成 果 这 个 互 联 网 图 书 馆 应 在 全 美 和 全 球 范 围 内, 为 教 育 工 作 者 教 学 大 纲 制 定 者 和 公 众 提 供 信 息 便 利 ERIC Digests 在 这 方 面 提 供 了 很 好 的 典 范 作 用, 它 们 为 各 层 次 的 教 育 工 作 者 提 供 优 秀 的 教 育 研 究 和 实 践 的 经 验 和 总 结 具 体 行 动 七 : 与 联 合 国 共 同 发 起 国 际 生 态 学 教 育 年 代 宣 言, 并 将 其 作 为 可 持 续 发 展 教 育 10 年 计 划 (2005~2015) 的 一 部 分 国 际 生 态 学 教 育 的 改 革 需 要 国 际 间 的 合 作 和 努 力 这 个 宣 言 将 提 高 全 美 和 全 球 对 生 态 学 知 识 的 重 视 和 生 态 学 知 识 对 了 解 可 持 续 生 态 系 统 的 重 要 性 它 还 可 能 会 促 进 政 府 新 政 策 的 出 笼, 并 可 能 要 求 政 府 部 门 必 须 用 生 态 学 知 识 和 原 则 指 导 决 策 教 育 和 文 化 的 发 展 与 此 同 时, 我 们 还 应 采 取 如 下 措 施 : (1) 组 织 召 开 一 系 列 的 生 态 学 教 育 大 会, 让 科 学 和 教 育 的 各 种 专 业 团 体 一 起 讨 论 生 态 可 持 续 性 教 育 的 成 果 差 距 和 急 需 解 决 的 问 题 和 挑 战 具 体 的 会 议 系 列 包 括 :2005 年 召 开 的 美 国 生 态 学 年 会 及 国 际 生 态 学 会 议 上 美 国 生 态 学 会 生 态 教 育 研 讨 会,2010 年 科 学 和 教 育 专 业 学 会 组 织 的 全 美 生 态 学 教 育 大 会, 以 及 2015 年 的 国 际 生 态 学 教 育 大 会 (2) 出 版 和 广 泛 散 发 生 态 学 教 育 大 会 的 会 议 文 献 其 紧 迫 性 表 现 在, 各 生 态 学 专 业 学 会 研 究 机 构 和 生 态 学 工 作 者 自 1966 年 以 来, 在 大 学 教 育 中 直 接 阐 述 生 态 学 教 育 (Lumbert 1966) 环 境 教 育 (Bakshi and Naveh 1980, Hale 1993) 和 都 市 生 态 系 统 (Berkowitz et al 2003) 的 主 要 书 籍 仅 有 四 部 这 些 新 发 表 的 会 议 文 献 提 倡 增 加 生 态 学 教 育 的 奖 学 金, 并 为 各 个 阶 层 的 教 育 工 作 者 提 供 定 期 的 教 育 实 践 经 验 和 进 步 成 果 的 综 合 信 息 总 结 : 生 态 科 学 信 息 为 明 智 决 策 服 务 26

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 如 果 我 们 认 为 生 态 学 必 然 是 现 在 和 未 来 应 对 环 境 问 题 和 挑 战 的 重 要 科 学 指 南, 那 么, 我 们 所 能 做 的 和 必 须 做 的 是 将 生 态 学 的 科 学 知 识 和 信 息 及 时 地, 并 以 适 当 的 形 式 和 内 容 传 送 到 急 需 的 决 策 者 和 管 理 者 以 及 公 众 手 里 我 们 将 面 临 前 所 未 有 的 困 难 但 是, 我 们 必 须 克 服 困 难, 以 实 现 生 态 学 更 好 地 指 导 可 持 续 性 的 远 景 目 标 为 达 此 目 标, 我 们 必 须 保 证 我 们 所 从 事 的 生 态 学 研 究 能 与 实 际 相 结 合, 能 为 各 个 阶 层 的 决 策 服 务 我 们 所 提 出 的 战 略 目 标 是, 为 了 使 生 态 学 超 越 现 有 的 水 平 和 作 用, 为 更 好 地 为 生 态 可 持 续 性 的 决 策 作 出 科 学 指 导, 我 们 必 须 促 进 生 态 学 的 进 一 步 发 展, 并 将 其 建 立 在 坚 实 的 科 学 基 础 上 我 们 所 憧 憬 的 目 标 是, 生 态 学 知 识 将 成 为 社 会 每 一 个 层 次 决 策 的 标 准 的 和 必 需 的 科 学 依 据 如 果 我 们 能 达 到 这 一 目 标, 生 态 学 工 作 者 将 在 各 地 以 至 全 国 和 全 球 范 围 内 承 担 更 重 要 的 责 任, 对 决 策 者 和 管 理 者 负 责 这 样, 工 业 界 和 企 业 界 将 视 生 态 科 学 为 朋 友 而 不 是 反 对 者 生 态 学 将 成 为 成 功 的 商 业 决 策 中 具 有 经 济 和 社 会 综 合 效 益 的 不 可 缺 少 的 信 息 而 自 然 资 源 管 理 者 也 必 然 加 强 与 生 态 学 工 作 者 的 合 作, 共 同 开 发 更 多 的 更 信 息 化 的 更 具 有 指 导 意 义 的 生 态 学 研 究 项 目 同 时, 我 们 将 不 断 地 看 到 全 人 类 生 态 学 教 育 的 丰 硕 果 实 人 们 将 进 一 步 认 识 到 生 态 服 务 的 重 要 性 和 不 可 替 补 性, 也 会 更 加 重 视 和 理 解 生 物 多 样 性 我 们 认 为, 我 们 的 目 标 一 定 能 实 现 但 它 的 实 现 必 须 依 赖 于 我 们 今 日 的 即 时 行 动 在 我 们 的 远 景 报 告 中, 我 们 还 同 时 呼 吁 整 合 现 有 的 生 态 学 信 息, 加 强 和 加 快 生 态 学 研 究, 促 进 技 术 创 新, 鼓 励 新 的 合 作 这 些 都 是 我 们 所 憧 憬 的 目 标 的 组 成 成 分 但 重 要 的 是, 我 们 必 须 建 立 一 个 框 架, 促 使 我 们 的 生 态 学 工 作 者 从 研 究 数 据 中 走 出 来, 走 向 公 众, 走 向 决 策 者 和 管 理 者, 走 向 生 态 学 的 实 际 应 用 ( 伍 业 钢 译 ) 战 略 目 标 二 : 推 进 面 向 可 持 续 发 展 的 创 新 性 生 态 学 研 究 战 略 目 标 陈 述 : 为 了 在 二 十 一 世 纪 开 展 创 新 性 的 并 且 有 效 的 生 态 学 研 究, 生 态 学 工 作 者 必 须 主 动 提 出 具 有 前 瞻 性 的 科 学 问 题 与 要 求, 发 展 有 创 造 性 的 ( 有 时 伴 随 高 风 险 性 的 ) 新 思 想, 使 用 新 方 法, 敢 于 向 前 所 未 有 的 尺 度 与 范 围 挑 战 在 这 十 年 里, 我 们 必 须 在 概 念 上, 分 析 方 法 上, 以 及 技 术 手 段 上 有 新 的 发 展 与 突 破 背 景 与 依 据 : 生 态 学 研 究 的 课 题 涉 及 广 泛 的 层 面, 从 越 来 越 丰 富 与 复 杂 的 分 子 水 平 的 生 态 系 统 分 析 到 环 球 整 体 观 全 部 包 括 之 中 (e.g.,thompson et el. 2001) 生 态 学 研 究 不 仅 仅 是 对 地 球 的 研 究 也 是 对 整 个 太 阳 系 的 研 究 其 地 域 涉 及 我 们 熟 悉 的 乡 村 城 市 到 天 涯 海 角 尽 管 如 此, 生 态 学 的 进 展 经 常 落 后 于 快 速 的 全 球 变 化 (Vitousek 1994, Lubchenco 1998, NRC 2001) 人 类 活 动 带 来 的 全 球 变 化 使 得 生 态 科 学 对 未 来 地 球 上 的 生 命 的 前 途 起 着 至 关 重 要 的 作 用 (Lubchenco 1998, NRC 1999, 2001, NEON 2000, NSF 2000, NSF-ERE 2003) 我 们 一 定 要 预 先 估 计 由 此 所 导 致 的 科 学 需 求, 而 非 仅 是 简 单 被 动 地 报 道 问 题 并 做 出 反 应 27

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 为 了 使 生 态 学 更 好 地 面 对 未 来 的 挑 战, 我 们 一 定 要 发 展 并 创 新 前 瞻 性 的 理 论 框 架, 分 析 模 式 以 及 交 叉 科 学 要 增 进 对 生 态 系 统 的 理 解, 要 彻 底 地 知 道 生 态 系 统 怎 样 运 作, 怎 样 互 动, 怎 样 恢 复, 怎 样 创 造 生 态 系 统 以 保 证 所 提 供 的 生 态 服 务, 我 们 必 定 要 有 新 的 而 且 理 想 的 工 具 和 有 效 的 技 术 对 生 态 学 的 综 合 理 解 要 求 整 合 各 方 面 的 信 息 尽 管 有 些 新 设 备 目 前 与 生 态 持 续 性 的 关 系 并 不 明 显, 为 了 更 好 地 获 取 生 态 及 相 关 学 科 的 信 息, 我 们 亦 需 要 开 放 集 合 型 设 备 生 态 学 研 究 的 交 叉 学 科 性 要 求 我 们 构 建 新 的 国 内 与 国 际 的 合 作 模 式 生 态 学 研 究 的 最 终 目 的 是 更 好 地 理 解 生 态 系 统 的 可 持 续 能 力 与 生 态 服 务 功 能 基 础 研 究 故 然 重 要, 研 究 如 何 解 决 问 题 更 是 不 可 少 的 但 是, 要 同 时 完 成 两 者, 我 们 不 仅 要 有 创 新 思 维 及 预 知 未 来 的 需 要 和 问 题 的 能 力, 也 要 明 显 改 变 生 态 信 息 的 获 取 综 合 以 及 交 流 的 方 式, 更 需 要 新 的 工 具 方 式 及 基 础 设 施 开 拓 以 全 球 可 持 续 发 展 为 纲 的 前 瞻 性 生 态 学 研 究 的 行 动 纲 领 : 一 加 强 生 态 学 研 究 的 科 学 和 技 术 基 础 二 采 用 新 的 激 励 手 段, 以 便 鼓 励 和 认 同 创 新 性 与 前 瞻 性 的 生 态 学 研 究 三 促 进 资 料 的 获 取 存 档 分 享 和 标 准 化 行 动 领 域 一 : 加 强 生 态 学 研 究 科 学 和 技 术 基 础 生 态 学 知 识 来 自 于 多 种 渠 道, 其 中 包 括 试 验 理 论 与 模 型 对 比 观 察 长 期 试 验 综 合 分 析 (Carpenter 1998) 环 境 研 究 界 大 体 上 已 经 对 现 有 环 境 问 题 ( 例 如 : 生 物 多 样 性 的 减 少, 外 种 侵 入, 初 显 的 环 球 变 迁 ) 做 出 了 反 应 但 是, 我 们 应 该 面 对 未 来, 虽 然 对 未 来 知 之 甚 少 我 们 需 要 新 的 知 识 体 系, 截 然 不 同 的 着 眼 点, 和 新 的 方 式 以 保 证 生 态 学 在 未 来 社 会 决 策 中 起 重 要 作 用 我 们 也 需 要 更 多 的 研 究 经 费, 同 时, 我 们 更 需 要 培 养 在 学 术 人 员 之 间 的 相 互 支 持 与 合 作, 以 便 尝 试 新 的 理 论 框 架 与 新 的 分 析 方 法 构 建 新 的 科 学 知 识 框 架 就 是 为 了 实 现 未 来 社 会 生 态 系 统 的 持 续 发 展 前 瞻 性 的 生 态 学 研 究 要 超 越 现 有 技 术 可 行 性 的 限 度, 为 实 现 进 一 步 的 飞 跃 而 寻 找 新 信 息 新 工 具 或 者 是 一 些 新 的 数 学 分 析 解 ( 见 框 注 四 ) 很 好 地 完 成 前 瞻 性 的 研 究 不 仅 需 要 科 学 想 法 的 驱 动, 而 且 需 要 大 量 的 有 效 的 工 具 和 手 段 用 以 实 现 数 据 理 论 概 念 和 模 型 的 完 美 地 整 合 虽 然 有 些 框 架 ( 例 如 : 软 件, 算 法 等 ) 在 某 种 成 度 上 已 有 较 好 的 发 展, 但 是, 由 于 技 术 与 资 金 上 的 限 制, 这 些 框 架 还 不 能 帮 助 获 取 及 分 析 新 数 据 例 如 在 时 间 与 空 间 双 重 变 异 这 个 问 题 上, 我 们 既 没 有 办 法 实 行 数 量 化 分 析 也 没 有 办 法 进 行 试 验 设 计, 然 而, 这 种 变 异 可 能 是 决 定 生 态 反 应 的 主 要 因 素 (Rusack et al. 2002, Burrows et al. 2002, Fraterrigo et al.in rewiew) 在 很 多 情 况 下, 要 验 证 新 理 论 必 须 进 行 大 规 模 的 重 复 控 制 试 验 这 类 试 验 所 产 生 的 大 量 数 据 的 储 存 分 析 及 显 示 将 需 要 有 效 的 计 算 体 系 未 来 研 究 的 前 沿 将 属 于 综 合 人 文 与 社 会 科 学 于 一 体 的 交 叉 科 学, 并 且 着 重 于 研 究 多 因 子 的 非 线 性 的 复 杂 的 因 果 关 系 所 以, 为 了 进 行 这 类 大 规 模 的 试 验 并 且 优 化 数 据 的 搜 集 及 综 合 分 析, 我 们 需 要 基 础 组 织 与 设 施 ( 例 如 :NEON,LTER, 海 洋 观 测 网 等 ), 同 时 也 需 要 增 加 人 员 培 训 协 作 以 及 全 面 地 发 展 理 论 分 析 体 系 (Clark et al. 2001, Hastings and Palmer 2003, Palmer et al. 2003) 28

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 将 来 生 态 科 学 的 关 键 在 于 研 究 技 术 的 进 步, 这 显 然 包 括 可 以 用 于 测 定 生 态 现 象 的 野 外 自 动 遥 感 系 统 的 进 一 步 发 展 在 有 些 方 面, 科 学 工 作 者 已 经 很 好 地 采 用 先 进 技 术 解 决 很 复 杂 的 现 代 生 态 学 难 题 同 时, 生 态 学 工 作 者 也 推 动 了 新 技 术 的 发 展 与 研 究 自 从 第 一 颗 气 象 卫 星 在 1960 年 发 射 以 来 (Hastings and Emery 1992), 包 括 生 态 学 工 作 者 在 内 的 科 学 工 作 者 便 开 始 积 极 地 应 用 卫 星 技 术 搜 集 与 生 态 学 有 关 的 地 表 信 息, 例 如 主 要 元 素 的 通 量 或 者 景 观 结 构 等 (e.g., Botkin et al.1984, NRC 1986, NASA-EOS 2003) 难 以 相 信 的 是, 我 们 已 经 能 够 从 全 新 的 角 度 观 察 和 测 度 我 们 的 地 球 尽 管 如 此, 我 们 仍 然 不 能 够 清 楚 细 致 地 理 解 地 球 体 系, 也 不 能 够 在 必 要 的 时 空 尺 度 上 得 到 我 们 需 要 的 物 种 遗 传 资 料 以 便 解 决 与 陆 地 或 者 海 洋 生 态 系 统 有 关 的 关 键 生 态 学 问 题 (Soule and Orians 2001) 在 生 态 学 研 究 中 应 用 新 的 分 子 生 物 学 技 术 的 潜 力 仍 然 没 有 得 到 充 分 地 发 挥 应 用 新 的 更 复 杂 的 分 子 生 物 学 技 术 的 需 求 将 会 随 着 新 技 术 的 不 断 出 现 而 增 加 新 技 术 ( 例 如 : 卫 星 平 台 更 大 功 率 的 电 脑 更 准 确 可 靠 的 全 球 定 位 仪 等 ) 将 会 帮 助 我 们 排 除 障 碍 从 而 取 得 更 大 的 进 展 如 果 没 有 高 功 率 望 远 镜, 天 文 学 家 就 不 可 能 解 开 太 阳 系 之 迷 同 样 道 理, 如 果 没 有 超 速 离 子 加 速 器, 物 理 学 家 也 不 能 看 到 原 子 的 结 构 要 面 对 大 挑 战, 生 态 学 家 同 样 需 要 高 技 术 理 解 超 复 杂 的 地 球 生 命 体 系 不 仅 需 要 类 似 望 远 镜 或 者 离 子 加 速 器 一 样 的 单 项 设 备, 而 且 需 要 多 元 工 具 与 手 段 若 使 生 态 学 为 人 类 事 业 的 持 久 未 来 做 出 成 功 的 贡 献 就 要 设 计 和 应 用 多 元 高 技 术 29

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 框 注 4: 前 瞻 性 研 究 至 今 大 部 分 的 生 态 学 研 究 都 是 被 动 的 我 们 要 知 道 为 什 么 气 候 在 变, 为 什 么 物 种 会 灭 绝, 外 来 物 种 入 侵 之 后 生 态 系 统 会 如 何 变 化 随 着 环 境 威 胁 的 暴 炸 性 发 生, 我 们 更 需 要 进 行 前 瞻 性 研 究 该 类 研 究 要 采 用 新 思 想, 新 技 术 和 超 级 强 化 资 料 收 集 与 管 理 手 段, 为 应 对 即 将 来 临 的 生 态 环 境 问 题 做 好 准 备 与 防 御 例 证 : 理 解 大 江 河 与 其 所 产 生 的 冲 积 平 原 之 间 的 交 换 关 系 江 河 冲 积 平 原 生 态 系 统 是 地 球 上 最 复 杂, 变 化 最 大, 物 种 最 丰 富 的 生 态 系 统, 也 是 社 会 与 环 境 的 主 要 交 叉 点 江 河 及 其 冲 积 平 原 组 成 的 生 态 系 统 位 于 水 陆 交 界 处, 物 理 过 程 与 生 物 过 程 之 间 的 交 互 作 用 使 得 其 生 产 力 与 生 物 多 样 性 都 高 于 其 它 生 态 系 统 随 着 河 流 水 位 的 升 降, 水 生 与 陆 生 面 积 也 随 之 变 化, 进 而 导 致 水 陆 生 态 系 统 的 大 小 位 置 周 期 也 随 之 剧 烈 地 变 化 (Ward et al. 1999,Malard et al. 1999, Tockner et al. 2000) 这 种 不 断 变 化 的 水 陆 镶 嵌 体 系 是 江 河 冲 积 平 原 生 态 系 统 的 独 特 性 这 种 独 特 的 变 化 导 致 很 多 关 键 的 生 物 流 ( 比 如 有 机 物 的 运 输 与 沉 积 ) 在 方 向 与 幅 度 上 发 生 本 质 的 变 化 (Bayley 1989,Junk et al. 1989, Bayley 1995) 这 种 有 机 物 的 流 动 对 生 态 系 统 的 服 务 功 能 有 着 极 其 重 要 的 作 用 有 机 物 的 流 动 关 系 到 生 态 系 统 对 水 的 净 化 以 及 保 持 河 岸 植 被 与 生 境 然 而, 由 于 其 复 杂 的 交 互 作 用 与 独 特 生 物 种 群 结 构 的 存 在, 我 们 仍 然 对 有 机 物 在 水 陆 之 间 的 流 动 知 之 甚 少 为 了 一 方 面 确 保 人 类 的 用 水, 另 一 方 面 保 护 自 然, 我 们 要 能 够 回 答 以 下 两 个 问 题 : (1) 在 什 么 样 的 尺 度 与 条 件 下, 冲 积 平 原 会 向 河 流 输 出 有 机 物, 而 又 在 什 么 样 的 尺 度 与 条 件 下, 冲 积 平 原 会 停 止 输 出 而 存 积 有 机 物?(2) 如 果 该 系 统 的 一 些 物 理 过 程, 生 境 联 结 度 以 及 生 物 种 群 结 构 的 变 化 存 在 临 界 值, 那 么 超 临 界 值 的 变 化 是 否 会 导 致 冲 积 平 原 释 放 有 机 物 而 不 是 存 积 有 机 物? 回 答 以 上 两 个 问 题 对 我 们 更 好 地 保 护 与 恢 复 河 岸 生 态 系 统 的 生 态 服 务 功 能 有 着 很 重 要 的 意 义 最 近, 水 文 研 究 人 员 要 求 发 展 新 的, 整 合 型 的 概 念 框 架 以 及 搜 集 关 键 的 实 测 数 据 (Gurnell et al. 2000, Wiens 2002, Ward et al. 2002, CUAHSI 2004) 要 达 到 这 两 项 目 的, 就 要 广 泛 地 使 用 多 种 远 距 离 无 线 传 输 型 野 外 探 测 器, 从 而 对 一 些 关 键 的 功 能 变 量 进 行 适 度 地 测 定 以 保 证 其 准 确 的 时 空 尺 度, 也 要 对 每 一 次 水 淹 的 深 度 与 持 续 期 进 行 遥 感 监 测, 还 要 利 用 空 间 透 明 型 模 型 将 地 表 水 与 地 下 水 的 流 动 在 复 杂 的 地 貌 与 植 被 群 落 的 基 础 上 联 接 起 来, 也 需 要 处 理 复 杂 反 馈 与 非 线 性 动 态 的 数 学 分 析 方 法, 最 后 还 需 要 多 幅 度 的 人 工 控 制 淹 水 试 验 具 体 行 动 一 : 全 面 推 动 可 持 续 生 物 圈 创 新 计 划 中 的 生 态 学 研 究 的 四 个 组 成 部 份 该 计 划 要 求 紧 密 协 调 两 个 新 体 系 : 一 个 已 经 建 立 的 中 心 体 系 ( 国 家 生 态 分 析 与 整 合 中 心 --NCEAS) 和 一 个 新 的 中 心 体 系 该 计 划 有 四 项 目 标 :(1) 发 展 研 究 项 目 ;(2) 推 动 大 尺 度 试 验 及 数 据 搜 集 ;(3) 整 合 ;(4) 结 合 科 学 于 解 决 问 题 之 中 为 了 成 功 地 管 理 恢 复 与 创 建 可 持 续 的 生 态 系 统, 我 们 要 有 新 的 思 维 方 式, 要 敢 于 并 且 能 够 验 证 大 胆 的 设 想, 也 要 冲 破 行 政 和 行 业 组 织 的 限 制 一 个 旨 在 研 究 拥 挤 的 地 球 体 系 30

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 的 生 态 科 学 是 极 为 复 杂 的, 包 括 广 泛 的 学 科, 没 有 任 何 单 一 组 织 或 个 人 能 够 具 备 所 需 最 佳 专 业 技 能 为 了 解 决 ( 复 杂 的 生 态 ) 问 题, 研 究 人 员 必 须 能 够 从 容 地 获 取 来 自 多 学 科 的 研 究 手 段, 而 不 需 要 首 先 成 为 很 多 学 科 的 专 家 当 一 些 个 人 或 者 研 究 组 有 了 成 熟 的 研 究 设 想, 就 需 要 给 予 研 究 经 费 虽 然 已 经 有 几 个 联 邦 基 金 组 织 在 支 持 科 学 设 想 的 发 展 ( 比 如 国 家 科 学 基 金 会 的 培 养 基 金 ), 但 是 我 们 需 要 更 多 的 科 学 设 想 发 展 基 金 因 此, 我 们 提 倡 在 现 有 资 源 的 基 础 上 建 立 新 的 科 学 资 金 组 织 和 一 个 新 的 中 心 ( 框 注 5) 创 新 计 划 ( 指 可 持 续 生 物 圈 创 新 计 划 ) 的 每 一 个 部 份 本 身 应 该 提 供 以 电 子 网 络 或 者 研 究 地 点 为 基 础 的 资 源 与 设 施 几 个 部 份 的 整 合 体 应 该 大 力 地 推 动 协 作 性 的 高 难 度 的 创 新 性 的 研 究 这 类 研 究 通 常 需 要 进 行 多 方 面 数 据 分 析 以 及 向 公 众 解 读 复 杂 的 生 态 信 息 在 这 里, 我 们 并 非 建 议 要 由 某 个 委 员 会 去 指 令 研 究 项 目, 而 是 要 由 该 创 新 计 划 在 加 强 研 究 设 计 执 行 以 及 整 合 方 面 为 需 要 的 个 人 或 者 用 户 提 供 服 务 该 创 新 计 划 所 属 的 资 源 应 该 对 全 部 用 户 开 放 该 创 新 计 划 应 该 在 整 体 上 做 到 以 下 几 个 方 面 :1) 针 对 可 持 续 发 展 这 个 大 题 或 者 与 可 持 续 发 展 直 接 相 关 的 基 础 科 学 问 题, 帮 助 发 展 复 合 研 究 项 目 ;2) 增 加 实 施 大 尺 度 试 验 和 获 取 独 特 资 料 的 能 力 ;3) 整 合 研 究 ;4) 执 行 与 政 策 管 理 密 切 相 关 的 研 究 我 们 期 望 这 一 系 列 的 计 划 与 中 心 的 一 个 主 要 益 处 会 来 自 于 生 态 学 家 与 很 多 其 它 学 科 专 业 人 员 的 多 产 互 作 方 式 的 改 变 这 一 系 列 的 学 术 与 技 术 基 础 设 施 应 该 建 立 在 现 存 的 中 心 (NCEAS) 和 计 划 成 立 中 的 研 究 组 织 (NEON)(NRC 2003) 基 础 之 上, 为 了 适 应 主 动 积 极 的 未 来 生 态 学 的 需 要 而 提 供 资 源 与 发 展 基 础 而 且, 该 创 新 计 划 应 该 与 其 它 现 有 科 学 实 体 进 行 整 合 以 达 到 其 最 佳 效 果 ( 例 如 : 高 校 水 文 学 促 进 会 CUAHSI; 大 型 环 境 工 程 研 究 与 分 析 协 作 网 络 CLEANER) 开 展 以 全 球 可 持 续 发 展 为 目 标 的 生 态 学 研 究 需 要 认 真 协 调 现 存 研 究 中 心 与 新 建 中 心 之 间 的 关 系, 实 现 以 下 目 标 : 一 进 一 步 使 用 最 佳 与 最 先 进 的 专 业 技 能 与 技 术 方 法 -PIER( 整 合 型 生 态 研 究 计 划 ) 生 态 学 者 对 于 自 己 设 计 工 具 与 方 法 的 历 史 习 惯 是 很 自 豪 的 这 些 工 具 与 方 法 包 括 计 算 机 程 序 统 计 软 件 以 及 数 据 收 集 设 备, 比 如, 记 录 飞 行 动 物 夜 间 活 动 的 摄 像 机, 扑 土 壤 线 虫 的 塑 料 管 道 体 系 等 等 但 是, 随 着 研 究 复 杂 性 的 增 加 生 态 科 学 需 要 最 新 的 最 适 用 的 专 业 技 能 设 施 与 技 术 目 前, 这 些 新 的 专 业 条 件 仍 是 各 别 的 得 到 满 意 的 水 平 因 此, 整 合 型 生 态 研 究 计 划 应 该 能 够 提 供 小 规 模 研 究 经 费 以 求 发 展 前 瞻 性 研 究 设 想 该 项 计 划 的 关 键 作 用 在 于 强 化 协 作 ( 专 业 技 能 的 调 配 ) 以 及 全 面 应 用 最 新 技 术 方 法 于 生 态 学 研 究 之 中 如 果 不 全 面 应 用 最 新 技 术 方 法 就 会 严 重 阻 碍 生 态 学 的 发 展 与 进 步 尽 管 少 数 科 学 家 能 够 克 服 困 难, 应 用 一 些 新 技 术 方 法 于 生 态 学 研 究, 但 是, 永 续 型 生 态 研 究 的 复 杂 性 的 不 断 增 加, 全 面 应 用 最 新 技 术 方 法 的 难 度 也 会 随 着 增 加 为 了 更 有 效 地 克 服 这 些 困 难, 新 技 术 方 法 信 息 中 心 应 由 内 行 专 家 实 施 管 理, 并 且 这 些 专 家 应 该 紧 紧 跟 踪 日 新 月 异 的 技 术 信 息 该 计 划 应 该 特 别 支 持 创 新 思 维, 为 最 佳 新 技 术 方 法 的 广 泛 应 用 开 拓 渠 道 这 些 任 务 可 由 专 业 职 员 完 成 这 些 专 业 职 员 应 该 具 有 信 息 管 理 经 验 以 及 相 关 的 分 析 模 拟 统 计 等 专 业 职 能 同 时, 有 关 的 专 业 职 能 还 应 该 包 括 为 多 学 科 合 作 创 造 机 会 以 及 提 供 网 上 服 务 和 供 给 与 生 态 科 学 有 关 的 最 新 技 术 信 息 31

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 该 项 计 划 的 一 个 明 显 目 标 应 该 是 积 极 鼓 励 生 态 学 者 主 动 地 开 展 有 雄 心 的 综 合 性 的 对 生 态 学 进 展 有 具 大 意 义 的 研 究 活 动 二 继 续 支 持 针 对 生 态 挑 战 而 建 立 的 现 存 计 划 -ERIN 与 NCEAS ERIN ( 已 提 出 的 生 态 研 究 基 础 网 络 ) 将 要 建 立 一 个 由 区 域 性 观 测 台 站 组 成 的 国 际 网 各 台 站 将 由 野 外 试 验 区, 密 集 探 测 网, 分 析 实 验 室, 以 及 处 理 试 验 等 组 成, 旨 在 研 究 主 要 的 具 有 挑 战 性 的 生 态 课 题 在 这 些 区 域 性 网 络 的 基 础 上, 将 建 立 一 个 国 际 试 验 网 和 国 际 监 测 组 织, 其 设 计 目 的 在 于 解 决 对 永 续 性 主 题 有 重 要 意 义 的 生 态 难 题 将 现 有 的 网 站 与 计 划 建 立 的 网 站 (NEON,LTER,OBFS,CUAHSI,CLEANER) 结 合 起 来, 加 强 合 作, 增 加 基 础 设 施, 提 高 研 究 能 力, 该 国 际 网 几 乎 可 以 立 即 形 成 已 经 建 立 了 几 年 的 美 国 国 家 生 态 分 析 与 整 合 中 心 (NCEAS, 设 在 加 利 福 尼 亚 大 学 圣 芭 芭 拉 分 校 ) 运 用 协 作 与 整 合 的 方 式, 支 持 合 成 (synthetic) 研 究, 发 展 新 的 模 型 模 拟 以 及 其 它 分 析 方 法, 提 供 技 术 培 训, 成 功 地 推 进 了 生 态 学 研 究 我 们 预 计 该 中 心 的 国 际 作 用 将 会 越 来 越 大, 其 电 子 网 络 平 台 将 为 合 成 生 态 研 究 提 供 全 面 的 信 息 我 们 坚 决 赞 同 NCEAS 的 继 续 存 在, 同 时 也 拥 护 联 邦 各 机 构 给 予 现 存 网 络 的 支 持 我 们 以 为 在 前 面 提 供 决 策 信 息 行 动 计 划 之 一 已 经 提 到 的 生 态 协 调 中 心 (CEIS) 是 决 对 必 要 的 这 类 中 心 可 以 保 证 管 理 人 员 政 策 制 定 者 更 紧 密 地 与 研 究 人 员 共 同 工 作 框 注 5 发 展 可 持 续 性 生 态 学 研 究 的 4 个 组 成 部 分 一 个 研 究 项 目 可 以 从 所 有 的 组 成 部 分 得 益, 或 根 据 需 要, 可 以 从 任 何 组 分 进 入 和 离 开 这 个 结 构 为 满 足 各 种 研 究 和 实 施 的 需 要 创 建 了 一 个 高 度 灵 活 的 资 源 库 生 态 协 调 中 心 加 强 管 理 人 员, 政 策 制 定 者 和 研 究 人 员 的 协 调 综 合 生 态 研 究 项 目 生 态 研 究 基 础 设 施 网 开 拓 新 思 路, 提 供 技 术 服 务 和 鼓 励 开 发 新 的 研 究 手 段 支 持 现 有 和 未 来 的 研 究 项 目 和 联 网 实 验 ( 例 如,NSF 生 态 水 文 和 海 洋 观 察 站 ) 国 家 生 态 分 析 与 综 合 中 心 分 析 和 归 纳 数 据, 确 定 未 来 全 球 的 研 究 重 点 和 促 进 信 息 的 开 发 和 使 用 总 体 上, 可 持 续 性 生 态 研 究 计 划 应 该 有 广 阔 的 视 野, 甚 为 重 要 的 是 我 们 能 否 将 生 态 研 究 推 向 未 来 并 且 有 效 地 为 区 域 级 的 国 家 级 的 以 及 国 际 级 的 决 策 提 供 信 息 当 然, 可 持 续 性 生 态 研 究 计 划 的 四 个 部 份 都 会 发 展 其 各 自 的 计 划 以 达 到 各 自 的 远 景 目 标 各 部 分 的 一 些 功 能 将 由 电 子 设 施 完 成, 另 一 些 功 能 将 由 当 地 承 担 然 而, 四 个 部 份 的 集 合 体 应 该 是 一 个 大 的 逻 辑 信 息 研 究 所, 应 该 成 为 一 个 提 供 过 去 和 未 来 生 态 信 息 及 其 应 用 的 中 心 港 32

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 可 持 续 性 生 态 研 究 计 划 的 各 部 份 详 细 操 作 规 程 应 该 由 美 国 生 态 学 会 及 其 全 体 会 员 负 责 拟 定 提 案 自 然 基 金 会 (NSF) 和 其 他 机 构 可 能 提 供 经 费, 支 持 有 关 的 研 讨 会 和 部 份 研 究 所 同 时, 我 们 也 应 该 积 极 争 取 其 他 公 共 或 者 私 人 团 体 的 支 持 行 动 领 域 二 : 建 立 新 的 激 励 机 制 鼓 励 和 认 同 具 前 瞻 性 及 创 新 性 的 生 态 学 研 究 生 态 学 家 必 须 检 讨 目 前 的 学 科 文 化 去 最 大 程 度 地 拓 展 创 新 性 研 究 思 维 比 如, 生 态 学 家 需 要 协 调 一 致 去 建 立 和 获 得 大 尺 度, 高 清 晰 度 的 数 据 库 以 解 决 当 前 面 临 的 众 多 生 态 学 挑 战 生 态 学 家 需 要 和 资 助 单 位 合 作, 给 予 清 晰 一 致 的 声 音 去 引 导 基 金 资 助 方 向, 从 而 解 决 大 范 围 的, 高 复 杂 性 的 生 态 学 问 题 这 些 研 究 思 维 的 转 变 需 要 广 泛 地 建 立 新 的 奖 励 机 制 和 新 的 培 养 机 制 生 态 学 不 仅 需 要, 而 且 务 必 鼓 励 在 技 术, 综 合, 信 息, 和 数 量 化 方 面 的 创 造 性 发 明 物 理, 化 学, 和 工 程 领 域, 学 位 授 予 经 常 基 于 新 方 法, 新 设 备 的 发 明 这 些 发 明 为 学 科 的 发 展 提 供 了 源 源 不 断 的 新 手 段 与 此 相 比, 生 态 学 学 位 的 取 得 很 少 基 于 发 明 创 造, 尽 管 后 者 对 于 学 科 的 发 展 有 着 巨 大 的 贡 献 我 们 需 要 鼓 励 学 生 去 从 事 基 于 现 存 信 息 综 合 的 学 位 研 究, 因 为 这 些 综 合 研 究 对 于 生 态 学 的 持 续 发 展 意 义 重 大 (NSF-ERE 2003) 目 前 的 培 养 方 法 不 足 以 训 练 年 轻 的 生 态 学 工 作 者 使 用 新 的 生 态 信 息 手 段 由 于 现 代 生 态 学 愈 来 愈 注 重 量 化 与 计 算 机 化 方 面 的 基 础, 故 而 严 格 的 数 量 化 训 练 必 须 成 为 研 究 生 培 养 的 重 要 组 成 部 分 不 断 的 技 术 层 面 上 的 训 练 也 是 所 有 生 态 学 家 必 须 面 对 与 解 决 的 一 个 问 题 恰 当 的 认 同 与 激 励 是 推 动 包 括 生 态 学 在 内 的 科 学 学 科 进 步 的 重 要 手 段 以 下 我 们 列 举 几 种 重 要 的 激 励 机 制 以 推 动 21 世 纪 生 态 学 科 学 的 全 方 位 发 展 与 进 步 具 体 行 动 二 : 设 立 诺 贝 尔 生 态 学 奖 或 相 应 奖 项 现 有 的 授 予 生 态 学 家 的 国 际 性 奖 项 ( 如 蓝 色 地 球 奖, the Blue Planet Prize) 尚 远 远 无 法 与 诺 贝 尔 奖 相 比 国 际 性 的 环 境 保 护 奖 无 法 取 代 高 知 名 度 的, 针 对 生 态 科 学 的 奖 项 这 和 生 态 科 学 在 全 球 环 境 问 题 中 的 地 位 是 极 其 不 相 称 的 设 立 诺 贝 尔 生 态 学 奖 将 有 助 于 对 学 科 和 有 杰 出 贡 献 的 生 态 学 家 的 承 认 设 立 一 个 新 的 诺 贝 尔 奖 毫 无 疑 问 将 是 一 项 巨 大 的 工 作 最 近 新 加 的 诺 贝 尔 奖 是 1967 年 设 立 的, 由 瑞 士 银 行 赞 助 的 经 济 学 奖 一 项 新 的 诺 贝 尔 奖 必 然 需 要 广 泛 的 基 金 资 助 和 国 际 间 的 合 作, 但 此 类 奖 金 的 设 立 将 造 成 生 态 学 知 名 度 质 的 转 变 美 国 生 态 学 会 (ESA) 应 成 立 一 个 由 知 名 生 态 学 家 和 其 他 领 域 学 科 领 袖 组 成 的 委 员 会 去 启 动 这 一 过 程, 探 讨 设 立 诺 贝 尔 生 态 学 奖 或 相 应 奖 项 的 可 能 性 具 体 行 动 三 : 设 立 年 度 最 佳 设 备 或 最 佳 技 术 奖 生 态 学 家 在 借 鉴 其 他 学 科 的 技 术 方 面 取 得 了 很 大 的 成 就 但 就 整 个 学 科 而 言, 与 生 态 问 题 相 关 的 技 术 发 明 仍 然 是 零 星 的 主 动 地 整 合 技 术 发 明, 如 设 立 年 度 最 佳 设 备 奖, 是 一 项 必 须 的 工 作 环 境 问 题 对 于 生 态 知 识 的 日 渐 依 赖 意 味 着 生 态 技 术 的 发 明 有 着 很 大 的 盈 利 市 场 我 们 预 期 一 个 ESA 年 度 最 佳 设 备 或 最 佳 技 术 奖 将 推 动 技 术 与 学 科 双 向 的 发 展 具 体 行 动 四 : 设 立 年 度 国 际 竞 赛 以 解 决 一 个 生 态 学 挑 战 我 们 预 期 一 个 类 似 于 工 程 与 数 学 竞 赛 的 年 度 生 态 学 竞 赛 在 每 年 的 生 态 学 年 会 上, 一 个 竞 赛 课 题 将 被 公 布 这 个 课 题 33

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 的 解 决 将 有 赖 于 小 组 间 的 合 作 和 强 调 研 究 生 的 参 与, 有 助 于 新 技 术, 新 方 法, 新 思 想 的 产 生 与 应 用, 以 及 模 型 与 实 验 方 法 上 的 突 破 在 第 二 年 的 生 态 学 年 会 上, 所 有 解 决 方 案 将 被 公 布 以 显 示 方 案 的 创 造 性 与 多 样 性 最 佳 方 案 将 被 授 予 年 度 生 态 学 竞 赛 奖 美 国 国 家 环 境 保 护 署 (EPA) 最 近 宣 布 了 最 佳 可 持 续 设 计 学 生 竞 赛, 我 们 完 全 赞 成 这 项 行 动 具 体 行 动 五 : 建 立 一 个 高 质 量 的 方 法 技 术 杂 志, 或 在 现 有 的 ESA 杂 志 上 开 辟 技 术 专 栏, 将 有 助 于 鼓 励 与 承 认 这 方 面 的 研 究 一 个 专 门 介 绍 有 关 生 态 技 术 创 新 的 刊 物, 这 将 充 分 显 示 技 术 突 破 对 于 生 态 学 科 发 展 的 重 要 意 义 行 动 领 域 三 : 促 进 数 据 收 集, 数 据 管 理, 和 数 据 分 析 的 标 准 化 : 生 态 分 析 与 管 理 建 立 在 广 泛 的 数 据 基 础 上 不 幸 的 是, 大 量 信 息 仍 积 存 于 落 后 的, 不 易 获 取 的 形 式 在 数 字 化 时 代 的 今 天, 这 已 成 为 学 科 发 展 的 致 命 障 碍 环 境 数 据 内 在 的 高 异 质 性 也 使 其 获 取, 归 类, 和 分 享 困 难 重 重 这 些 数 据 分 享 的 障 碍 限 制 了 环 境 科 学 的 发 展, 极 大 地 制 约 了 资 源 管 理 者, 经 济 学 家, 政 治 分 析 家, 和 决 策 者 对 数 据 的 使 用 大 量 现 存 数 据 处 于 无 效 储 存 状 态 环 境 科 学 的 进 步 很 大 程 度 上 已 不 受 限 于 信 息 的 缺 乏, 而 是 由 于 数 据 的 不 可 分 享 性 信 息 技 术 革 命 极 大 地 方 便 了 数 据 的 储 存 调 用 转 换 分 析 和 展 示, 使 得 生 态 知 识 的 飞 跃 成 为 可 能 信 息 技 术 的 发 展 使 得 生 态 学 家 可 以 运 用 标 准 化 的 手 段 去 进 行 数 据 收 集, 并 以 优 化 管 理 的 方 式 进 行 数 据 储 存 这 些 数 据 然 后 通 过 中 心 数 据 库 进 行 连 通 和 分 析 生 态 科 学 可 以 很 大 程 度 上 得 益 于 技 术 的 进 步, 观 念 的 转 变, 和 有 效 展 示 生 态 知 识 的 训 练 这 些 可 以 通 过 持 续 不 断 的 数 据 整 合, 以 及 理 论, 观 点, 和 模 型 的 反 复 融 合 来 取 得 我 们 呼 吁 加 强 生 态 技 术 的 发 展, 生 态 信 息 的 训 练, 及 建 立 生 态 网 络 结 构 (ECI)( 框 注 6) ECI 有 助 于 加 强 研 究 者 与 数 据, 硬 件, 软 件 及 其 他 工 具 的 连 接, 从 而 促 进 生 态 知 识 的 产 生 与 展 示 ECI 的 发 展 需 要 对 数 据 的 输 入, 获 取 与 分 析 进 行 标 准 化 生 态 数 据 需 要 在 数 据 获 得 的 早 期 数 字 化, 并 同 时 产 生 数 据 摘 要 这 样 的 标 准 化 数 据 获 取 程 序 可 使 数 据 在 全 球 范 围 内 共 享 不 同 大 小 的 数 据 系 统, 包 括 常 用 的 数 据 库, 将 被 连 接 起 来 在 这 起 关 键 作 用 的 是 一 套 灵 活 的, 标 准 化 的 生 态 信 息 定 位 方 法 和 强 有 力 的 索 引 工 具 信 息 的 标 准 化 将 大 大 地 节 约 生 态 学 家 用 于 数 据 收 集 的 时 间, 从 而 可 以 专 注 于 更 具 探 索 性 的 研 究 数 字 化 技 术 使 得 数 据 的 储 存 和 取 用 得 以 大 大 改 进 不 久 以 前, 生 态 学 家 还 在 使 用 防 水 的 野 外 工 作 手 册 记 录 手 写 的 数 据, 堆 积 数 据 于 办 公 室 的 书 架 上 与 纸 箱 中 数 据 的 收 集 者 拥 有 对 信 息 的 独 一 控 制, 随 着 研 究 者 的 退 休 或 去 世, 数 据 也 随 之 消 亡 数 据 收 集 与 管 理 的 标 准 化 要 求 研 究 者 在 获 得 数 据 后, 尽 快 进 行 数 据 分 析, 并 进 行 适 当 的 图 像 化 处 理 以 使 数 据 得 以 广 泛 使 用 在 不 久 的 将 来, 远 距 离 数 据 的 交 换, 下 载, 与 分 析 将 成 为 日 常 研 究 工 作 的 一 部 分, 如 同 我 们 今 天 使 用 文 献 索 引 去 迅 速 获 得 新 知 识 一 样 先 进 的 图 像 技 术, 包 括 数 字 化 地 图 和 地 理 信 息 系 统 (GIS), 将 极 大 地 方 便 生 态 学 家 之 间, 生 态 学 家 与 公 众 之 间 的 交 流, 以 及 生 态 模 型 的 发 展 通 过 标 准 化 的 数 据 输 入, 存 取, 分 析, 以 及 环 境 数 据 共 享 政 策, 全 面 的 生 态 数 据 分 析 与 综 合 将 成 为 可 能 其 结 果 将 是, 数 据 的 原 始 收 34

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 集 者 和 整 个 学 科, 乃 至 于 我 们 的 地 球, 将 共 同 受 益 我 们 建 议 的 一 些 行 动 方 案 已 被 某 些 机 构 采 用 比 如, 美 国 国 家 科 学 基 金 (NSF) 资 助 的 长 期 生 态 研 究 网 络 (LTER) 在 数 据 共 享 方 面 已 取 得 了 非 凡 的 成 就 具 体 行 动 六 : 建 立 数 据 登 录 系 统 数 据 登 录 可 包 括 简 单 的 对 于 数 据 核 心 内 容 的 描 述, 数 据 分 类, 以 及 数 据 拥 有 者 的 姓 名 ESA 可 以 鼓 励 所 有 在 学 会 刊 物 上 发 表 文 章 和 在 年 会 上 发 表 工 作 的 作 者 使 用 数 据 登 录 系 统 具 体 行 动 七 : 促 进 原 始 数 据 与 数 据 摘 要 的 共 享 ESA 可 以 要 求 在 2006 年 以 前,20% 在 学 会 刊 物 上 发 表 的 文 章 应 包 含 数 据 摘 要 至 2008 年, 所 有 文 章 应 包 含 原 始 数 据 与 数 据 ESA 可 以 鼓 励 联 邦 与 地 方 机 构, 非 政 府 组 织 (NGO), 科 研 中 心, 野 外 实 验 站, 以 及 其 他 学 科 组 织 共 同 促 进 数 据 分 享 具 体 行 动 八 : 促 使 资 助 单 位 与 联 邦 机 构 制 订 数 据 共 享 政 策 具 体 行 动 九 : 鼓 励 在 研 究 生 院 中 进 行 生 态 信 息 方 面 的 训 练 ESA 可 以 通 过 在 年 会 中 进 行 学 术 训 练 研 讨 会 的 方 式 促 进 生 态 信 息 的 训 练 框 注 6: 生 态 信 息 学 与 生 态 信 息 网 络 (ECI) 国 际 生 态 信 息 学 会 定 义 生 态 信 息 学 为 : 生 态 信 息 学 是 一 门 使 用 计 算 机 高 级 技 术 来 阐 释 信 息 学 原 理 在 从 基 因 到 生 态 网 络 的 复 杂 生 态 系 统 中 的 应 用 的 学 科 生 态 信 息 学 帮 助 重 要 生 态 课 题 如 可 持 续 性, 生 物 多 样 性, 和 全 球 热 化 等 的 决 策 透 明 化 众 多 其 他 学 科, 如 医 学, 农 学, 和 工 程 学, 都 在 发 展 与 完 善 其 信 息 学 应 用 生 态 信 息 网 络 与 生 态 信 息 学 密 切 相 关 美 国 国 家 科 学 基 金 认 为 ECI 可 以 造 成 高 层 次 的 硬 件, 软 件, 和 服 务 的 融 合 ECI 可 以 使 科 学 家 从 事 以 前 不 可 解 决 的 高 级 科 学 与 教 学 问 题 总 结 : 创 新 性 与 前 瞻 性 研 究 生 态 学 是 一 门 跨 学 科 的 科 学, 任 何 一 个 生 态 学 家 不 可 能 精 通 所 有 领 域 并 熟 悉 其 方 法 与 设 备 因 而, 生 态 学 家 携 手 起 来 去 共 同 领 会, 解 决, 及 揭 示 世 界 面 临 的 环 境 问 题 已 逐 渐 成 为 共 识 生 态 学 家 需 要 将 自 己 视 为 市 场 环 境 中 的 企 业 家, 不 断 地 寻 求 战 略 性 合 作 和 作 出 快 速 反 应 我 们 成 功 的 关 键 是 要 从 事 包 容 性 的, 而 非 排 他 性 的 研 究 我 们 必 须 不 断 地 吸 取 学 科 外 的 经 验, 同 时 改 造 我 们 自 己 的 文 化 氛 围 去 达 到 不 断 创 新 的 目 的 我 们 就 像 一 个 面 临 巨 大 挑 战 的 公 司, 但 战 胜 挑 战 就 是 巨 大 的 盈 利 如 同 一 个 成 功 的 公 司, 我 们 必 须 不 断 地 调 整 自 己 以 满 足 现 在 与 未 来 世 界 的 需 要 如 果 这 些 行 动 计 划 得 以 成 功, 我 们 预 期 未 来 的 生 态 学 将 是 一 门 充 满 新 思 想, 新 理 论, 新 方 法, 新 技 术 的 科 学 至 2010 年, 全 方 位 的 生 态 学 研 究 项 目 将 为 学 科 提 供 源 源 不 断 的 新 知 识, 以 满 足 教 育 者, 决 策 者, 公 众, 以 及 最 富 活 力 的 年 轻 人 的 需 要 所 有 增 进 生 态 理 解 的 步 骤, 从 数 据 的 取 得 与 分 析, 解 释, 综 合 和 应 用, 以 及 面 向 未 来 和 针 对 现 在 与 过 去 的 研 35

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 究, 都 将 在 今 后 十 年 内 得 到 加 强 这 些 生 态 学 知 识 的 新 深 度 与 广 度, 以 及 与 其 他 学 科 的 深 入 交 流, 将 使 生 态 学 家 在 影 响 地 球 可 持 续 性 的 多 层 次 决 策 中 起 到 关 键 的 作 用 ( 程 维 信 朱 伟 兴 译 ) 36

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 战 略 目 标 三 : 促 进 文 化 交 融 创 建 一 个 前 瞻 性 的 国 际 生 态 学 战 略 目 标 陈 述 : 为 了 达 到 全 球 持 续 发 展, 生 态 学 必 须 国 际 化 生 态 学 家 需 要 具 备 很 强 的 科 学 合 作 能 力, 建 立 新 的 合 作 伙 伴 关 系 和 在 学 科 中 建 立 多 样 性 生 态 研 究 的 文 化 氛 围 必 须 改 革, 改 变 我 们 作 为 一 个 科 学 家 和 作 为 一 个 研 究 机 构 的 思 维 方 式, 以 便 达 到 这 些 目 标 和 创 立 促 进 而 不 是 妨 碍 开 展 合 作, 建 立 伙 伴 关 系 和 多 样 性 的 奖 励 制 度 背 景 与 依 据 : 在 人 口 膨 胀, 不 断 恶 化 的 情 况 下, 为 世 界 创 建 一 门 可 持 续 发 展 的 科 学 必 须 把 人 类 活 动 和 全 球 观 作 为 生 态 学 研 究 的 极 为 重 要 的 内 容 这 意 味 着 我 们 不 能 只 局 限 于 研 究 人 类 活 动 对 一 两 个 特 定 地 区 环 境 的 影 响, 而 要 把 区 域 以 至 全 球 范 围 内 人 类 经 济, 社 会, 政 治 和 环 境 管 理 的 复 杂 性 作 为 生 态 系 统 的 重 要 组 成 部 分 生 态 学 研 究 的 目 的 不 仅 仅 限 于 描 述 现 象, 更 重 要 的 是 要 解 决 问 题 我 们 正 在 把 人 类 活 动 纳 入 生 态 学 研 究 之 中 (McDonnell and Pickett 1993; McMichael et al. 2003), 但 是 这 项 工 作 必 须 加 快 进 行 例 如, 美 国 有 些 地 方 的 农 民 和 其 它 公 众 正 在 与 科 学 家 配 合 研 究 人 类 活 动 对 河 溪 生 态 的 影 响 我 们 的 报 告 强 调 通 过 互 联 网, 新 的 研 究 方 案, 教 育 普 及, 完 善 技 术 和 数 据 共 享 来 加 快 生 态 学 研 究 然 而, 生 态 学 对 传 播 知 识, 帮 助 社 会 了 解 和 解 决 环 境 问 题 的 能 力 必 须 进 一 步 提 高 生 态 学 领 域 要 求 新 的 工 作 方 法, 更 好 的 激 励 机 制, 以 及 与 其 它 学 科 合 作 伙 伴 和 公 众 在 全 国 以 至 全 球 范 围 内 的 交 流 在 过 去 10 年 里, 我 们 已 经 认 识 到 科 研 合 作, 应 用 研 究 和 生 态 学 职 业 多 样 化 的 重 要 性 但 是 我 们 仍 然 要 继 续 努 力 我 们 必 须 与 自 然 科 学 家, 社 会 科 学 家 和 政 策 制 定 人 员 一 起 共 同 建 立 发 展 和 支 持 成 功 的 和 多 样 的 合 作 必 须 给 与 有 突 出 贡 献 的 学 术 带 头 人 以 奖 励, 提 高 生 态 相 关 领 域 研 究 的 多 样 性 为 了 更 好 地 解 决 大 尺 度 的 环 境 问 题 及 寻 找 国 际 合 作 的 解 决 方 案, 生 态 学 家 和 研 究 机 构 还 须 意 识 到 从 全 球 性 角 度 来 思 考 和 行 动 的 必 要 性 促 进 社 会 文 化 的 变 革 创 建 具 一 个 积 极 创 新 的 国 际 生 态 学 的 行 动 纲 领 : 一 收 集 解 释 和 传 播 关 于 成 功 合 作 的 信 息 二 拓 展 人 类 生 态 学 和 其 它 交 叉 学 科 的 生 态 学 范 畴 三 在 生 态 学 家 之 间 加 强 国 际 联 系 和 促 进 生 态 学 信 息 全 球 化 行 动 领 域 一 : 收 集 解 释 和 传 播 关 于 成 功 合 作 的 信 息 毫 无 疑 问, 不 断 涌 现 的 和 已 经 预 料 到 的 环 境 问 题 越 来 越 复 杂 因 此, 寻 求 和 整 合 有 关 的 专 业 知 识 越 来 越 重 要 跨 学 科 的 研 究 已 不 再 是 泛 泛 之 谈, 而 已 成 为 现 实 和 必 需 我 们 需 要 迅 速 组 建 新 的 科 研 队 伍, 而 这 些 新 队 伍 往 往 要 吸 收 没 有 合 作 经 验 的 新 成 员 新 的 合 作 队 伍 必 须 迅 速 提 供 解 决 问 题 的 方 法, 或 至 少 要 提 出 科 学 建 议 鉴 于 这 种 需 要, 生 态 学 家 在 面 37

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 对 合 作 的 挑 战 时, 必 须 做 到 深 思 熟 虑, 以 减 少 合 作 失 败 的 风 险 我 们 对 以 下 这 一 点 已 经 有 了 初 步 的 理 性 认 可 : 有 效 合 作 对 生 态 学 科 的 发 展 起 关 键 作 用 但 是, 却 很 少 有 工 作 去 探 讨 跨 学 科 的 合 作 是 如 何 产 生, 在 何 地 产 生, 何 时 为 何 合 作 会 推 动 科 学 的 发 展, 以 及 为 何 合 作 有 时 会 失 败 我 们 必 须 要 搞 明 白, 是 哪 些 因 素 促 成 了 成 功 的 合 作 团 体 然 后, 在 我 们 的 科 研 同 行 之 间 交 流 成 功 的 合 作 经 验 只 有 这 样, 生 态 科 学 的 整 合 文 化 层 面 才 能 发 生 显 著 的 变 化 解 决 复 杂 的 生 态 环 境 问 题 需 要 许 多 新 的 合 作 形 式, 同 时 也 需 要 有 力 的 基 础 设 施 支 持 这 些 新 的 合 作 形 式 各 种 基 金 项 目 必 须 用 以 支 持 层 次 越 来 越 高 的 交 流 和 管 理 需 求, 以 确 保 有 效 的 团 队 研 究 ( 美 国 国 家 科 学 基 金 会 的 生 物 复 杂 性 项 目 资 金 是 反 映 了 这 一 点 的 少 数 几 个 例 子 之 一 ) 我 们 需 要 各 种 机 制 来 推 动 跨 国 界 跨 学 科 和 跨 研 究 单 位 的 合 作 实 现 的 方 式 之 一 是 为 那 些 特 殊 的 挑 战 性 课 题 提 供 必 要 的 资 金 和 指 导 意 见 这 些 课 题 之 所 以 特 殊, 是 因 为 它 们 的 研 究 组 是 由 不 同 专 业 背 景 和 不 同 专 业 水 平 的 专 家 和 非 专 家 组 成 所 有 这 些 都 要 求 生 态 学 者 在 履 行 合 作 义 务 时, 必 须 首 先 充 分 明 了 整 个 合 作 过 程 有 关 如 何 进 行 合 作 的 专 业 培 训 应 实 施 于 生 态 科 学 各 个 层 面, 不 但 包 括 各 个 专 科 领 域 之 间, 还 要 包 括 生 态 学 与 其 它 学 科 之 间 这 将 有 利 于 推 动 在 学 术 界 政 府 机 构 和 私 立 部 门 的 生 态 学 者 之 间 的 对 话 交 流 合 作 还 会 促 进 生 态 学 家 与 其 它 学 科 专 家 以 及 生 态 学 者 与 管 理 机 关 之 间 的 交 流 对 话 生 态 学 者 与 行 政 管 理 者 之 间 的 合 作, 对 自 适 应 性 管 理 尤 其 重 要 有 关 专 家 指 出, 缺 乏 相 互 信 赖 和 对 话, 常 常 是 一 些 很 被 看 好 的 管 理 方 法 为 何 失 败 的 原 因 (Walters, 1998) 近 期 对 社 会 学 领 域 多 学 科 合 作 成 效 的 研 究 表 明, 成 功 的 合 作 都 有 共 同 之 处 环 境 科 学 领 域 的 学 者 应 该 从 这 一 新 的 研 究 成 果 中 得 到 启 发, 加 强 自 身 领 域 的 有 效 合 作, 以 解 决 各 种 复 杂 的 环 境 问 题 我 们 建 议, 高 层 次 多 学 科 的 环 境 科 研 团 体 与 社 会 学 研 究 人 员 以 及 职 业 促 进 人 员 建 立 合 作 夥 伴 关 系 这 样, 环 境 生 态 学 家 既 能 了 解 社 会 科 学 领 域 的 研 究 成 果, 又 能 同 时 学 会 如 何 更 加 有 效 地 进 行 合 作 促 进 有 效 的 合 作 需 要 管 理 技 巧, 而 不 仅 仅 依 靠 个 人 在 学 术 研 究 上 的 成 功 美 国 生 态 学 会 可 以 与 其 它 专 业 学 会 共 同 努 力, 并 可 在 共 同 努 力 中 起 领 导 作 用, 促 进 多 方 合 作 的 专 业 培 训, 并 向 生 态 学 家 推 广 社 会 学 工 作 者 关 于 合 作 行 为 的 最 新 研 究 成 果 具 体 行 动 一 : 为 生 态 学 工 作 者 与 其 合 作 者 更 有 效 地 进 行 合 作 创 条 件 在 最 新 的 社 会 科 学 研 究 成 果 中, 以 及 各 学 科 成 功 合 作 人 员 的 经 验 中, 我 们 可 以 收 集 到 各 种 有 关 合 作 的 知 识, 并 把 这 些 知 识 提 供 给 科 学 界 由 环 境 学 家 和 社 会 学 家 组 成 一 个 工 作 小 组, 并 制 定 一 份 指 导 合 作 的 指 南 该 指 南 将 用 于 教 育 合 作 团 体, 并 且 为 以 后 的 合 作 提 供 一 份 重 要 的 素 材 制 定 一 项 帅 才 培 养 计 划, 主 要 集 中 在 应 用 生 态 学 者 社 会 学 者 和 政 策 制 定 者 之 间 合 作 的 议 题 上 目 标 是 有 助 于 在 合 作 中 培 养 出 学 科 的 学 术 带 头 人 这 可 能 和 Aldo Leopold 领 导 计 划 (http://www.leopoldleadership.org) 相 似, 但 是 主 要 是 促 进 合 作 的 成 功 具 体 行 动 二 : 积 极 促 进 生 态 学 核 心 刊 物 学 术 会 议 的 变 革 这 种 变 革 将 会 反 映 出 对 跨 学 科 的 有 方 法 驱 动 的 交 融 科 学 日 益 受 到 重 视 尤 其 是 集 中 在 这 种 交 融 科 学 的 生 态 学 研 究 38

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 人 员 和 从 业 者, 有 共 同 利 益 的 领 域 和 全 球 尺 度 的 问 题 上 具 体 行 动 三 : 召 开 一 次 研 究 管 理 和 商 业 的 首 脑 ( 国 家 科 学 院 或 皇 家 学 会 水 准 ) 会 议, 制 定 增 强 激 励 机 制 的 计 划, 对 在 环 境 科 学 上 起 领 导 作 用 和 促 进 新 的 科 学 合 作 的 人 员 进 行 奖 励 对 于 应 用 性 的 和 采 用 新 的 方 法 的 生 态 学 研 究, 也 应 该 设 立 奖 励 制 度, 以 上 这 种 奉 献 精 神 在 科 研 院 所 政 府 和 私 立 研 究 机 构 得 到 发 扬 行 动 领 域 二 : 拓 展 人 类 生 态 学 和 其 它 交 叉 学 科 的 生 态 学 范 畴 生 态 学 研 究 不 仅 是 一 个 理 论 上 的 学 科, 它 的 范 畴 已 经 超 过 了 国 界 和 学 科 边 界 例 如, ESA 的 成 员 中 只 有 一 半 是 学 术 意 义 上 的 生 态 学 者 虽 然 它 是 美 国 的 一 个 组 织, 却 有 16% 的 人 不 是 美 国 居 民, 并 有 78 个 国 家 参 加 这 个 组 织 为 了 使 生 态 学 更 实 用 有 效, 生 态 学 者 管 理 人 员 从 业 者 和 商 人 不 仅 必 须 协 调 工 作, 还 须 跨 越 行 业 边 界 一 起 工 作 采 取 这 种 策 略 的 一 个 例 子 是 欧 洲 海 岸 保 护 联 盟 (European Union of Coastal Conservation, EUCC ) (http://www.eucc.npl) EUCC 是 一 个 创 建 于 1989 年 的 社 团, 拥 有 大 量 成 员, 在 40 多 个 国 家 中 设 有 分 支 机 构, 其 目 标 是 把 科 学 家 环 境 保 护 主 义 者 地 方 管 理 者 规 划 者 和 政 策 制 定 者 整 合 在 一 起, 以 推 动 海 岸 带 的 保 护 工 作 当 前,EUCC 是 欧 洲 最 大 的 沿 海 从 业 者 和 专 家 网 络 EUCC 最 初 的 行 动 是 通 过 把 生 物 多 样 性 保 护 与 海 岸 带 发 展 结 合 起 来, 推 动 海 岸 带 的 保 护 它 是 通 过 动 员 专 家 和 权 益 双 方 来 实 现 的, 并 且 提 供 建 议 信 息 和 执 行 示 范 项 目 Ehrmann(2003) 提 到 如 果 我 们 能 够 更 深 入 地 理 解 人 类 的 福 祉 和 生 态 系 统 提 供 物 质 和 服 务 之 间 的 关 系, 我 们 就 会 对 工 商 部 门 的 决 策 产 生 影 响 要 实 现 全 球 可 持 续 性 发 展, 企 业 决 策 过 程 中 对 环 境 影 响 的 考 虑, 就 好 像 投 资 对 回 报 的 计 算 一 样 是 最 基 本 的 许 多 案 例 中, 有 远 见 的 企 业 已 经 实 施 了 这 一 点 ; 他 们 已 经 开 始 懂 得 地 球 资 源 是 有 限 的, 可 持 续 性 有 利 于 经 济 发 展 在 过 去 的 几 十 年 间, 工 商 业 显 著 地 受 到 环 境 问 题 的 影 响, 生 态 学 家 因 此 对 生 态 学 加 深 了 认 识, 而 企 业 能 够 作 出 积 极 的 响 应 (Hoffman 1997) 这 就 需 要 生 态 学 者 与 工 商 界 之 间 的 关 系 有 一 个 根 本 的 改 变 生 态 学 工 作 者 都 倾 向 于 教 育 企 业 考 虑 环 境 的 影 响, 但 这 种 教 训 的 方 式 最 好 让 位 于 一 种 合 作 关 系 在 这 种 关 系 中, 生 态 学 家 支 持 企 业 的 生 态 学 家 和 企 业 界 代 表 为 实 现 经 济 和 环 境 可 持 续 性 相 结 合 的 目 标, 要 相 互 学 习 取 长 补 短 企 业 的 行 为 对 环 境 的 影 响 是 十 分 显 著 的 国 有 和 私 营 企 业 通 过 学 习 生 态 学, 相 互 沟 通, 形 成 良 好 的 伙 伴 关 系, 就 更 能 使 得 生 态 系 统 的 服 务 功 能 发 挥 作 用, 例 如 采 用 有 利 于 健 康 的 消 费 方 式 或 者 停 止 使 用 在 环 境 中 难 分 解 的 化 学 物 质 (Loucks et al. 1999) 环 境 经 济 委 员 会 (Council for Environmentally Responsible Economies,CERES), 就 是 一 个 由 环 境 保 护 主 义 者 投 资 商 和 民 间 团 体 联 合 组 成 的 机 构, 它 已 经 提 出 了 一 个 报 告 即 关 于 世 界 上 前 20 个 温 室 气 体 排 放 大 国, 将 如 何 面 临 气 候 变 化 的 风 险 及 其 商 业 行 为 的 机 会 (Cogan 2003) 这 个 报 告 以 列 出 具 体 措 施 清 单 为 特 色, 使 得 企 业 能 为 解 决 气 候 变 化 问 题 而 努 力 此 外, 可 持 续 发 展 系 统 研 究 中 心 (Center for Sustainable Systems Studies)(O. Loucks, 个 人 通 讯 ) 正 在 制 定 一 个 投 资 指 南, 指 南 分 别 对 比 了 成 本 低 价 格 便 宜 和 对 资 源 和 环 境 都 有 保 护 作 用 的 投 资 和 成 本 高 价 格 贵 和 对 资 源 和 环 境 没 有 保 护 作 用 的 投 资 生 态 学 家 通 过 直 接 参 与 或 者 承 担 企 业 提 供 的 项 目, 在 这 些 计 划 中 起 着 越 来 越 积 极 的 作 用 生 态 学 工 作 者 通 过 以 下 几 种 方 式 拓 宽 他 们 的 学 科 领 域 :1) 积 极 在 研 究 机 构 中 从 事 科 研, 如 在 ESA 和 企 业 界 中, 使 得 众 多 企 业 如 制 造 业 农 业 资 源 开 采 和 土 地 开 发, 在 做 决 策 时 更 加 重 视 生 态 环 境 因 素 ;2) 认 识 到 生 态 研 究 人 员 管 理 者 和 从 业 人 员 是 平 等 的 伙 伴 关 系 ; 39

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 3) 主 动 地 招 募 不 同 职 业 和 技 能 的 人 来 从 事 生 态 学 研 究 ;4) 在 学 术 界 内 外 用 更 加 宽 阔 的 标 准 来 评 价 科 学 家 的 业 绩 必 须 鼓 励 参 与 合 作 研 究, 同 时 制 定 新 的 奖 励 制 度 并 且, 生 态 学 家 必 须 要 学 会 与 不 同 学 科 的 人 和 用 不 同 方 式 进 行 合 作, 在 不 同 的 环 境 下 处 理 问 题 教 育 民 众, 说 服 民 众 接 受 生 态 学 观 点, 是 成 功 处 理 问 题 的 关 键 生 态 学 家 必 须 理 解 不 同 人 的 观 点 和 不 同 社 区 中 的 特 殊 问 题 生 态 学 界 应 该 反 映 出 广 泛 存 在 于 社 会 中 的 多 样 性, 以 确 保 生 态 学 的 观 点 能 够 被 应 用, 并 与 社 会 各 个 领 域 沟 通 这 里 包 括 的 不 仅 仅 是 种 族 性 别, 还 包 括 企 业 非 政 府 组 织 管 理 和 学 术 部 门 具 体 行 动 四 : 在 以 下 四 方 面 鼓 励 和 加 强 与 私 营 部 门 间 开 展 合 作 : a). 提 高 属 于 ESA 和 参 与 ESA 活 动 的 私 立 部 门 的 生 态 学 家 的 地 位 我 们 可 以 通 过 举 行 生 态 学 知 识 应 用 的 年 度 和 地 方 性 活 动, 邀 请 私 立 部 门 生 态 学 家 演 讲, 通 过 研 讨 会 讨 论 私 立 部 门 的 问 题 等 等, 来 达 到 此 目 的 私 立 部 门 生 态 学 家 将 参 与 制 定 这 项 行 动 方 案 b). 招 募 私 立 部 门 的 生 态 学 者 到 ESA 任 要 职, 特 别 是 在 董 事 会 中 任 职 c). 与 私 立 部 门 建 立 合 作 关 系, 解 决 他 们 的 一 些 实 际 需 要 这 和 从 前 乃 至 今 天 ESA 与 联 邦 机 构 的 合 作 关 系 相 似, 为 了 促 进 与 联 邦 机 构 的 合 作,ESA 设 立 了 公 共 关 系 教 育 和 科 学 项 目 办 公 室 ( 可 持 续 发 展 生 物 圈 ) 等 机 构 d). 为 ESA 的 活 动 积 极 寻 找 企 业 支 持 具 体 行 动 五 : 主 办 学 术 大 会, 研 讨 会 和 开 展 合 作 项 目, 重 点 放 在 生 态 科 学 家 与 生 态 从 业 者 交 流 的 工 作 界 面 这 些 活 动 的 形 式 会 促 进 生 态 科 学 家 与 生 态 从 业 者 之 间 的 思 想 交 流, 对 双 方 都 有 益 参 与 者 分 享 最 新 知 识, 并 能 找 出 在 管 理 方 面 所 需 要 知 识 的 差 距 具 体 行 动 六 : 在 生 态 科 学 研 究 中 倡 导 种 族 和 性 别 的 多 样 性 和 等 同 性 由 于 环 境 问 题 和 可 持 续 发 展 本 身 就 具 有 国 际 化 和 多 元 化 的 特 点, 因 此 生 态 学 的 研 究 范 围 应 超 越 国 界 和 种 族 应 积 极 鼓 励 与 其 它 国 家 和 其 它 研 究 项 目 中 还 为 充 分 展 现 的 相 关 学 科 结 成 伙 伴 关 系 ESA 不 仅 要 收 集 材 料, 还 要 报 告 学 会 成 员 的 组 成, 以 促 进 在 生 态 学 中 性 别 种 族 和 研 究 机 构 的 多 样 化 会 员 动 态 需 要 不 断 地 跟 踪, 以 便 ESA 职 员 和 领 导 能 够 对 其 成 员 提 供 服 务 ESA 应 该 持 续 不 断 的 努 力, 通 过 SEEDS(Strategies for Ecology Education, Development and Sustainability) 及 其 它 项 目 的 开 展, 招 收 少 数 民 族 的 学 生 到 生 态 学 领 域 来 具 体 行 动 七 : 开 拓 非 学 术 职 业, 如 SEEDS 和 其 它 教 育 机 构 我 们 将 通 过 宣 传 咨 询 公 司 企 业 非 政 府 组 织 和 政 府 机 构 的 人 士 对 生 态 可 持 续 发 展 的 贡 献, 通 过 宣 传 那 些 从 事 其 他 职 业 人 士, 来 吸 收 各 种 背 景 的 学 生 行 动 领 域 三 : 加 强 国 际 领 域 里 生 态 学 家 之 间 的 联 系, 促 进 生 态 学 信 息 交 流 的 全 球 化 生 态 学 的 范 畴 必 须 与 生 态 可 持 续 性 挑 战 最 紧 迫 的 范 畴 相 匹 配, 如 气 候 变 化 生 物 入 侵 渔 业 资 源 的 枯 竭, 水 资 源 和 土 地 利 用 的 变 化 等 (e.g., NRC 1999) 生 态 学 必 需 与 其 面 临 的 环 境 挑 战 一 样 受 到 重 视 许 多 专 业 学 会 和 研 究 机 构 的 优 先 意 识 是 有 偏 向 的, 这 种 偏 向 阻 碍 了 区 域 性 和 国 际 问 题 的 解 决 为 了 拓 宽 我 们 的 学 科 领 域, 其 中 就 需 要 更 积 极 主 动 地 促 进 生 态 40

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 学 和 环 境 科 学 家 合 作, 简 而 言 之 就 是 一 种 生 态 学 人 文 环 境 的 改 变 尽 管 这 种 变 化 会 令 一 些 研 究 者 感 到 不 安, 但 从 长 远 来 看, 生 态 学 将 从 这 种 改 变 中 收 益 : 其 将 转 变 为 一 门 被 公 众 广 泛 接 受 的 科 学 并 提 供 全 球 问 题 的 解 决 方 案 我 们 必 须 营 造 一 个 跨 国 的 学 科 发 展 议 程, 用 于 在 对 生 态 可 持 续 性 至 关 重 要 的 领 域 间 交 流 知 识 并 构 筑 多 国 合 作 项 目 具 体 行 动 八 : 生 态 学 知 识 的 全 球 化 a). 定 期 把 国 外 ( 特 别 是 非 英 语 国 家 ) 优 秀 的 生 态 学 期 刊 和 其 它 刊 物 上 一 些 重 要 文 章 翻 译 成 英 文, 反 之 亦 然 语 言 的 障 碍 经 常 使 得 生 态 学 知 识 无 法 得 到 传 播 在 许 多 国 家 可 能 只 用 唯 一 的 语 言 把 信 息 传 授 给 科 学 家 学 生 管 理 人 员 和 决 策 者 即 使 科 学 可 能 起 源 于 另 一 个 国 家, 但 是 可 用 于 公 开 发 表 的 语 言 常 常 是 英 语 如 果 是 用 地 方 语 言 发 表, 科 学 知 识 就 很 难 传 播 到 国 外 在 2003 年 ESA 年 会 期 间, 美 洲 联 合 会 (Federation of the Americas) 成 立, 大 会 上 来 自 6 个 国 家 的 与 会 者 表 示 参 与 翻 译 重 要 科 学 文 献 的 优 先 行 动 他 们 推 荐 ESA 生 态 学 与 环 境 科 学 前 沿 的 翻 译 作 为 最 初 的 举 措 生 态 学 信 息 的 全 球 化 孕 育 着 新 的 合 作 研 究, 对 正 在 进 行 的 研 究 项 目 的 质 量 将 有 进 一 步 的 提 高 生 态 信 息 的 全 球 化 也 有 利 于 决 策 人 获 得 必 要 的 信 息, 这 些 决 策 人 往 往 处 在 世 界 上 生 物 多 样 性 最 高 生 物 多 样 性 受 到 的 威 胁 最 大 但 对 这 种 威 胁 的 响 应 却 很 低 的 那 些 角 落 b). 放 宽 对 不 同 国 家 研 究 机 构 间 的 学 生 管 理 者 和 从 业 人 员 交 换 的 限 制 交 换 的 项 目 有 几 个 方 面 的 显 著 成 果 :1) 对 生 态 学 知 识 和 技 术 的 更 新 ;2) 发 达 国 家 的 人 更 好 地 理 解 发 展 中 国 家 的 生 态 知 识 ;3) 在 学 生 管 理 者 和 从 业 人 员 之 间 的 国 际 合 作 c). 在 生 态 学 界 间 积 极 倡 导 国 际 合 作 帮 助 不 同 国 家 的 生 态 学 者 建 立 网 络, 这 些 合 作 将 会 对 研 究 议 程 和 教 育 项 目 产 生 深 远 的 影 响 d). 学 术 界 同 应 用 领 域 的 多 边 合 作, 通 过 寻 找 资 金 支 持, 促 进 跨 国 链 接 的 研 究 项 目 国 际 化 这 种 方 式 可 能 与 欧 盟 和 南 美 洲 正 在 进 行 的 合 作 项 目 相 似 具 体 行 动 九 : 为 全 球 的 生 态 科 学 研 究 提 出 一 个 国 际 议 程 ESA 应 该 召 开 以 可 持 续 发 展 科 学 为 主 题 的 会 议 在 这 些 会 议 上 强 调 生 态 科 学 跨 国 界 跨 学 科 的 需 要 这 种 需 要 同 时 也 已 经 由 诸 如 生 物 多 样 性 公 约 (CBD) 和 政 府 间 气 候 变 化 组 织 (IPCC) 等 很 多 论 坛 所 讨 论 得 出 可 持 续 发 展 科 学 会 议 的 内 容 可 以 公 开 发 表, 或 者 可 在 网 站 上 广 泛 下 载 利 用 在 2005 年 8 月 召 开 的 ESA 和 INTECOL 联 合 大 会 即 是 一 个 良 好 的 开 端, 同 时 2006 年 在 墨 西 哥 举 行 ESA 大 会 也 已 被 写 入 计 划 具 体 行 动 十 : 支 持 一 个 国 际 间 的 青 年 生 态 学 者 研 究 团 体 a). 制 定 一 个 国 际 生 态 学 者 计 划 这 些 可 能 在 本 质 上 与 Rhodes 和 Gates Scholars 计 划 相 似 b). 制 定 学 生 和 博 士 后 到 实 验 室 和 参 加 学 术 会 议 的 交 流 项 目 总 结 : 生 态 学 研 究 的 人 文 环 境 变 革 : 生 态 学 的 人 文 环 境 随 着 这 个 学 科 的 发 展 而 发 展, 适 应 和 改 变 我 们 现 在 正 处 在 一 个 关 41

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 键 时 刻, 如 果 生 态 学 要 为 我 们 的 星 球, 在 发 展 可 持 续 性 的 将 来 扮 演 着 重 要 的 角 色, 那 么 我 们 必 须 加 速 这 种 变 化, 使 之 与 我 们 所 面 临 的 挑 战 相 适 应 一 个 科 学 家 在 野 外 或 者 实 验 室 里 单 打 独 斗, 已 经 再 很 难 大 有 作 为 现 在, 合 作 和 兼 容 已 经 成 为 主 流, 只 有 这 样 我 们 才 能 解 决 全 球 的 环 境 问 题 并 达 到 可 持 续 性 为 了 适 应 这 种 挑 战, 我 们 必 须 考 虑 人 类 经 济 社 会 政 治 和 管 理, 促 进 包 括 自 然 科 学 家 社 会 科 学 家 和 决 策 者 在 内 的 合 作, 以 及 从 地 方 尺 度 到 国 际 水 平 的 合 作 我 们 必 须 致 力 在 全 球 传 播 生 态 学 知 识, 推 动 国 际 合 作, 提 出 一 个 关 注 地 方 和 国 际 问 题 的 国 际 议 程 有 效 的 合 作 和 健 全 的 激 励 机 制, 齐 心 协 力 地 培 养 生 态 学 工 作 者, 这 些 将 会 产 生 创 造 性 的 杰 出 的 富 有 成 果 的 研 究 项 目, 这 些 研 究 项 目 将 成 功 地 解 决 全 球 可 持 续 性 的 问 题 我 们 预 见 未 来 将 出 现 一 个 杰 出 的 生 态 学 大 家 庭, 来 自 不 同 文 化 背 景 来 自 世 界 各 地 的 研 究 机 构 工 业 界 非 政 府 组 织 教 育 界 管 理 层 和 政 策 层 的 成 员 之 间 互 相 尊 重 生 态 学 国 际 团 体 内 的 合 作, 以 及 生 态 学 与 其 它 学 科 间 的 合 作, 将 成 为 很 平 常 的 事 情, 成 为 科 研 资 助 项 目 和 职 业 成 功 的 一 个 关 键 组 分 这 个 生 态 大 家 庭 的 成 员 将 包 括 全 世 界 各 地 的 性 别 和 种 族 的 多 样 性, 以 及 这 种 多 样 性 带 来 的 新 观 念 和 新 技 术 这 些 变 化 将 带 来 难 以 预 见 的 益 处 并 将 跨 越 研 究 机 构 学 科 和 国 界 而 形 成 新 的 分 支 可 持 续 发 展 是 当 今 世 界 最 为 关 注 的 问 题, 生 态 学 大 家 庭 的 成 员 们 正 在 为 生 态 学 科 发 展 铺 平 道 路, 使 生 态 学 成 为 跨 团 体 跨 学 科 的 解 决 全 球 可 持 续 性 问 题 的 有 力 武 器 骆 亦 其 高 方 廖 成 章 译 参 考 文 献 Allen, W. 1999. Improving the use of collaborative approaches within natural resource management: knowledge and information management. [Online] URL: http://nrm.massey.ac.nz/changelinks/kno_inf.html Alpert, P. and A. Keller. 2003. Forum: The ecology policy interface. Frontiers in Ecology and the Environment 1(1): 45-50. Bakshi, T.S. and Z. Naveh. (Ed.). 1980. Environmental education principles, methods and applications. Proceedings of the Symposium on Environmental Education, 2nd INTECOL Congress, September 1978, Jerusalem, Israel. Plenum Press. New York. Bayley, P.B. 1989. Aquatic environments in the Amazon Basin with an analysis of carbon sources, fish production, and yield. Canadian Special Publications of Fisheries and Aquatic Sciences 106: 399-408. Bayley, P. B. 1995. Understanding large river floodplain ecosystems. Bioscience 45:153-158. Bennett, E.M., S.R. Carpenter, G.D. Peterson, G.S. Cumming, M. Zurek, and P. Pingali. 2003. Why global scenarios need ecology. Frontiers in Ecology and the Environment 1(6): 322-329. Berkowitz, A.R. 1997. Defining environmental literacy: a call for action. Bulletin of the Ecological Society of America 78(2): 170-172. Berkowitz AR, Nilon CH, and Hollweg KS. (Eds.)2003. Understanding urban ecosystems: a new frontier for science and education. 8 th Cary Conference (1999): Institute of Ecosystem Studies. New York, NY: Springer-Verlag. Blank, L. and C.A. Brewer. 2003. Forum: ecology education when no child is left behind. Frontiers in Ecology and the Environment 1(7): 383-390. Botkin, D.B., J.E. Estes, R.M. MacDonald, and M. Wilson. 1984. Studying the earth s vegetation from space. BioScience 34:508-514. Bradshaw, G.A. and J.G. Borchers. 2000. Perspective - uncertainty as information: narrowing the science-policy gap. Conservation Ecology 4(1): 7. [Online] URL: http://www.consecol.org/vol14/iss1/art7. Burrows, S.N., S.T. Gower, M.K. Clayton, D.S. Mackay, D.E. Ahl, J.M. Norman, and G.Diak. 42

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美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 鸣 谢 生 态 远 景 报 告 得 到 美 国 Packard 基 金 会 Mellon 基 金 会, 美 国 国 家 科 学 基 金 会, 美 国 国 家 海 洋 和 大 气 局, 美 国 环 保 机 构, 美 国 地 质 勘 探 局 以 及 美 国 农 业 部 的 资 助 在 过 去 12 个 月 的 工 作 当 中, 很 多 人 给 予 了 我 们 很 多 建 议 观 点 关 键 的 评 论 甚 至 对 我 们 的 观 点 进 行 了 尖 锐 的 批 评, 这 样 促 使 我 们 更 加 努 力 的 工 作, 使 我 们 的 工 作 更 加 具 有 创 造 性 我 们 接 受 了 美 国 生 态 学 会 其 他 科 学 学 科 政 府 以 及 非 政 府 组 织 团 体 和 工 业 部 门 人 员 广 泛 的 资 助 在 早 期 的 远 景 委 员 会 回 议 中, 下 面 这 些 人 给 我 们 提 供 了 宝 贵 的 观 点 :Becky Allee, 国 家 海 洋 和 大 气 局 ;Ann Bartuska, 上 届 美 国 生 态 学 会 主 席 ; 美 国 林 业 局 ;Jerry Elwood, 美 国 能 源 部 ;Jeff Frithsen, 美 国 环 保 署 ;David Goldston, 美 国 住 宅 科 学 委 员 会 ;Lara Hansen, 世 界 野 生 动 植 物 基 金 组 织 ;Susan Haseltine, 美 国 地 质 勘 探 局 ;Gretchen Hofmann, 加 利 弗 里 亚 Santa Barbara 大 学 ;Anthony Janetos,Heinz Center,John Melack, 加 利 弗 里 亚 Santa Barbara 大 学 ;Mark Poth, 美 国 农 业 部 ;Peter Preuss, 美 国 环 保 署 ;Don Scavia, 密 歇 根 Sea Grant;Gerald Selzer, 国 家 科 学 基 金 会 ;Mark Schildhaue, 国 家 生 态 分 析 中 心 ;Jeff Ruch, 环 境 责 任 公 众 雇 员 ;Vikki Spruill,SeaWeb; 以 及 国 家 生 态 分 析 中 心 博 士 后 的 同 事 下 面 这 些 人 在 2003 年 7 月 我 们 的 早 餐 会 或 其 他 场 合 奉 献 了 时 间 和 专 业 知 识, 委 员 会 从 中 接 受 了 对 我 们 最 初 想 法 的 大 量 反 馈 和 批 评 :Al Abee, 美 国 林 业 局 ;Becky Allee, 国 家 海 洋 和 大 气 局 ;David Blockstein, 国 家 科 学 和 环 境 委 员 会 ;Peter Boice, 美 国 国 防 部 ;Tom Brooks, 国 际 资 源 保 护 会 ;Jim Clark,Exxon 移 动 ;Jerry Elwood, 美 国 能 源 部 ;Penny Firth, 国 家 基 金 委 员 会 ;Mike Frame, 美 国 地 质 勘 探 局 ;Thomas Franklin, 野 生 动 植 物 学 会 ;Peter Frumhoff,Concerned 联 合 会 的 科 学 家 ;Stephen Gasteyer, 乡 村 社 区 辅 助 计 划 ;Lara Hansen, 世 界 野 生 动 植 物 基 金 会 ;Susan Haseltine, 美 国 地 质 勘 探 局 ;Ted Heintz, 环 境 质 量 委 员 会 ; Anthony Janetos,Heinz 中 心 ;Diana Jerkins, 美 国 农 业 部 ;Gretchen Hofmann, 加 利 弗 里 亚 大 学 Santa Barbara 分 校 ;Janice Larkin, 美 国 国 防 部 ;Orie Loucks, 迈 阿 密 大 学 ;Nadine Lymn, 美 国 生 态 学 会 ;Shirley Malcolm, 美 国 科 学 促 进 会 ;John Melack, 加 利 弗 里 亚 Santa Barbara 分 校 ;Silvio Olivieri, 国 际 资 源 保 护 会 ;Samuel Rankin, 美 国 数 学 学 会 ;Douglas Ripley, 国 家 空 中 警 卫 队 ;Keith Robinson, 联 合 国 环 境 署 ;Catriona Rogers, 美 国 环 保 署 ;Sam Scheiner, 国 家 科 学 基 金 会 ;Craig Schiffries, 国 家 科 学 和 环 境 委 员 会 ;Mark Schildhauer, 国 家 生 态 分 析 中 心 ;Fran Sharples, 国 家 科 学 基 金 会 ;Robin White, 世 界 资 源 研 究 所 ;Cal Wieder, 国 家 科 学 基 金 会 ;John Wiens, 自 然 保 护 委 员 会 我 们 还 要 感 谢 SeaWeb/ COMPASS 的 Nancy Baron 做 出 的 实 质 性 贡 献, 特 别 感 谢 SeaWeb 的 Ashley Simons, 社 会 科 学 研 究 委 员 会 的 Diana Rhoten, 蒙 大 拿 大 学 的 Carol Brewer, 杜 克 大 学 的 William Schlesinger, 他 们 对 委 员 会 的 工 作 作 出 了 突 出 的 贡 献 还 要 感 谢 Jim Ehlringer 和 Rodolfo Dirzo, 因 为 时 间 冲 突 的 原 因, 在 退 出 委 员 会 之 前, 他 们 给 予 了 早 期 的 资 助 同 时 感 谢 几 个 机 构 组 织, 包 括 国 家 生 态 分 析 和 综 合 中 心 ;Sevilleta 野 外 研 究 站 ;Harbor Hills Yacht 俱 乐 部 ;Maryland 大 学 的 协 作 感 谢 美 国 生 态 学 会 董 事 会 在 该 项 目 进 行 和 报 告 完 成 的 过 程 中 的 支 持 和 资 助, 特 别 是 47

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 Ann Bartuska 和 William Schlesinger, 在 他 们 作 为 美 国 生 态 学 会 主 席 的 任 期 内 同 我 们 一 起 工 作 我 们 还 要 感 谢 华 盛 顿 地 区 银 泉 和 马 里 兰 的 生 态 学 会 工 作 人 员, 在 整 个 项 目 进 行 过 程 中 所 给 予 的 智 慧 和 精 力 的 支 持 特 别 要 感 谢 ESA 的 执 行 主 任 Katherine McCarter, 还 有 网 站 管 理 员 Moe Zaw-Aung, 是 他 帮 助 开 设 了 本 项 目 的 网 站 和 成 员 的 问 卷 调 查 我 们 还 要 感 谢 ESA 教 育 和 人 类 资 源 委 员 会 的 委 员 们, 他 们 对 生 态 教 育 提 出 了 很 好 的 建 议, 还 要 感 谢 Fred Powledge, 他 为 我 们 的 报 告 进 行 了 校 改, 使 之 通 俗 易 懂 特 别 感 谢 上 届 ESA 主 席, 斯 坦 福 大 学 的 Pamela Matson, 在 我 们 项 目 的 早 期 阶 段, 是 他 对 我 们 的 项 目 提 供 了 最 初 的 想 法, 提 供 了 相 关 的 专 业 知 识 和 支 持 我 们 还 要 感 谢 ESA 会 员 的 帮 助, 感 谢 他 们 通 过 问 卷 调 查 2003 年 Savannah 的 ESA 年 会, 通 过 个 人 的 EMAIL 以 及 同 委 员 会 成 员 的 讨 论 等 多 种 方 式 所 提 供 的 宝 贵 支 持 和 想 法 ( 欧 阳 文 锐 译 ) 附 录 一 : 首 字 母 略 语 与 缩 写 AAAS American Association for the Advancement of Science 美 国 科 学 促 进 协 会 AR anticipatory research 前 瞻 性 研 究 ASLO American Society of Limnology and Oceanography 全 美 湖 泊 及 海 洋 学 会 AVHRR advanced very high resolution radiometer 高 级 高 解 析 度 的 辐 射 计 BEN Biological Education Network 生 物 学 教 育 网 络 CASEE Center for the Advancement of Scholarship on Engineering Education 促 进 工 程 学 教 育 奖 学 金 中 心 CC cultural changes 文 化 的 变 革 CEIS Centers for the Ecological Implementation of Solutions 生 态 解 决 途 经 实 施 中 心 CERC Center for Environmental Research and Conservation 环 境 研 究 保 护 中 心 CERES Council for Environmentally Responsible Economics 环 境 经 济 委 员 会 CLEANER Collaborative Large-scale Engineering Analysis Network for Environmental Research 大 规 模 环 境 工 程 研 究 与 分 析 协 作 网 络 CUAHSI Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science Incorporated 高 校 水 文 学 促 进 会 ECI Ecological Cyber Infrastructure 生 态 网 络 结 构 EIN Ecological Information Network 生 态 学 信 息 网 络 EPA Environmental Protection Agency (US) 美 国 环 境 保 护 署 ERIC Educational Resources Information Center 教 育 资 源 信 息 中 心 ERIN Ecological Research Infrastructure Network 生 态 研 究 基 础 设 施 网 络 ESA Ecological Society of America 美 国 生 态 学 会 EUCC European Union of Coastal Conservation 欧 洲 海 岸 保 护 联 盟 FIRST Faculty Institutes Reforming Science Training 提 供 科 学 培 训 的 大 学 及 研 究 所 GIS Geographical Information System 地 理 信 息 系 统 ICSU International Council of Scientific Unions 国 际 科 学 联 合 委 员 会 ID informing decisions 以 资 讯 为 基 础 的 明 智 决 策 48

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 IEK informed by ecological knowledge 以 生 态 学 为 基 础 的.. INTECOL International Ecology Education Conference 国 际 生 态 教 育 大 会 IPCC International Panel on Climate Change 国 际 气 候 变 化 委 员 会 K-12 kindergarten through 12 th grade 从 幼 儿 园 到 12 年 级 ( 高 中 ) LTER Long Term Ecological Research Network 长 期 生 态 研 究 网 络 NAE National Academy of Engineering (US) 美 国 工 程 院 NASA-EOS National Aeronautics and Space Administration Earth Observing System (US) 美 国 国 家 宇 航 局 地 球 观 测 系 统 NCEAS National Center for Ecological Analysis and Synthesis 美 国 国 家 生 态 分 析 与 整 合 中 心 NCSE National Council on Science and the Environment 美 国 国 家 科 学 和 环 境 委 员 会 NEON National Ecological Observatory Network (US) 美 国 国 家 生 态 学 观 测 网 络 NGO non-governmental organization 非 政 府 组 织 NIH National Institutes of Health (US) 美 国 国 家 健 康 研 究 院 NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration (US) 美 国 国 家 海 洋 大 气 局 NRC National Research Council (US) 美 国 国 家 科 研 委 员 会 NSF National Science Foundation (US) 美 国 国 家 科 学 基 金 会 NSF-ERE National Science Foundation Environmental Research and Education (US) 美 国 国 家 科 学 基 金 会 -- 环 境 科 研 教 育 基 金 OBFS Organization of Biological Field Stations 生 物 实 验 站 组 织 PIER Programs for Integrative Ecological Research 生 态 综 合 研 究 计 划 SBI Sustainable Biosphere Initiative 可 持 续 生 物 圈 行 动 计 划 SeaWeb/COMPASS SeaWeb s Communication Partnership for Science and the Sea 海 洋 网 站 的 科 学 与 海 洋 通 讯 伙 伴 关 系 SEEDS Strategies for Ecology Education, Development, and Sustainability 有 关 生 态 教 育 发 展 可 持 续 性 方 面 的 策 略 SYEFEST Schoolyard Ecology for Elementary School Teachers 为 小 学 教 师 写 的 学 校 操 场 生 态 学 TIEE Teaching Issues and Experiments in Ecology 生 态 学 的 教 学 和 实 验 TNC The Nature Conservancy 自 然 保 护 组 织 UC-Santa Barbara University of California at Santa Barbara Santa Barbara 加 州 大 学 URL Uniform Resource Locator 统 一 资 源 定 位 USDA United States Department of Agriculture 美 国 农 业 部 WWF World Wildlife Federation 世 界 野 生 生 物 基 金 会 ( 黄 长 志 译 ) 49

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 附 录 二 : 美 国 生 态 学 会 生 态 远 景 委 员 会 会 议 记 要 第 1 次 会 议 :2003 年 1 月 6 日 8 日, 华 盛 顿 : 与 会 者 :Margaret Palmer, Emily Bernhardt, Liz Chornesky, Cliff Duke, Jim Ehlringer, Robb Jacobson, Rhonda Kranz, Mike Mappin, Fiorenza Micheli, Jen Morse, Mike Pace, Mercedes Pascual, Steve Palumbi, Jim Reichman, Bill Schlesinger, Alan Townsend, Monica Turner. 嘉 宾 :Becky Allee, NOAA; Ann Bartuska, ESA Past-President, TNC; Scott Collins, NSF( now University of New Mexico); Jerry Elwood, USDE; Jeff Frithsen, EPA; Lara Hansen, WWF; Sue Haseltine, US Geological Survey; Tony Janetos, Heinz Center; Katherine McCarter, ESA Executive Director; Pamela Matson, ESA Past-President, Stanford;Mark Poth, USDA; Silvio Olivieri, Conservation International; Peter Preuss, EPA; Catriona Rogers, EPA; David Rogers, NOAA; Don Scavia, NOAA; Gerald Selzer, National Science Foundation. Pam Maton 和 Ann Bartuska 受 委 员 会 的 委 托, 为 发 展 美 国 生 态 学 会 的 战 略 行 动 计 划 而 召 开 此 次 会 议 该 计 划 作 为 可 持 续 生 物 圈 报 告 的 后 续 工 作, 具 有 战 略 执 行 意 义, 结 果 应 当 超 过 之 前 的 报 告 这 次 会 议 的 主 要 议 题 是 :1) 更 新 生 态 学 议 程 ;2) 明 确 生 态 学 发 展 中 的 主 要 障 碍 以 促 进 其 发 展 ;3) 为 克 服 这 些 问 题 提 供 可 行 机 制 此 次 会 议 的 目 的 之 一 是 支 持 美 国 生 态 学 会 近 期 关 注 点 的 转 变 更 关 注 应 用 生 态 学 并 提 高 作 为 实 用 科 学 的 价 值 在 会 议 的 第 一 天 和 第 二 天 上 午 安 排 了 一 些 发 言 Katherine McCarter 和 Rhonda Kranz 对 美 国 生 态 学 会 的 组 织 结 构 作 总 结 报 告, 此 前 是 对 于 最 近 国 家 科 学 基 金 会 地 球 科 学 基 金 组 关 于 ASLO 结 果 和 他 们 未 来 方 向 的 讨 论 委 员 会 将 会 听 取 发 言, 并 与 来 自 6 个 政 府 组 织 和 3 个 NGO 的 代 表 进 行 讨 论, 这 些 代 表 提 供 了 各 自 机 构 对 生 态 学 界 关 注 问 题 的 总 结 讨 论 的 议 题 主 要 包 括 : 作 为 一 种 手 段, 为 机 构 和 组 织 规 划 提 供 信 息 以 供 行 动 ; 在 管 理 问 题 上 的 更 多 涉 入 ; 帮 助 在 公 众 中 建 立 这 样 一 种 思 想 - 政 策 制 定 者 必 须 追 随 公 众 ; 让 优 秀 的 科 学 家 在 基 金 会 中 居 于 高 位 ; 更 加 广 泛 的 和 更 加 快 速 的 提 供 研 究 结 果 ; 为 完 成 紧 急 任 务 共 享 数 据 ; 更 加 大 胆 地 思 索 和 询 问 批 评 性 问 题 和 发 现 财 富 ; 提 高 生 态 学 研 究 生 的 数 学 技 能 ; 为 非 生 态 学 者 提 供 更 多 的 训 练 ; 增 加 会 中 少 数 民 族 成 员 ; 更 多 的 建 模 预 报 和 预 测 能 力 ; 更 多 的 合 作 ; 提 供 更 多 的 培 训 ; 增 加 科 学 行 动 和 保 护 管 理 需 要 间 的 交 汇 ; 支 持 在 网 络 监 测 上 的 增 长 所 有 的 委 员 会 成 员 会 提 供 他 们 的 观 点, 作 为 生 态 学 前 瞻 计 划 的 结 果 什 么 能 够 被 完 成, 目 的 在 于 发 展 一 个 引 人 注 目 的 易 于 理 解 的 令 人 鼓 舞 的 和 我 们 未 达 到 的 领 域 的 短 期 预 见 以 下 是 提 供 的 草 案 : 我 们 正 处 于 环 境 空 前 变 化 的 时 代, 这 对 生 态 学 家 提 出 了 更 多 的 要 求 未 来 的 生 态 学 必 须 解 释 和 预 测 我 们 共 享 的 环 境 生 态 学 也 必 须 植 根 于 教 育 以 加 强 公 共 决 策 生 态 学 界 必 须 随 时 准 备 去 创 造 一 个 可 响 应 的 和 一 体 化 的 科 学 以 控 制 生 态 学 知 识 的 爆 炸, 解 决 社 会 问 题, 增 加 人 类 和 自 然 界 的 基 础 知 识 这 些 都 要 求 一 个 革 命, 即 生 态 学 知 识 应 当 被 收 集 并 用 于 研 究 教 育 和 公 共 决 策 委 员 会 讨 论 了 之 前 的 研 究, 认 为 使 用 之 前 的 报 告 例 如 NSF 和 NRC 的 报 告 所 提 出 的 建 50

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 议 是 非 常 重 要 的, 但 是 委 员 会 必 须 超 越 他 们 以 确 定 要 执 行 的 特 殊 行 动 作 为 加 速 生 态 学 发 展 优 先 考 虑 的 事, 确 定 了 四 项 行 动, 工 作 组 为 每 项 行 动 起 草 了 文 件 : 即 得 信 息 的 获 取 及 全 方 位 的 介 入 必 要 的 文 化 转 移 超 越 和 教 育 ( 对 社 会 的 所 有 方 面 ) 技 术 革 新 和 发 展 第 2 次 会 议 :2003 年 4 月 1 日 -3 日,NCEAS, Santa Barbara, CA: 与 会 者 :Margaret Palmer, Emily Bernhardt, Scot Collins, Rodolfo Dirzo, Andy DOBSON, Cliff Duke, Barry Gold, Robb Jacobson, Sharon Kingsland, Rhonda Kranz, Mike Mappin, Fiorenza Micheli, Jen Morse, Mike Pace, Mercedes Pascual, Jim Reichman, Alan Townsend. 嘉 宾 :Gretchen Hofmann, UC-Santa, Barbara; John Melack, UC-Santa Barbara; Dar Roberts, UC-Santa Barbara; Mark Schildhauer, National Center for Ecological Analysis and Synthesis; NCEAS Post-doctoral Associates. 委 员 会 欢 迎 三 位 新 成 员 :Scott Collins(University of New Mexico), Sharon Kingsland(Johns Hopkins University) and Barry Gold(Packard foundation). 这 次 会 议 集 中 于 在 信 息 技 术 和 研 究 创 新 上 的 未 来 展 望 ( 这 一 想 法 来 自 既 有 的 信 息 获 得 和 对 技 术 手 段 革 新 的 介 入 及 展 开 ) 这 次 内 容 的 陈 述 由 来 自 NCEAS 和 UC-Santa Barbara 的 科 学 家 进 行 与 会 者 将 国 际 化 作 为 第 五 个 生 态 学 发 展 的 战 略 目 标 这 次 会 议 作 出 了 一 个 决 定, 制 定 此 决 定 是 以 期 求 得 一 个 可 以 快 速 出 版, 能 够 及 时 反 映 关 于 委 员 会 的 各 项 建 议 ( 这 些 建 议 都 是 于 2003 年 12 月 之 前 以 全 文 或 者 提 要 的 形 式 给 出 ) 的 机 制 除 了 各 ESA Governing Board 的 报 告 之 外, 委 员 会 还 将 继 续 出 版 两 份 材 料 以 使 公 众 更 加 了 解 这 个 行 动 计 划 委 员 会 还 制 定 了 一 份 计 划 以 获 得 来 自 ESA community 的 普 遍 支 持, 以 及 联 邦 代 办 的 代 表 NGOs 和 行 业 代 表 们 的 帮 助 这 个 计 划 包 括 :1) 一 系 列 的 华 盛 顿 特 区 早 餐 简 报 ;2) 给 ESA 成 员 的 调 查 问 卷 ;3)5 月 份 给 ESA 管 理 理 事 会 的 一 份 报 告 ;4) 同 ESA Section chairs 的 交 流 ;5) 与 ESA 教 育 和 公 共 事 务 办 公 室 的 协 作 ;6) 在 Savannah 举 行 的 ESA 会 议 期 间 和 拉 丁 美 洲 生 态 协 会 主 席 的 午 餐 会 ; 以 及 7) 主 动 举 行 一 个 关 于 在 Savannah 举 行 的 ESA 会 议 的 公 开 的 论 坛 和 讨 论 在 工 作 组 的 成 员 进 行 重 组 之 后, 将 使 各 方 面 的 工 作 更 加 顺 利, 继 续 完 善 这 5 个 生 态 学 发 展 的 战 略 目 标 第 3 次 会 议 :2003 年 8 月 24-28 日, 马 里 兰 州 安 纳 波 利 斯 : 与 会 者 :Margaret Palmer, Emily Berhardt, Liz Chornesky, Scott Collins, Andy Dobson, Cliff Duke, Barry Gold, Robb Jacobson, Sharon Kingsland, Rhonda Kranz, Mike Mappin, 51

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 Marisa Martinez, Fiorenza Micheli, Jen Morse, Mike Pace, Mercedes Padcual, Steve Palumbi, Jim Reichman, Alan Townsend. 嘉 宾 :Carol Brewer, University of Montana; David Goldston, the House Science Committee; Katherine McCarter, ESA; Diana Rhoten, Hybrid Vigor, Stanford University; Jeff Ruch, Public Employees for Environmental Responsibility; Ashley Simons, SeaWeb; Vikki Spruill, SeaWeb; Jason Taylor, ESA. 委 员 会 接 受 了 委 员 Rodolfo Dirzo 和 Jim Ehlringer 的 辞 职, 并 欢 迎 新 委 员 成 员 Marisa Martinez( 来 自 Universidad Nacional Autonoma de Mexico 的 生 态 学 院 ) 这 次 会 议 主 要 围 绕 三 个 目 标 进 行 :1) 重 新 聚 焦 于 the goals of the projection 和 确 定 这 些 行 动 的 主 次 关 系 上 来 ;2) 委 员 会 的 作 出 更 多 的 成 绩 发 展 更 多 的 思 想 和 框 架 ; 和 3) 加 强 公 众 教 育 并 得 到 更 大 的 延 伸, 促 进 文 化 交 流, 和 国 际 化 展 望 委 员 会 接 受 了 来 自 ESA 成 员 问 卷 调 查 早 餐 会 和 ESA Governing board 的 值 得 考 虑 的 反 馈 意 见, 这 些 工 作 组 的 多 数 意 见 是 将 重 点 放 在 发 展 有 所 见 识 的 公 众 ( 包 括 学 生, 市 民, 消 费 者, 管 理 人 员 和 公 务 人 员 ) 的 优 先 权 上 来 委 员 会 讨 论 了 the until-now 的 暗 示 的 保 证 发 展 并 执 行 一 个 行 动 的 持 续 性 时 目 标 持 续 性 将 要 被 作 为 一 项 开 始 行 动 计 划 的 具 有 组 织 性 的 主 题 委 员 会 有 关 展 望 的 修 改 陈 述 如 下 : 环 境 问 题 决 定 了 我 们 未 来 的 工 作 内 容 ; 生 态 科 学 将 帮 助 决 定 人 类 的 命 运 我 们 的 世 界 拥 有 数 以 十 亿 计 的 人 口, 我 们 像 所 有 其 它 生 命 有 机 体 一 样 改 变 我 们 的 环 境 并 将 继 续 改 变 未 来 的 世 界 应 当 是 能 够 容 纳 数 以 十 亿 计 的 人 类 的 可 持 续 的 生 态 系 统 仅 靠 生 态 学 我 们 是 不 能 够 达 到 这 一 目 标 的, 但 我 们 的 投 入 是 必 要 的 生 态 科 学 使 社 会 达 到 可 持 续 性 成 为 可 能 本 次 委 员 会 的 关 于 生 态 的 展 望 范 围 已 被 讨 论, 与 会 者 一 致 同 意, 对 环 境 科 学 家 基 金 会 管 理 者 及 广 大 听 众, 以 及 对 于 ESA 来 说 是 更 为 专 业 的 辅 助 性 的 和 更 直 接 性 的 目 标 来 说, 我 们 关 于 每 一 个 方 面 的 展 望 都 具 有 超 前 性 和 并 具 有 一 定 的 挑 战 性 由 生 态 展 望 委 员 会 提 出 的 5 项 成 果 已 被 确 认 :1) 给 ESA Governing Board 的 报 告, 该 报 告 清 楚 的 表 达 了 一 项 计 划, 并 提 供 了 明 确 的 行 动 方 案 ;2) 在 高 知 名 度 杂 志 ( 诸 如 : 科 学 ) 上 发 表 论 文, 以 引 出 call to action ;3) 在 ESA 的 年 度 会 议 的 公 共 论 坛 上 集 中 讨 论 并 获 取 反 馈 意 见 4) 在 其 他 协 会 的 会 议 上 发 言 相 互 了 解 ; 和 5) 刊 行 Frontiers, 以 提 供 计 划 细 节 和 在 广 泛 的 生 态 团 体 操 作 中 的 应 用 第 4 次 例 会 :2003 年 10 月 31 日 -11 月 3 日,Sevilleta Field Research Station,Albuquerque, NM: 与 会 者 :Margaret Palmer, Emily Bernhardt, Liz Chornesky, Scott Collins, Cliff Duke, Barry Gold, Robb Jacobson, Sharon Kingsland, Rhonda Kranz, Mike Mappin, Marisa Martinez, Fiorenza Micheli, Jen Morse, Mike Pace, Steve Palumbi, Jim Reichman, Bill Schlesinger, Alan 52

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 Townsend, Monica Turner. 嘉 宾 :Ashley Simons, SeaWeb. 这 次 会 议 的 目 标 是 完 成 致 ESA 的 报 告 的 草 案 和 一 份 提 交 给 科 学 杂 志 的 论 文 的 草 稿 委 员 会 这 次 还 将 原 先 5 个 方 面 的 远 景 精 简 成 3 个 : 创 新 ( 研 究 思 想 创 新 和 技 术 手 段 创 新 ) 动 员 更 多 具 有 一 定 水 平 的 公 众 参 与 多 元 文 化 交 流 的 促 成 ( 具 体 表 现 为 国 际 化 ) ( 江 洪 译 ) 附 录 三 : 有 关 生 态 远 景 构 想 的 早 餐 会 议 纪 要 Margaret Palmer, Clifford Duke 和 Rhonda Kranz 于 2003 年 7 月 与 三 个 8-10 人 组 成 的 小 组 召 开 了 早 餐 会 议, 讨 论 有 关 生 态 远 景 构 想 的 计 划 征 求 反 馈 意 见 和 建 立 联 系 与 会 者 包 括 来 自 各 政 府 机 关 非 政 府 组 织 商 界 和 各 协 会 的 代 表 ( 本 文 结 尾 处 附 有 出 席 人 名 单 ) 讨 论 非 常 活 跃, 每 次 都 远 远 超 出 原 计 划 的 一 个 半 小 时 时 间 到 会 者 对 此 项 目 非 常 看 好, 纷 纷 要 求 继 续 参 与 今 后 的 工 作 下 面 列 举 的 是 最 感 兴 趣 的 一 些 评 语 和 建 议 合 作 和 有 关 生 态 学 知 识 的 使 用 : 我 们 必 须 更 加 重 视 教 育, 不 仅 仅 是 那 些 在 课 堂 和 非 正 式 场 合 的 教 育, 我 们 应 该 将 科 学 全 民 化 (democratization), 让 科 研 结 果 充 分 显 示 其 重 要 性 和 实 用 性 美 国 生 态 学 会 (ESA) 应 该 充 当 不 同 组 织 和 社 区 沟 通 的 桥 梁 我 们 应 该 鼓 励 所 有 相 关 的 人 员 参 与 合 作, 而 不 只 是 科 研 人 员 将 生 态 学 知 识 介 绍 到 基 层 政 府 决 策 人 的 手 中, 使 生 态 学 方 法 和 工 具 更 易 于 使 用 决 策 人 的 观 点 必 须 考 虑 在 内, 因 为 生 态 学 家 未 必 了 解 当 地 的 决 策 过 程 我 们 必 须 破 除 专 职 发 展 社 区 的 人 员 与 科 学 家 之 间 的 隔 膜 地 方 社 区 的 管 理 人 员 和 工 程 技 术 人 员 应 该 和 生 态 学 家 们 一 起 合 作 必 须 建 立 便 于 管 理 的 数 据 库 发 挥 私 营 企 业 和 非 牟 利 组 织 的 作 用, 鼓 励 他 们 参 与 生 态 学 研 究 从 事 基 础 研 究 的 人 员 需 要 与 从 事 应 用 实 践 的 人 员 进 行 更 有 效 的 对 话 目 前, 他 们 认 为 自 己 在 实 际 决 策 过 程 中 并 没 有 什 么 影 响 力 生 态 学 家 应 该 到 政 府 部 门 担 任 决 策 工 作 向 大 众 进 行 科 学 普 及 许 多 社 会 调 查 表 明, 大 众 尊 重 科 学 因 此, 大 家 往 往 把 科 学 家 所 说 的 话 当 作 终 极 真 理, 而 科 学 家 自 己 知 道 那 并 不 是 终 极 真 理 这 正 是 问 题 所 在 我 们 需 要 多 与 那 些 曾 经 研 究 过 水 资 源 利 用 和 同 类 型 问 题 的 社 会 科 学 工 作 者 合 作, 向 他 们 学 习 如 何 使 用 这 类 数 据 资 料 我 们 应 该 设 法 让 大 众 把 思 考 的 重 点 放 在 过 程, 而 不 仅 仅 是 思 考 孤 立 的 问 题 科 学 家 们 往 往 以 为 正 常 人 并 不 这 么 思 考 问 题, 只 有 象 他 们 那 样 经 过 特 殊 训 练 的 人 才 会 这 样 思 考 其 实, 如 果 这 个 过 程 能 够 分 繁 化 简, 让 人 一 目 了 然, 就 能 够 得 到 社 区 的 参 与, 有 助 于 环 境 决 策 的 制 定 53

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 BEN( 生 物 学 教 育 网 络 ) 就 是 一 个 生 物 学 团 体 合 作 的 例 子 他 们 已 经 决 定 如 何 共 享 有 关 信 息 了 科 研 团 体 : 应 该 在 私 营 企 业 政 府 机 构 以 及 学 术 界 设 置 奖 励 制 度 应 该 鼓 励 科 学 家 进 行 科 普 宣 传 一 个 成 功 的 例 子 是 Canon 公 园 奖 学 金 持 有 奖 学 金 的 学 生 必 须 撰 写 一 篇 如 何 将 其 研 究 工 作 应 用 于 公 园 管 理 的 文 章, 并 向 公 众 宣 讲 他 们 的 工 作 生 态 学 家 应 该 常 常 自 省 自 己 在 其 它 学 科 眼 里 的 形 象, 学 习 如 何 开 展 与 其 它 学 科 相 关 的 研 究 从 经 济 学 数 据 网 所 得 到 的 启 示 : 政 府 项 目 定 期 更 新 数 据 库, 对 经 济 非 常 有 利 一 个 生 态 学 数 据 收 集 网 的 建 立, 将 会 有 益 于 管 理 和 科 研 双 方 要 想 推 行 这 个 想 法, 我 们 就 要 象 经 济 学 家 曾 经 做 过 的 那 样, 保 证 这 个 网 络 远 不 只 是 令 科 研 受 益 我 们 需 要 让 公 众 了 解 这 些 数 据, 每 年 进 行 更 新, 就 象 他 们 所 习 惯 得 到 的 经 济 数 据 一 样 尽 管 经 济 数 据 有 漏 洞, 但 经 济 学 家 已 达 成 共 识 : 在 现 有 的 基 础 上 不 断 改 进 经 济 学 家 能 够 把 经 济 学 用 平 实 易 懂 的 语 言 表 达 出 来, 生 态 学 家 也 应 这 样 做 数 据 和 信 息 : 长 期 数 据 库 是 关 键 做 到 这 一 点 主 要 靠 政 府 和 研 究 机 构 的 长 期 资 源 与 稳 定 性 要 明 白 我 们 需 要 多 尺 度 的 数 据, 而 不 仅 仅 是 大 尺 度 数 据 预 测 性 模 型 非 常 重 要 在 与 公 众 进 行 宣 传 交 流 时, 要 能 说 出 我 们 可 以 指 望 什 么 不 可 以 指 望 什 么 要 有 概 念 性 模 型 来 指 导 这 些 数 据 的 使 用, 不 仅 要 知 道 哪 些 数 据 有 用, 而 且 要 知 道 哪 些 是 想 要 的 结 果 在 全 球 范 围 内 制 定 并 协 调 生 态 标 准 发 展 高 科 技, 培 训 使 用 这 些 技 术 的 专 业 人 员 我 们 需 要 更 多 的 培 训 国 际 问 题 : 在 发 展 中 国 家, 决 策 人 往 往 不 易 得 到 有 关 的 生 态 数 据 信 息 我 们 需 要 在 发 展 中 国 家 建 立 生 态 学 家 的 联 络 网, 为 数 据 和 复 合 数 据 的 流 通 积 极 创 造 条 件 应 用 科 学 与 基 础 科 学 的 区 分 是 美 国 特 有 的 产 物, 对 其 它 许 多 国 家 的 科 学 家 来 说 是 个 挺 奇 怪 的 概 念 要 想 让 美 国 生 态 学 会 全 球 化, 尤 其 是 在 地 球 上 那 些 生 物 多 样 性 及 其 所 受 威 胁 最 高 而 对 付 那 些 威 胁 的 能 力 又 最 低 的 地 区, 我 们 应 同 时 采 取 一 系 列 低 科 技 的 解 决 办 法 和 高 科 技 的 尝 试 要 让 私 营 企 业 在 做 规 划 时 就 更 加 重 视 环 境 问 题, 这 是 件 非 常 不 容 易 的 事 企 业 在 全 球 范 围 内 对 当 地 的 基 础 设 施 进 行 投 资, 但 对 于 环 境 保 护 却 重 视 不 够 54

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 在 许 多 国 家, 对 环 境 问 题 的 认 识 不 能 对 外, 而 且 是 个 政 治 问 题 我 们 需 要 更 加 理 解 当 地 人 对 环 境 问 题 有 什 么 不 同 的 理 解 在 发 展 中 国 家, 人 们 往 往 只 在 提 高 生 活 品 质 的 时 候 才 想 起 生 态 学 城 市 生 态 学 在 许 多 发 展 中 国 家 越 来 越 重 要 对 于 许 多 想 法, 我 们 需 要 和 来 自 或 工 作 在 国 际 社 会 的 同 事 共 同 审 查 思 考 讨 论 框 架 : 我 们 需 要 提 出 能 让 公 众 特 别 感 兴 趣 的, 既 重 要 又 简 单 的 问 题 大 规 模 基 建 项 目 的 成 功 都 是 因 为 能 够 提 出 清 晰 简 单 的 问 题, 并 宣 称 该 项 目 可 以 回 答 这 一 问 题 而 得 到 支 持 的 安 全 保 卫 是 大 家 都 理 解 的 一 个 概 念 例 如, 我 们 需 要 理 解 集 水 区 的 生 态 特 性, 以 便 能 防 止 恐 怖 分 子 的 破 坏 但 我 们 也 必 须 小 心, 提 及 安 全 保 卫 可 能 会 让 人 联 想 到 发 国 难 财 (ambulance chasing) 生 态 构 想 应 该 不 只 是 来 自 生 态 研 究 人 员 的 看 法 如 果 大 家 都 能 围 绕 生 态 学 给 我 们 的 提 示 来 看 待 这 个 问 题, 效 果 一 定 更 好 持 续 发 展 是 囊 括 大 概 念 的 一 个 途 径 它 能 把 社 会 科 学 经 济 学 生 态 学 统 一 在 一 个 框 架 下 我 们 应 该 强 调 分 类 学 系 统 生 物 学 和 当 代 物 种 灭 绝 危 机 的 根 本 重 要 性 公 众 应 该 是 生 态 构 想 的 组 成 部 分 生 态 构 想 不 仅 应 该 在 学 术 上 有 趣 味 鼓 舞 人 心, 也 应 该 体 现 人 类 的 价 值 观 在 总 报 告 里, 我 们 要 提 及 私 有 和 公 众 这 些 词 汇 私 营 企 业 也 收 集 了 很 多 与 生 态 有 关 的 信 息 不 过, 这 些 研 究 往 往 不 是 为 了 更 好 地 了 解 一 个 系 统, 而 是 为 了 申 请 有 关 的 许 可 证 或 其 它 急 用 这 些 信 息 常 常 是 由 顾 问 咨 询 机 构 介 绍 到 圈 外 研 究 和 资 金 分 配 方 向 : 许 多 政 府 机 关 未 来 的 资 金 分 配 将 会 改 变 过 去 以 分 支 学 科 为 基 础, 以 后 将 重 点 考 虑 大 型 复 合 项 目 机 构 内 部 通 过 竞 争 得 到 资 金 的 方 式 也 许 会 被 取 消, 而 与 多 学 科 合 作 解 决 区 域 性 问 题 的 综 合 项 目 会 占 主 导 对 跨 学 科 项 目 给 予 物 质 奖 励 许 多 政 府 资 助 的 研 究 基 金 没 有 活 力, 且 走 下 坡 路 我 们 应 该 向 国 家 健 康 基 金 (NIH) 申 请 有 关 人 类 健 康 的 生 态 学 研 究 七 月 二 日 十 一 日 十 八 日 早 餐 会 议 的 参 与 者 名 单 :( 略 ) ( 方 炜 译 ) 附 录 四 : 互 联 网 调 查 汇 总 美 国 生 态 学 会 二 十 一 世 纪 生 态 远 景 委 员 会 就 关 于 生 态 科 学 与 全 球 可 持 续 发 展 战 略 远 景 项 目 于 2003 年 6 月 3 日 至 8 月 20 日 在 Ecological Visions 网 站 上 发 起 了 互 联 网 调 查, 借 此 了 解 生 态 学 工 作 者 和 公 众 对 本 项 目 进 展 的 了 解 和 意 见 这 一 调 查 在 2003 年 Savanna 美 国 生 态 学 年 会 上 已 公 布 55

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 我 们 一 共 收 到 280 份 调 查 表, 其 中 85% 来 自 美 国 生 态 学 会 会 员 他 们 分 别 对 生 态 学 会 的 这 个 计 划 项 目 提 出 具 体 建 议, 这 些 人 中 有 67% 为 博 士,21% 为 硕 士 大 部 分 参 加 调 查 的 人 来 自 于 研 究 和 学 术 机 构 ( 占 68%),16% 来 自 政 府 部 门,8% 为 非 盈 利 组 织,3% 来 自 工 业 界 我 们 的 调 查 包 括 五 个 部 分, 每 一 个 部 分 着 重 于 一 个 战 略 目 标, 再 加 上 第 六 部 分 的 综 合, 分 别 汇 总 如 下 : 第 一 部 分 : 二 十 一 世 纪 的 生 态 学 研 究 : 可 望 一 个 多 学 科 的 高 技 术 含 量 的 和 不 同 尺 度 ( 规 模 ) 的 科 学 研 究 途 径 (1) 关 于 目 前 美 国 生 态 学 会 对 加 强 生 态 学 研 究 和 生 态 知 识 传 播 有 哪 些 重 大 项 目 和 支 持 哪 些 项 目 : 人 们 了 解 较 多 的 项 目 是, 美 国 生 态 分 析 和 综 合 中 心, 长 期 生 态 研 究 网 站, 以 及 目 前 的 生 态 学 远 景 计 划 (2) 关 于 美 国 生 态 学 会 如 何 为 今 后 几 十 年 提 高 生 态 学 工 作 者 对 生 态 学 问 题 的 研 究 能 力 和 解 决 问 题 的 能 力 : 人 们 提 供 许 多 颇 有 创 见 性 的 建 议, 其 中 包 括 : 加 强 对 新 技 术 新 方 法 的 培 训, 帮 助 生 态 学 研 究 人 员 与 政 府 部 门 建 立 良 好 的 合 作 关 系, 确 立 研 究 目 标, 以 及 促 进 各 种 途 径 的 研 究 合 作, 促 进 以 解 决 环 境 问 题 为 目 标 的 应 用 研 究 (3) 关 于 创 新 和 新 技 术 运 用 的 障 碍 : 人 们 普 遍 认 为, 资 金 不 足 是 影 响 生 态 学 研 究 对 新 技 术 应 用 的 主 要 因 素, 文 化 的 差 异 也 影 响 了 大 规 模 研 究 合 作 的 开 展 另 外, 还 包 括 对 生 态 学 工 作 者 进 行 数 量 分 析 新 技 术 的 培 训 不 足 等 问 题 当 然, 新 技 术 代 价 高 和 实 用 性 能 低 也 是 一 个 不 利 因 素 人 们 还 提 出, 许 多 研 究 缺 乏 坚 实 的 理 论 基 础, 许 多 研 究 受 到 片 面 追 求 发 表 文 章 的 沉 重 压 力, 以 及 许 多 研 究 基 金 会 并 不 重 视 研 究 的 创 新, 这 些 都 是 阻 碍 生 态 学 研 究 创 新 的 障 碍 调 查 资 料 表 明,39% 的 人 认 为 缺 乏 研 究 资 金,30% 的 人 认 为 缺 乏 培 训 是 新 技 术 应 用 的 主 要 障 碍 有 18% 的 人 对 新 技 术 新 方 法 没 有 兴 趣,7% 的 人 认 为 不 需 要 新 技 术, 而 6% 的 人 提 出 缺 乏 新 技 术 的 信 息, 不 到 2% 的 人 认 为 他 们 所 需 要 的 技 术 尚 未 发 明 有 的 人 提 出 对 目 前 项 目 报 告 和 论 文 审 稿 方 式 提 出 质 疑, 还 有 的 认 为 大 尺 度 及 多 学 科 的 合 作 研 究 以 及 新 技 术 的 应 用 并 不 是 生 态 学 研 究 的 唯 一 途 径 (4) 关 于 新 工 具 的 应 用 : 当 我 们 问 及 哪 一 种 研 究 工 具 目 前 对 生 态 学 研 究 帮 助 最 大, 许 多 人 对 这 个 问 题 都 有 保 留 普 遍 认 为 遥 感 和 地 理 信 息 系 统 土 地 类 型 图 数 据 的 图 象 显 示 土 壤 湿 度 感 应 系 统, 还 有 纳 米 感 应 系 统 鸟 类 颈 环 感 应 卫 星 数 据 采 集 系 统 以 及 浮 游 生 物 自 动 测 量 仪 等 等, 对 目 前 的 生 态 学 研 究 帮 助 最 大 第 二 部 分 : 生 态 信 息 和 资 料 : (1) 信 息 共 享 和 资 料 综 合 分 析 :57% 的 生 态 学 研 究 人 员 提 倡 信 息 共 享 及 愿 意 共 享 资 料 综 合 分 析 的 结 果,36% 的 人 已 付 诸 于 行 动 28% 的 研 究 人 员 参 与 综 合 分 析, 并 作 为 论 文 第 一 作 者 57% 的 人 认 为, 资 料 的 所 有 权 之 争 是 资 料 共 享 的 主 要 障 碍, 而 资 料 的 相 融 性 带 来 资 料 共 享 的 问 题 也 不 容 忽 视 (51%), 还 有 对 资 料 共 享 所 有 权 的 认 可 (49%), 资 料 建 档 (37%) 和 资 料 数 字 化 存 贮 (18%) 等 问 题 都 应 该 得 到 关 注 另 有 27% 的 人 说 从 来 没 有 人 问 及 与 他 56

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 们 共 享 资 料, 而 2% 的 人 则 不 愿 资 料 共 享 其 他 问 题 还 包 括 共 享 资 料 的 整 理 和 培 训 时 间 数 据 库 的 容 量 资 料 建 档 的 统 一 标 准 等 等 (2) 资 料 存 贮 和 建 档 : 仅 35% 的 人 对 其 资 料 进 行 数 据 库 存 贮 和 编 辑,6% 的 人 倾 向 有 一 个 规 格 化 的 数 据 库,54% 的 人 认 为 缺 少 时 间,44% 的 人 认 为 缺 少 资 金 一 般 认 为 有 两 个 技 术 障 碍, 一 是 缺 乏 合 适 的 软 件 (41%), 二 是 缺 乏 存 贮 空 间 (14%) 许 多 人 明 显 不 理 解 metadata ( 组 合 数 据 库 ) 的 含 意, 是 指 数 据 属 性 的 系 统 归 档, 这 也 阻 碍 了 资 料 的 共 享 63% 的 人 习 惯 于 将 数 据 保 留 在 实 验 室 的 笔 记 本,40% 存 在 软 盘 上,79% 放 在 硬 盘 上,49% 建 立 了 个 人 数 据 库,26% 存 储 在 公 众 不 能 共 享 的 系 统 管 理 数 据 库 内, 仅 有 18% 可 以 共 享 (3) 关 于 便 于 公 众 利 用 的 数 据 库 : 仅 有 11 个 人 回 答 是 否 愿 意 利 用 共 享 数 据 库 的 资 料 作 生 态 学 分 析 结 果 是 6 人 倾 向 于 利 用, 但 5 个 人 无 意 利 用 这 种 数 据 库 有 162 人 表 达 了 他 们 对 共 享 数 据 库 的 担 忧, 其 中 担 心 质 量 是 否 有 问 题 (78%), 担 心 文 件 是 否 健 全 (65%), 担 心 调 查 和 采 样 方 法 的 兼 融 性 是 否 有 问 题 (52%), 担 心 数 据 出 处 的 可 靠 性 (38%) 等 等 另 外, 资 料 采 集 的 初 衷 目 的 手 段 不 一 样 都 会 产 生 一 定 的 隐 患 (4) 关 于 美 国 生 态 学 会 对 促 进 资 料 共 享 的 作 用 : 许 多 建 议 包 括 建 立 一 个 标 准 化 规 格 化 的 数 据 库, 确 定 引 用 数 据 的 标 准 引 用 方 法 和 注 明 作 者 的 规 则, 并 建 议 成 立 一 个 全 国 生 态 学 数 据 共 享 库, 及 扩 充 生 态 学 档 案 库 等 等 第 三 部 分 : 加 速 社 会 文 化 习 俗 的 变 革 (1) 加 强 生 态 学 科 研 究 的 合 作 : 当 问 到 如 何 加 强 生 态 学 交 叉 学 科 的 研 究 合 作 时, 逾 一 半 的 人 认 为 这 种 合 作 会 影 响 个 人 的 专 业 发 展 (45%), 个 人 作 用 没 有 得 到 公 正 的 承 认 也 会 影 响 这 种 合 作 (58%), 还 有 语 言 不 通 (34%), 不 利 于 发 表 论 文 (32%), 以 及 合 作 者 之 间 的 互 动 困 难, 都 是 影 响 合 作 的 因 素 仅 有 1% 的 人 认 为, 他 们 没 有 必 要 与 别 人 合 作 还 有 人 归 结 为 没 有 时 间 没 有 研 究 经 费, 特 别 是 缺 乏 支 持 合 作 研 究 的 经 费 有 些 研 究 所 并 不 需 要 合 作 研 究, 难 于 寻 找 合 适 的 合 作 伙 伴, 都 是 阻 碍 合 作 的 因 素 但 是, 许 多 人 并 不 认 为 合 作 研 究 有 困 难 (2) 研 究 生 培 养 : 在 154 个 被 调 查 者 中,54% 的 人 指 导 研 究 生 在 博 士 毕 业 生 中 :5 名 研 究 机 构 的 研 究 人 员,8 名 政 府 部 门 的 科 研 人 员, 咨 询 非 营 利 组 织 其 他 行 业 各 2 名, 1 名 工 业 界 科 研 人 员 在 硕 士 毕 业 生 中 :3 名 研 究 机 构 研 究 人 员,4 名 政 府 部 门 的 科 研 人 员, 3 名 咨 询 人 员,1 名 科 普 作 家,3 名 非 营 利 组 织 工 作 人 员,2 名 在 工 业 界,3 名 其 他 行 业 (3) 学 术 界 对 研 究 生 培 养 及 支 持 研 究 生 寻 求 非 学 术 专 业 工 作 的 看 法 : 有 60% 的 支 持 和 鼓 励 研 究 生 寻 求 非 学 术 专 业 工 作,26% 极 为 支 持,13% 不 支 持 (4) 阻 碍 生 态 信 息 交 流 的 原 因 :71% 的 人 认 为 生 态 学 工 作 人 员 与 公 众 缺 乏 交 流, 以 及 公 众 混 淆 生 态 环 境 保 护 者 与 生 态 学 家 的 区 别, 是 阻 碍 生 态 信 息 交 流 的 主 要 原 因 还 有, 学 术 界 与 非 学 术 界 的 生 态 学 家 之 间 也 缺 乏 交 流 和 互 信 (38%), 生 态 学 与 其 他 学 科 之 间 的 交 流 也 是 如 此 另 外, 公 众 缺 乏 对 科 学 以 及 对 生 态 学 的 理 解, 科 学 家 纯 学 术 的 形 而 上 以 及 缺 乏 对 公 众 的 联 系 与 教 育, 还 有 生 态 信 息 缺 乏 与 社 会 现 实 问 题 的 联 系 都 是 阻 碍 生 态 信 息 交 流 的 原 的 重 要 因 素 57

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 (5) 生 态 科 学 知 识 在 决 策 过 程 中 的 指 导 作 用 :64% 的 人 认 为 缺 乏 政 治 上 的 支 持, 并 提 出 生 态 科 学 知 识 在 决 策 过 程 中 缺 乏 一 贯 的 有 效 的 和 与 实 际 结 合 的 指 导, 是 得 不 到 有 力 的 政 治 支 持 的 原 因 55% 的 人 认 为 是 决 策 者 对 生 态 学 缺 乏 理 解,40% 的 人 认 为 缺 乏 资 金,36% 的 人 认 为 缺 乏 时 间,6% 的 人 认 为, 主 要 原 因 是 科 学 家 不 能 结 合 实 际 并 得 出 具 体 可 行 性 指 导 方 案,23% 的 人 认 为 缺 乏 运 用 科 学 的 研 究 还 有 的 认 为, 许 多 决 策 来 得 快, 而 且 是 短 期 行 为, 对 生 态 学 的 指 导 意 义 认 识 不 够 另 外, 生 态 学 的 研 究 与 管 理 目 标 的 不 一 致 也 是 个 问 题 (6) 美 国 生 态 学 会 的 新 使 命 : 许 多 要 求 生 态 学 会 扩 充 对 公 众 的 教 育 项 目, 对 公 众 进 行 生 态 学 教 育, 加 强 与 政 府 机 关 和 管 理 人 员 的 交 流, 扩 大 生 态 学 议 题 (Issues in Ecology) 的 发 行, 加 强 与 非 学 术 界 的 交 流, 对 生 态 学 家 进 行 培 训, 创 造 机 会 让 更 多 的 生 态 学 家 面 向 公 众 和 社 会 第 四 部 分 : 国 际 交 流 与 合 作 (1) 国 外 工 作 经 历 : 美 国 生 态 学 会 及 其 成 员 应 该 加 强 国 际 间 生 态 学 研 究 合 作, 发 挥 那 些 有 国 际 合 作 经 验 的 生 态 学 家 的 示 范 作 用, 鼓 励 参 加 国 际 会 议 以 及 参 与 国 际 学 生 的 培 养 为 此,58% 的 人 认 为 增 加 国 际 合 作 交 流 的 资 助 非 常 重 要, 并 且 要 提 高 生 态 学 家 的 外 语 水 平 (47%), 对 国 际 生 态 学 者 放 宽 签 证 限 制 (39%), 促 进 信 息 交 流 (38%), 以 及 改 善 加 强 国 际 研 究 的 组 织 机 构 (33%) 我 们 已 经 有 许 多 国 际 合 作 的 经 验, 比 如 蜻 蜓 协 会 (Dragonfly Association), 鸟 学 家 协 会 (Ornithologists Unions), 全 美 生 态 综 合 分 析 中 心 (NCEAS) 工 作 小 组,Fulbright 项 目 等 等 35% 的 人 从 来 没 有 在 美 国 以 外 的 国 家 的 工 作 经 历,43% 仅 有 为 数 不 多 的 机 会, 而 40% 的 人 经 常 在 国 外 工 作 关 于 国 际 合 作,6% 的 人 一 直 从 事 国 际 合 作 项 目,20% 常 有 国 际 合 作 项 目,53% 仅 有 一 些 合 作 项 目,14% 从 没 有 国 际 合 作 项 目 (2) 美 国 生 态 学 会 国 际 会 员 : 当 问 国 际 会 员 为 什 么 参 加 美 国 生 态 学 会, 他 们 认 为 是 由 于 生 态 学 会 的 声 望 和 定 购 生 态 学 杂 志 (3) 关 于 美 国 生 态 学 会 的 新 使 命 和 国 际 化 : 许 多 人 认 为 国 际 上 的 一 些 非 学 术 项 目, 特 别 是 在 热 带, 蕴 藏 着 研 究 和 国 际 交 流 巨 大 的 潜 力, 人 们 对 全 球 生 态 学 以 及 海 洋 生 态 系 统 与 许 多 全 球 化 问 题 都 颇 有 兴 趣, 积 极 寻 求 国 际 合 作 的 机 会 许 多 人 还 致 力 于 美 国 生 态 学 会 与 其 他 国 际 学 会 的 合 作, 如 国 际 生 态 学 会 英 国 生 态 学 会, 还 有 加 拿 大 和 拉 丁 美 洲 等 学 会 但 希 望 不 要 忘 记 重 点 还 应 该 是 美 国 (4) 吸 收 美 国 生 态 学 会 国 际 会 员 :71% 的 人 ( 其 中 88% 的 人 为 美 国 公 民 ) 认 为 这 并 不 重 要,50% 的 人 认 为 有 一 定 的 重 要 意 义 比 如 能 为 国 际 会 员 提 供 会 议 经 费 (54%), 增 加 生 态 学 会 的 知 名 度 (55%), 协 助 组 织 生 态 学 国 际 会 议 (32%), 降 低 会 员 费 (39%) 和 定 购 杂 志 的 费 用 (39%) 还 有 的 认 为 美 国 生 态 学 会 是 美 国 的 学 会, 不 宜 过 多 偏 离 学 会 性 质 也 有 人 认 为 应 该 为 国 外 生 态 学 家 和 教 育 机 构 提 供 免 费 或 低 价 的 生 态 学 杂 志, 以 及 鼓 励 支 持 国 际 生 态 学 会 议 第 五 部 分 : 向 公 众 传 播 生 态 学 信 息 和 以 生 态 科 学 为 依 据 来 制 定 公 共 政 策 (1) 面 向 公 众 的 生 态 学 普 及 :87% 的 人 表 示 愿 意 义 务 参 与 公 众 教 育 活 动 44% 通 过 他 们 的 研 究 为 公 众 服 务,43% 通 过 媒 体,18% 作 为 专 家 见 证,36% 作 为 科 普 作 家 另 外, 许 多 人 还 参 与 中 小 学 的 生 态 学 教 育, 参 与 生 态 导 游, 参 与 生 态 社 会 活 动 与 普 及 生 态 学 知 识 许 58

美 国 生 态 学 会 21 世 纪 的 生 态 远 景 及 行 动 计 划 多 人 认 为, 对 中 小 学 教 师 的 生 态 学 教 育 是 生 态 学 会 员 最 重 要 的 普 及 教 育 活 动, 还 有 参 与 议 员 选 举 也 非 常 重 要 另 外, 教 育 中 小 学 生 媒 体 政 府 社 会 大 学 生 企 业 家 及 与 政 府 组 织 的 交 流 都 非 常 重 要 (2) 美 国 生 态 学 会 的 新 项 目 和 新 使 命 : 普 遍 认 为, 生 态 学 会 的 许 多 项 目 对 公 众 理 解 生 态 学 和 应 用 生 态 学 都 将 具 有 不 可 忽 视 的 重 要 意 义 有 些 项 目 是 作 为 中 小 学 教 育 基 地, 或 作 为 社 区 教 育 的 一 部 分, 它 可 作 为 教 育 题 材 提 高 教 师 的 教 育 水 平 有 些 项 目 还 与 私 有 企 业 合 作, 并 通 过 互 联 网 提 供 更 多 的 生 态 学 信 息, 为 生 态 学 会 会 员 提 供 与 公 众 交 流 信 息 的 机 会 和 途 径 (3) 其 他 新 的 项 目 : 美 国 生 态 学 会 在 不 断 创 新 项 目 的 同 时, 也 协 助 它 的 会 员 和 其 他 专 业 学 术 组 织, 或 民 间 组 织 开 创 新 的 生 态 学 普 及 教 育 项 目 如 对 中 小 学 师 生 开 放 的 生 态 信 息 库, 与 媒 体 交 流 介 绍 生 态 科 学 与 环 境 保 护 主 义 的 区 别, 以 及 与 其 他 专 业 协 会 交 流 信 息, 并 帮 助 决 策 者 在 充 分 了 解 自 然 资 源 的 科 学 基 础 上 进 行 决 策 第 六 部 分 : 综 合 (1) 对 五 个 远 景 目 标 的 比 较 : 在 今 后 20 年 内 生 态 学 最 重 要 的 目 标 将 是 什 么, 对 于 这 个 问 题,55% 的 人 认 为, 提 高 公 众 对 生 态 学 的 理 解 为 首 选, 然 后 是 生 态 学 研 究 机 构 及 生 态 文 化 的 改 变 (23%), 开 发 研 究 工 具 和 加 强 研 究 能 力 (9%), 开 发 生 态 学 数 据 资 料 (2%), 还 有 加 强 国 际 间 的 生 态 学 研 究 的 合 作 (6%) (2) 建 议 : 对 环 境 科 学 的 研 究 需 要 更 多 的 研 究 资 金, 应 给 予 研 究 机 构 更 多 的 支 持, 提 高 生 态 学 的 威 望 和 影 响 力 另 外, 为 管 理 者 和 决 策 者 提 供 生 态 学 决 策 依 据 手 册, 增 加 对 新 研 究 项 目 的 资 助, 并 且 开 拓 生 态 文 化, 使 生 态 学 家 更 开 放, 更 具 创 新 精 神 去 解 决 生 态 学 问 题 (3) 对 生 态 学 远 景 目 标 及 这 次 调 查 的 反 馈 意 见 : 大 家 非 常 支 持 生 态 学 远 景 目 标, 为 生 态 学 会 通 过 不 同 方 式 促 进 生 态 学 研 究 感 到 鼓 舞 但 有 些 人 认 为, 这 一 项 目 目 前 也 许 太 过 分 集 中 于 学 术 界, 没 有 包 括 生 态 学 应 用 工 作 者 大 多 自 然 科 学 学 科 工 作 者 和 学 生, 还 有, 理 论 生 态 学 和 应 用 生 态 学 的 矛 盾 将 不 断 激 化, 大 尺 度 的 生 态 学 研 究 和 相 对 局 部 的 群 落 的 或 种 群 水 平 上 的 生 态 学 研 究 之 间 的 矛 盾 也 会 更 加 显 而 易 见 ( 伍 业 钢 译 ) 59

生 态 学 未 来 之 展 望 生 态 学 未 来 之 展 望 美 国 生 态 学 会 生 态 学 与 环 境 科 学 前 沿 第 三 卷 第 一 期 生 态 可 持 续 未 来 之 展 望 专 辑 2005 年 2 月 60

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):3 走 向 可 持 续 发 展 的 生 态 学 特 邀 编 者 :Melillo, J.M., N.B. Grimm, and W.H. Schlesinger. Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):3 Jerry M. Melillo Nancy B. Grimm William H. Schlesinger (ESA 2004~2005 届 主 席 ) (ESA 2005~2006 届 主 席 ) (ESA 2003~2004 届 主 席 ) 生 态 学 是 可 持 续 发 展 的 理 论 基 础 从 生 态 学 到 可 持 续 发 展 的 进 步 是 人 类 社 会 减 少 饥 饿 和 贫 困 的 成 功 之 路, 也 是 保 护 人 类 赖 以 生 存 的 地 球 生 命 支 持 系 统 和 生 物 圈 的 必 由 之 路 近 十 几 年 来, 美 国 生 态 学 会 (ESA) 一 直 为 促 进 可 持 续 发 展 的 实 现 而 努 力 不 懈 ESA 于 1991 年 启 动 了 可 持 续 生 物 圈 创 新 计 划 (Sustainable Biosphere Initiative, SBI), 迄 今 硕 果 累 累 SBI 激 发 了 新 的 生 态 学 研 究, 并 丰 富 了 直 接 为 社 会 服 务 的 生 态 学 知 识 此 外, 该 计 划 还 促 进 了 将 这 些 知 识 传 播 到 国 家 领 导 阶 层, 以 帮 助 他 们 在 维 持 经 济 繁 荣 的 同 时, 针 对 保 护 和 改 善 环 境 的 复 杂 挑 战 而 做 出 明 智 的 决 断 尽 管 已 有 十 几 年 的 努 力, 我 们 推 动 可 持 续 生 物 圈 的 工 作 方 兴 未 艾, 任 重 道 远 变 化 中 的 世 界 对 生 物 圈 的 压 力 与 日 俱 增, 这 势 必 使 探 究 其 可 持 续 发 展 的 任 务 难 上 加 难 自 可 持 续 生 物 圈 创 新 计 划 启 动 以 来, 世 界 人 口 已 超 越 60 亿 全 球 各 地, 人 们 纷 纷 弃 耕 从 商, 涌 入 城 市 ; 而 这 些 人 类 设 计 的 环 境, 若 考 虑 欠 周, 往 往 严 重 地 降 低 了 生 态 系 统 的 基 本 服 务 功 能 ( 如 净 化 空 气 和 水 体 以 及 防 止 水 土 流 失 等 ) 无 论 是 通 过 人 们 有 意 还 是 无 意 的 引 入, 外 来 物 种 对 生 态 系 统 的 基 本 服 务 功 能 已 经 造 成 损 害 区 域 性 空 气 和 水 体 污 染 已 成 为 多 数 发 展 中 国 家 经 济 发 展 的 沉 重 负 担 这 些 污 染 非 但 降 低 增 长 中 的 世 界 人 口 所 亟 需 的 粮 食 和 纤 维 的 产 量, 还 危 及 人 类 健 康 矿 物 燃 料 用 量 日 增, 森 林 砍 伐 规 模 无 减, 温 室 气 体 不 断 积 累, 乃 致 全 球 气 候 变 化 海 洋 捕 捞 过 度, 造 成 世 界 海 洋 资 源 枯 竭 诸 如 此 类 的 例 子, 比 比 皆 是, 不 胜 枚 举 世 界 向 可 持 续 发 展 过 渡 所 面 临 的 威 胁 愈 来 愈 多, 因 此,ESA 将 可 持 续 发 展 这 一 关 键 论 题 以 及 生 态 科 学 未 来 发 展 再 次 提 到 议 事 日 程 2002 年, 美 国 生 态 学 会 理 事 会 成 立 了 一 个 远 景 委 员 会 (Visions Committee), 负 责 起 草 为 推 进 新 世 纪 主 要 环 境 问 题 研 究 进 展 的 行 动 计 划 两 年 来, 远 景 委 员 会 广 泛 征 求 会 员 意 见, 并 与 美 国 生 态 学 会 以 外 的 许 多 组 织 和 个 人 集 思 广 益, 最 终 形 成 了 以 核 心 观 点 : 生 态 学 知 识 可 以 且 必 须 在 创 建 一 个 人 类 种 群 与 可 持 续 生 态 系 统 和 谐 相 处 的 世 界 中 起 到 核 心 作 用 其 行 动 计 划 有 三 个 重 点 :(1) 提 高 公 众 环 境 意 识 ;(2) 61

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):3 促 进 创 新 性 和 预 测 性 的 生 态 学 研 究 ;(3) 诱 导 一 种 文 化 氛 围, 以 发 展 具 有 前 瞻 性 和 国 际 性 的 生 态 学 远 景 委 员 会 针 对 这 三 个 重 点 提 出 了 26 项 具 体 行 动 方 案 其 中 一 些 方 案 只 需 少 量 的 时 间 和 资 金, 而 另 外 的 方 案 则 需 要 投 入 大 量 的 资 源 方 能 实 施 作 为 后 者 的 一 个 例 子, 提 高 公 众 对 生 态 可 持 续 性 的 认 识 需 要 大 规 模 的 信 息 传 播 和 环 境 教 育 美 国 生 态 学 会 理 事 会 正 在 将 这 些 行 动 方 案 按 照 轻 重 缓 急, 迅 速 付 诸 实 施 在 此, 我 们 代 表 美 国 生 态 学 会 向 圆 满 完 成 任 务 的 远 景 委 员 会 表 示 感 谢 这 期 前 沿 (Frontiers) 专 集 以 远 景 委 员 会 有 关 行 动 方 案 的 综 述 开 页, 并 通 过 各 领 域 的 专 题 文 章 探 讨 通 向 可 持 续 发 展 的 一 系 列 重 要 生 态 学 问 题 ( 邬 建 国 译 ) 62

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 二 十 一 世 纪 的 生 态 学 与 可 持 续 发 展 Magaret A Palmer 1, Emily S Bernhardt 2, Elizabeth A Chornesky3, Scott L Collins 4, Andrew P Dobson 5, Clifford S Duke 6, Barry D Gold 7, Robert B Jacobson 8, Sharon E Kingsland 9, Rhonda H Kranz 6, Michael J Mappin 10, M Luisa Martinez 11, Fiorenza Micheli 12, Jennifer L Morse 1, Michael L Pace 13, Mercedes Pascual 14, Stephen SPalumbi 12, OJ Reichman 15, Alan R Townsend 16, and Monica G Turner1 7 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11. 生 态 学 研 究 已 为 了 解 自 然 和 人 类 对 自 然 的 影 响 作 出 了 巨 大 的 贡 献 今 后 的 研 究 重 点 应 该 放 在 可 持 续 发 展 上 生 态 系 统 管 理 和 高 强 度 的 资 源 开 发 是 未 来 的 发 展 趋 势 生 态 学 家 肩 负 着 在 生 态 学 研 究 环 境 政 策 和 决 策 之 间 进 行 沟 通 的 重 大 使 命 为 了 完 成 这 个 使 命, 生 态 学 家 必 须 在 不 同 范 围 以 不 同 形 式 与 其 它 学 科 合 作 这 些 合 作 必 须 在 三 个 创 新 领 域 进 行 : 强 化 环 境 决 策 的 生 态 内 涵 ; 把 创 新 的 生 态 学 研 究 方 向 定 位 在 可 持 续 发 展 上 ; 鼓 励 生 态 学 研 究 的 文 化 交 流, 建 立 一 个 具 有 前 瞻 性 的 国 际 生 态 学 我 们 建 议 :(1) 制 定 一 个 加 快 研 究 项 目 开 发, 便 于 开 展 大 规 模 试 验 数 据 收 集 以 及 把 研 究 与 解 决 方 案 结 合 起 来 的 开 拓 性 方 案 (2) 建 立 一 个 可 以 加 强 科 学 家, 管 理 者 和 决 策 人 员 之 间 交 流 的 渠 道 (3) 增 加 公 众 对 生 态 系 统 服 务 和 人 类 关 系 的 了 解 2002 年, 美 国 生 态 学 会 (ESA) 成 立 了 一 个 生 态 学 远 景 委 员 会, 旨 在 制 定 一 个 加 强 生 态 学 研 究 力 度 和 提 高 生 态 学 影 响 力 的 行 动 方 案 经 过 多 方 努 力, 这 个 委 员 会 于 2004 年 4 月 向 ESA 理 事 会 提 交 了 一 份 报 告 (www.esa.org/ecovisions), 报 告 归 纳 了 为 保 证 在 制 定 可 持 续 发 展 的 全 球 环 境 决 策 时 生 态 学 能 够 得 到 充 分 考 虑, 生 态 学 家 和 其 他 相 关 人 员 在 知 识 开 发 科 学 发 现 和 信 息 交 流 上 必 须 采 取 的 行 动 本 文 是 该 报 告 所 推 荐 的 行 动 计 划 的 简 要 总 结 在 上 世 纪 的 大 部 分 时 间 里, 生 态 学 家 对 自 然 的 认 识 大 都 来 自 于 对 地 球 上 很 少 受 到 人 类 干 扰 的 那 些 生 态 系 统 的 研 究 这 些 研 究 为 充 分 了 解 复 杂 的 生 态 关 系 积 累 了 丰 富 的 知 识, 并 且 为 研 究 人 类 对 生 态 系 统 的 影 响 做 好 了 准 备 最 近 的 生 态 学 研 究 倾 向 于 把 人 类 视 为 生 态 系 统 许 多 组 成 部 分 之 一, 人 类 不 仅 是 生 核 心 内 容 生 态 学 能 够, 而 且 必 须 在 确 保 一 个 人 与 环 境 共 存 的 地 球 可 持 续 发 展 的 过 程 中 起 更 大 的 作 用 实 施 一 个 开 拓 性 前 瞻 性 的 生 态 学 行 动 计 划, 获 取 必 要 的 知 识 来 保 护 恢 复 和 设 计 世 界 生 态 系 统 生 态 学 家 必 须 行 动 起 来, 让 生 态 学 在 环 境 决 策 中 发 挥 应 有 的 作 用 开 展 具 有 创 新 性 和 预 测 性 的 可 持 续 发 展 生 态 学 研 究, 鼓 励 文 化 交 流, 建 立 一 个 具 前 瞻 性 的 国 际 生 态 学 态 系 统 服 务 的 利 用 者, 而 且 还 是 生 态 系 统 变 化 的 动 因 同 时, 人 类 反 过 来 也 受 生 态 系 统 这 种 变 化 的 影 响 (Povilitis 2001; Turner et al. 2003) 这 个 看 法 是 有 道 理 的, 因 为 所 有 的 生 物 都 能 够 改 变 它 们 的 环 境 但 人 类 改 造 他 们 周 围 环 境 的 尺 度 肯 定 与 其 它 生 物 不 同 而 且, 当 人 类 预 感 到 明 天 会 发 生 变 化 时, 他 们 有 能 力 去 调 整 他 们 的 行 为 为 此, 在 生 态 学 范 畴 里, 我 们 的 思 维 将 从 强 调 人 类 是 自 然 界 的 入 侵 者 转 变 为 强 调 人 类 是 自 然 界 的 一 部 分 (Botkin 1990; Blondel 和 Vigne 1993; McDonnell 和 Pickett 1993; Redman 1999) 然 而, 我 们 的 目 光 必 须 看 得 更 远, 必 须 把 研 究 的 重 点 放 在 人 类 如 何 在 一 个 63

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 可 持 续 发 展 的 自 然 界 生 存 这 个 重 大 的 问 题 上 我 们 不 否 认 人 类 已 经 给 地 球 造 成 了 破 坏 性 的 影 响 事 实 上, 这 些 影 响 已 经 反 应 在 我 们 呼 吸 的 空 气 里, 我 们 饮 用 的 水 资 源 中 和 我 们 赖 以 获 取 食 物 和 居 住 的 陆 地 上 (Vitousek et al. 1997; Smith 2003) 面 对 自 然 资 源 过 度 开 发 和 人 口 急 剧 膨 胀 这 个 严 峻 的 事 实, 生 态 学 家 必 须 尽 最 大 努 力 为 我 们 这 个 拥 挤 的 地 球 做 好 科 学 工 作 (Palmer et al. 2004a) 根 据 目 前 的 预 测, 本 世 纪 末 地 球 人 口 将 达 到 80-110 亿 (Lutz et al. 2001; Cohen 2003) 推 进 可 持 续 发 展 生 态 学 研 究 已 刻 不 容 缓 什 么 是 拥 挤 地 球 生 态 学? 我 们 认 为, 拥 挤 地 球 生 态 学 是 一 门 所 有 的 研 究 人 员 都 积 极 地 与 公 众 和 政 策 制 定 者 打 交 道 的 科 学, 是 一 门 发 现 学 和 预 测 学 这 门 科 学 能 够 有 效 地 把 生 态 学 信 息 传 递 给 政 策 制 定 部 门, 力 图 创 建 一 个 可 持 续 发 展 的 世 界, 一 个 人 类 需 求 得 到 满 足 并 且 仍 然 能 够 维 持 地 球 生 命 的 体 系 (NRC 1999) 建 立 这 样 一 门 学 科 需 要 一 个 大 胆 而 积 极 主 动 的 战 略 计 划 这 个 战 略 计 划 必 须 建 立 在 如 下 4 个 信 条 上 : 第 一, 我 们 未 来 的 环 境 是 由 人 类 为 主 体, 由 人 类 有 意 或 无 意 管 理 的 生 态 系 统 所 组 成 第 二, 一 个 可 持 续 发 展 的 未 来 将 由 原 始 性, 恢 复 性 和 创 建 性 的 生 态 系 统 所 组 成 ( 图 1;Palmer et al. 2004a) 第 三, 生 态 学 必 须 是 将 来 制 定 可 持 续 发 展 决 策 过 程 中 的 一 个 重 要 组 成 部 分 第 四, 为 了 更 好 地 开 展 生 态 学 研 究 和 有 效 地 利 用 生 态 学 知 识, 科 学 家, 政 府, 企 业 界 和 公 众 必 须 在 区 域 乃 至 全 球 范 围 内 结 成 前 所 未 有 的 合 作 关 系 保 障 一 个 可 持 续 发 展 的 未 来 和 开 展 相 应 的 科 学 研 究 是 生 态 学 界 的 共 识 (Turner et al. 1990; Lubchenco 1998; Levin 1999; Clark et al. 2001; Clark 和 Dickson 2003), 也 是 ESA 十 多 年 来 一 个 为 之 奋 斗 的 明 确 的 目 标 (Lubchenco et al. 1991) 尽 管 如 此, 对 于 如 何 才 能 够 实 现 可 持 续 发 展, 我 们 目 前 还 没 有 一 个 明 确 的 指 导 计 划 (Kates et al. 2001; Cash et al. 2003) 因 此, 全 球 生 态 学 同 仁 必 须 更 加 积 极 地 负 起 与 公 众 和 政 策 制 定 者 合 作 这 一 独 特 的 责 任, 同 时 把 研 究 重 点 转 移 到 在 人 口 增 长 的 同 时 如 何 维 持 自 然 服 务 上 来 图 1: 生 态 设 计 的 一 个 范 例 : 为 大 城 市 提 供 饮 用 水 的 荷 兰 沿 海 沙 丘 里 的 人 工 湖 因 此, 我 们 强 调 生 态 可 持 续 发 展 的 必 要 性, 倡 导 运 用 生 态 学 知 识 来 推 进 可 持 续 发 展, 以 达 到 在 维 持 全 球 生 态 系 统 正 常 运 转 的 同 时, 满 足 人 类 日 益 增 长 的 需 求 ( 图 2) 尽 管 仅 仅 依 靠 科 学 还 不 可 能 解 决 下 一 世 纪 人 类 面 临 的 问 题, 但 是, 生 态 学 家 所 获 得 的 知 识 和 开 辟 的 合 作 途 径 可 以 为 创 造 一 个 更 加 可 持 续 发 展 的 未 来 作 出 重 要 的 贡 献 64

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 加 强 区 域 性 和 全 球 性 合 作 生 态 学 从 来 就 是 一 门 综 合 性 学 科 然 而, 生 态 学 家 与 其 它 学 科 的 科 学 工 作 人 员, 非 科 学 工 作 人 员 的 合 作 以 至 国 际 合 作 仍 然 大 有 可 为 这 些 合 作 不 但 能 够 促 进 科 学 发 展, 还 能 够 影 响 政 策 的 制 定 和 公 众 的 态 度 由 于 美 国 政 治 和 财 富 的 国 际 影 响, 及 其 向 全 球 排 放 和 扩 散 的 大 量 的 污 染 物, 美 国 政 府 和 美 国 生 态 学 家 对 结 成 这 种 合 作 伙 伴 关 系 负 有 特 别 的 责 任 (UNEP 1999) 国 际 地 圈 - 生 物 圈 计 划 (International Geosphere-Biosphere Programme, IGBP) 是 较 早 开 展 的 国 际 合 作 项 目 之 一 该 计 划 组 织 不 同 学 科 和 不 同 国 家 的 科 学 家, 通 过 全 球 性 协 作, 共 同 研 究 全 球 环 境 问 题 几 个 目 前 的 国 际 合 作 项 目 也 在 仿 效 类 似 模 式 另 一 个 国 际 合 作 项 目 是 千 年 生 态 系 统 评 估 项 目 (Millennium Ecosystem Assessment,MA), 这 个 项 目 2001 年 由 联 合 国 秘 书 长 安 南 提 出, 目 的 是 为 政 策 制 定 部 门 和 公 众 提 供 生 态 系 统 变 化 的 科 学 信 息 (MA 2003) 另 一 个 例 子 是 恢 复 联 盟 (Resilience Alliance,2004), 这 是 一 个 为 管 理 社 会 - 生 态 系 统 寻 找 理 论 依 据 和 解 决 方 法 的 研 究 项 目 图 2: 学 生 和 社 区 负 责 人 在 马 里 兰 州 的 肯 斯 顿 一 个 雨 园 (Rain Garden) 种 植 树 苗 这 些 雨 园 对 进 入 土 壤 的 雨 水 进 行 过 滤, 从 而 降 低 排 入 集 雨 区 和 河 溪 径 流 所 含 的 养 分 和 污 染 物 生 态 学 家, 企 业 界, 政 府 机 构 和 民 间 团 体 迫 切 需 要 在 区 域 和 国 际 层 面 上 进 一 步 合 作 产 业 活 动 对 环 境 影 响 很 大 但 是, 如 果 企 业 管 理 阶 层 拥 有 足 够 的 生 态 学 知 识, 产 业 活 动 也 可 以 帮 助 维 持 生 态 系 统, 例 如 对 废 物 进 行 处 理 或 使 用 对 环 境 影 响 较 小 的 化 学 物 质 (Loucks et al. 1999) 环 境 经 济 理 事 会 (Council for Environmentally Responsible Economies, CERS) 最 近 发 表 了 一 份 报 告, 报 告 分 析 了 世 界 上 20 个 最 大 的 温 室 气 体 排 放 企 业 对 气 候 和 经 济 的 影 响 (Cogan 2003) 此 外, 报 告 还 列 出 一 份 如 何 降 低 企 业 对 大 气 污 染 的 行 动 清 单 清 单 上 列 出 的 除 污 项 目 都 是 各 个 企 业 力 所 能 及 的 生 态 学 家 可 以 直 接 参 与 企 业 的 环 境 治 理 或 接 受 企 业 感 兴 趣 的 研 究 项 目, 在 环 境 保 护 和 生 态 恢 复 过 程 中 扮 演 一 个 积 极 的 角 色 与 政 府 机 构 的 合 作 同 等 重 要 负 责 自 然 资 源 和 环 境 管 理 的 政 府 机 构 需 要 科 学 资 料 和 科 研 资 源 ( 研 究 人 员 实 验 设 备 和 测 量 仪 器 等 ) 来 开 展 新 的 项 目 例 如, 为 实 施 濒 危 物 种 法 案, 有 关 机 构 需 要 生 态 学 家 提 供 专 门 的 生 态 学 资 料 和 了 解 目 前 存 在 的 差 距 (Levy 2003) 65

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 象 全 欧 生 物 和 陆 地 景 观 多 样 化 计 划 这 样 的 跨 国 项 目 代 表 了 一 种 政 府 和 非 政 府 机 构 之 间 创 新 的 合 作 关 系 这 种 合 作 关 系 依 靠 科 学 政 策 和 经 济 来 保 护 生 物 多 样 性 在 不 久 的 将 来 必 定 会 有 更 多 的 科 学 家 和 科 研 机 构 参 与 这 些 政 府 项 目 生 态 学 家 应 该 设 身 处 地 的 为 企 业 家 着 想, 将 自 己 置 身 于 一 个 变 化 迅 速 和 压 力 重 重 的 市 场 里, 考 虑 如 何 促 进 战 略 性 的 合 作 和 迅 速 反 应, 这 是 科 学 参 与 环 境 决 策 成 功 的 关 键 我 们 的 策 略 是 多 样 灵 活 和 广 泛 包 容 我 们 必 须 积 极 寻 找 新 的 合 作 伙 伴, 改 变 我 们 本 身 的 文 化 习 俗, 从 而 有 利 于 实 行 创 新 实 际 上, 生 态 学 家 就 象 一 个 面 临 着 巨 大 挑 战 的 企 业, 如 果 成 功 了, 回 报 将 无 可 估 量 与 其 它 成 功 的 企 业 一 样, 我 们 必 须 勇 于 改 革 迅 速 组 合 与 时 俱 进 行 动 计 划 为 了 解 决 人 口 膨 胀 所 带 来 的 一 系 列 环 境 问 题, 我 们 必 须 紧 密 合 作, 加 速 发 展 一 门 创 新 的 生 态 学 为 此, 我 们 确 定 了 三 个 优 先 领 域 的 行 动 计 划 执 行 这 些 计 划 必 须 依 靠 新 的 思 维 方 式 新 的 合 作 关 系 和 新 的 技 术 方 法 这 些 计 划 的 完 成, 可 使 我 们 对 保 护 性, 恢 复 性 和 创 新 性 的 生 态 系 统 有 更 进 一 步 的 认 识 对 生 态 学 认 识 的 深 化 和 与 其 它 学 科 交 流 的 加 强 可 使 我 们 在 可 持 续 发 展 的 决 策 过 程 中 起 到 关 键 的 作 用 1. 为 科 学 决 策 提 供 生 态 学 信 息 目 前, 生 态 学 家 和 生 态 学 在 许 多 决 策 过 程 中 起 到 的 作 用 十 分 有 限 生 态 学 知 识 对 公 众 日 常 生 活 的 影 响 也 十 分 微 弱 同 时, 对 政 府 机 构 在 自 然 资 源 生 态 恢 复 技 术 开 发 和 环 境 风 险 管 理 等 方 面 所 采 取 的 行 动, 公 众 也 极 少 运 用 生 态 学 知 识 进 行 监 督 越 来 越 多 的 事 实 表 明, 当 科 学 家, 政 策 制 定 者 和 公 众 进 行 对 话 时, 往 往 能 够 作 出 比 较 好 的 决 策 没 有 生 态 学 家 参 与 制 定 的 决 策 是 令 人 担 忧 的 优 先 行 动 1 扩 大 生 态 学 对 全 球 可 持 续 发 展 决 策 的 影 响 创 建 一 个 国 际 生 态 学 执 行 中 心 网, 用 以 加 强 研 究 管 理 和 政 策 制 定 人 员 间 的 合 作 关 系, 积 极 开 发 新 的 生 态 信 息, 并 且 把 信 息 传 递 给 相 关 学 科 和 使 用 人 员 这 些 中 心 将 与 来 自 不 同 领 域 的 科 学 家 和 管 理 人 员 一 起 通 过 研 讨 会 特 别 项 目 互 联 网 和 出 版 物 等 方 式 探 讨 解 决 区 域 性 和 全 球 性 的 政 策 和 管 理 问 题 的 方 法 在 世 界 主 要 政 治 中 心 ( 华 盛 顿, 伦 敦, 莫 斯 科 和 北 京 等 ) 设 立 正 式 的 迅 速 反 应 队 伍, 对 可 能 会 对 生 态 可 持 续 发 展 有 重 大 影 响 的 法 律 行 政 和 其 它 政 府 提 案 进 行 评 估, 为 未 决 的 立 法 项 目 和 法 规 提 供 咨 询 服 务 和 作 证 增 加 各 国 政 府 机 构 中 生 态 学 工 作 人 员 的 数 量 这 些 人 员 的 职 责 是 负 责 或 参 与 可 持 续 发 展 环 境 政 策 的 制 定 为 了 让 更 多 的 人 了 解 全 球 生 态 可 持 续 发 展 对 他 们 及 其 下 一 代 人 生 活 的 影 响, 我 们 必 须 通 过 互 联 网 电 视 广 播 和 报 章 杂 志 进 行 大 规 模 的 宣 传, 使 生 态 学 深 入 人 心 在 幼 稚 园, 小 学, 中 学 和 大 学 里 设 立 由 国 际 协 调 的 生 态 学 课 程 讲 授 生 态 可 持 续 发 展 的 现 代 概 念 和 进 展 改 善 教 学 质 量 和 提 高 学 习 效 果 重 点 必 须 放 在 生 态 学 教 育 工 作 者 的 职 业 培 训 上, 做 到 师 资 队 伍 多 样 化, 加 强 教 育 研 究 同 时, 与 公 众 非 赢 利 组 织 宗 教 团 体 合 作, 更 好 地 把 生 态 学 融 入 他 们 的 科 学 普 及 和 公 共 教 育 工 作 之 中 五 年 多 前,Bazzaz 和 其 他 几 位 著 名 的 生 态 学 家 (1998) 号 召 所 有 的 科 学 家 积 极 参 与 解 66

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 决 人 类 的 困 境 传 统 的 观 点 认 为, 一 个 优 秀 科 学 家 只 做 两 件 事 :(1) 从 事 一 流 的 科 学 研 究 ; (2) 发 表 研 究 成 果 然 而,Bazzaz 等 认 为, 所 有 的 科 学 家 都 必 须 从 事 第 三 种 活 动 : 向 公 众, 尤 其 是 纳 税 人 宣 传 生 态 学 的 重 要 性 生 态 学 家 在 普 及 生 态 学 知 识 时 一 方 面 要 积 极 主 动, 另 一 方 面 还 要 听 取 公 众 意 见 和 回 答 公 众 所 提 出 的 问 题 生 态 学 不 总 是 回 答 的 了 用 户 提 出 的 所 有 问 题, 因 为 对 用 户 的 需 求 我 们 并 不 完 全 了 解, 或 者 是 由 于 有 些 问 题 还 没 有 引 起 科 学 界 足 够 的 重 视 结 果, 生 态 学 并 不 是 时 时 处 处 有 用 武 之 地 (Cash et al. 2003) 因 而 即 使 有 时 生 态 学 家 能 够 为 解 决 某 一 问 题 做 些 基 本 工 作, 也 会 被 拒 之 门 外 这 种 状 况 可 以 改 善, 但 是 需 要 在 国 内 和 国 际 上 寻 找 新 的 研 究 方 向 和 生 态 信 息 交 流 途 径 单 纯 的 科 学 研 究 已 经 远 远 不 能 满 足 时 代 的 要 求 我 们 必 须 把 生 态 学 知 识 传 递 给 政 策 制 定 者 和 公 众, 必 须 把 科 学 研 究 转 化 为 行 动 (Cash et al. 2003) 要 做 到 这 一 点, 仅 仅 依 靠 有 效 的 信 息 交 流 是 不 够 的 我 们 需 要 一 个 包 括 广 泛 宣 传 在 内 的 行 动 计 划, 以 增 加 公 众 对 可 持 续 发 展 的 了 解, 使 公 众 懂 得 可 持 续 发 展 怎 样 影 响 他 们 现 在 和 未 来 的 生 活 质 量 此 外, 我 们 必 须 设 立 一 项 长 期 的 大 规 模 公 共 教 育 计 划, 以 使 生 态 学 能 够 产 生 深 远 的 影 响 为 了 使 我 们 的 后 代 在 制 定 决 策 时 拥 有 足 够 的 生 态 学 知 识 正 确 的 态 度 和 技 能, 生 态 学 教 育 显 得 尤 其 重 要 生 态 学 教 育 工 作 者 对 生 态 可 持 续 性 必 须 有 深 刻 的 认 识 我 们 建 议 把 生 态 可 持 续 发 展 作 为 各 国 各 个 州 或 省 规 定 的 教 学 规 范 课 程 或 教 学 计 划 (Berkowitz 1997;Slingsby 和 Barker 1998) 2. 推 进 创 新 性 和 预 测 性 的 生 态 学 研 究 开 发 和 传 播 新 的 生 态 学 知 识 对 制 定 生 物 圈 可 持 续 发 展 方 案 具 有 重 大 意 义 现 代 生 态 学 研 究 范 围 很 广, 从 生 态 系 统 中 生 命 和 无 生 命 组 份 的 分 子 生 物 学 分 析 到 全 球 的 宏 观 研 究 等 (Thompson et al. 2001) 尽 管 如 此, 生 态 学 对 自 然 的 认 识 仍 然 落 后 于 地 球 变 化 的 幅 度 和 速 度 (Vitousek 1994; Lubchenco 1998; NRC 2001) 只 有 迅 速 把 预 测 创 新 分 析 和 跨 学 科 的 研 究 框 架 建 立 起 来, 我 们 才 能 够 把 影 响 生 态 功 能 的 复 杂 关 系 ( 包 括 人 类 对 生 态 过 程 的 影 响 和 反 馈 ) 了 解 清 楚 建 立 这 种 框 架 需 要 相 关 的 基 础 设 备 产 品 和 服 务 等 配 套 设 施 这 样 才 能 够 大 大 提 高 设 计 和 开 展 新 的 研 究 项 目 多 层 性 数 据 分 析 和 向 公 众 解 释 复 杂 生 态 信 息 的 能 力 各 种 人 力 物 力 和 财 力 资 源 应 该 用 在 开 发 新 的 研 究 方 法 改 善 环 境 传 感 技 术 试 验 设 计 定 量 分 析 和 监 测, 跨 学 科 研 究 和 信 息 管 理 及 其 优 先 行 动 2 生 态 可 持 续 发 展 的 创 新 性 和 预 测 性 研 究 重 点 推 广 上 来 ( 图 3) 为 了 实 现 可 持 续 发 展 生 态 学 研 究 的 四 大 目 标, 我 们 必 须 全 力 以 赴, 把 握 每 一 个 机 会 我 们 必 须 在 2 个 创 新 项 目, 为 了 达 到 这 个 目 标, 我 们 建 议 1 个 现 有 研 究 中 心 ( 国 家 生 态 分 析 和 综 合 中 心,NCEAS) 制 定 一 个 推 进 生 态 可 持 续 发 展 性 研 和 1 个 新 的 研 究 中 心 之 间 紧 密 协 调 ( 图 4) 目 的 是 促 进 研 究 的 计 划 ( 框 注 2) 这 个 计 划 涉 及 究 项 目 的 开 发 ( 综 合 研 究 项 目 ), 大 型 试 验 和 数 据 收 集 ( 基 新 的 研 究 项 目 新 的 研 究 中 心 和 一 础 设 施 网 ), 数 据 综 合 (NCEAS) 和 科 学 研 究 与 解 决 方 案 的 个 现 有 的 研 究 中 心 间 的 周 密 协 调 : 结 合 ( 生 态 执 行 中 心 ) (1) 引 进 最 新 和 最 好 的 综 合 性 生 态 对 突 破 性 的 研 究 成 果, 新 仪 器 和 新 技 术 的 发 明 给 予 奖 学 研 究 技 术 和 仪 器 设 备 ;(2) 成 立 励 奖 励 制 度 能 够 催 化 性 地 推 动 生 态 学 研 究 的 发 展 一 个 全 国 性 的 生 态 观 察 网 ( 例 如, 举 行 一 年 一 度 的 生 态 学 挑 战 竞 赛 挑 战 内 容 包 括 可 持 国 家 生 态 观 测 网,NEON, 高 校 水 续 发 展, 生 态 恢 复, 或 生 态 学 研 究 方 法 等 这 些 挑 战 可 能 利 发 展 基 金 会 CUAHSI) 和 国 际 性 导 致 新 技 术, 新 分 析 方 法, 新 模 型 和 新 试 验 设 计 的 诞 生 的 区 域 生 态 观 测 网 国 家 生 态 观 测 67

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 网 和 国 际 生 态 观 测 网 可 以 为 解 决 关 键 的 生 态 学 问 题 提 供 必 要 的 研 究 基 础 设 施 ;(3) 扩 大 与 美 国 科 学 基 金 会 所 属 的 国 家 生 态 分 析 和 综 合 中 心 (NCEAS) 的 合 作, 推 进 生 态 信 息 学 ;(4) 创 建 一 个 国 际 生 态 对 策 执 行 中 心 网 络, 以 将 生 态 学 的 整 合 知 识 融 入 政 策 和 管 理 种 去 以 上 计 划 的 4 个 组 成 部 分 应 该 有 国 际 性 的 研 究 范 围 和 共 同 参 与 这 种 研 究 项 目 导 向 和 中 心 的 结 合 将 为 研 究 人 员 提 出 的 问 题 和 理 论 的 应 用 研 究 提 供 机 会 和 服 务 ( 图 4) 图 3: 生 态 学 家 开 始 使 用 遥 控 技 术 收 集 环 境 信 息 图 为 一 种 由 NASA/JPL 研 制 的 遥 感 平 台 正 在 Sevilleta 长 期 生 态 研 究 站 监 测 一 种 灌 木 群 落 的 微 气 候 一 个 遥 感 平 台 装 有 6 个 环 境 传 感 器 ( 光 照, 气 温, 空 气 湿 度, 土 壤 温 度, 两 种 深 度 的 土 壤 湿 度 ), 并 且 可 以 通 过 无 线 通 讯 把 遥 感 数 据 传 送 给 附 近 的 遥 感 平 台 母 平 台 收 到 子 平 台 的 信 息 后 再 转 送 到 一 个 手 提 电 脑, 然 后 直 接 把 信 息 贴 到 网 上 (http://sev.lternet.edu/research/sweets/index.html) 此 外, 我 们 还 必 须 采 取 其 它 措 施 来 推 动 生 态 学 研 究 ( 框 注 2) 鼓 励 和 奖 励 研 究 创 新 是 科 学 发 展 的 巨 大 动 力, 生 态 学 也 不 例 外 为 了 鼓 励 生 态 学 家 在 研 究 中 发 挥 他 们 的 创 造 力, 我 们 必 须 建 立 奖 励 制 度 和 采 取 新 的 刺 激 手 段, 特 别 是 应 该 奖 励 那 些 对 可 持 续 发 展 研 究 作 出 重 要 贡 献 的 生 态 学 家 生 态 协 调 中 心 加 强 管 理 人 员, 政 策 制 定 者 和 研 究 人 员 的 协 调 综 合 生 态 研 究 项 目 生 态 研 究 基 础 设 施 网 开 拓 新 思 路, 提 供 技 术 服 务 和 鼓 励 开 发 新 的 研 究 手 段 支 持 现 有 和 未 来 的 研 究 项 目 和 联 网 实 验 ( 例 如,NSF 生 态 水 文 和 海 洋 观 察 站 ) 国 家 生 态 分 析 与 综 合 中 心 分 析 和 归 纳 数 据, 确 定 未 来 全 球 的 研 究 重 点 和 促 进 信 息 的 开 发 和 使 用 68

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 图 4: 发 展 生 态 可 持 续 性 的 4 个 组 成 部 分 一 个 研 究 项 目 可 以 从 所 有 的 组 分 得 益, 或 根 据 需 要, 可 以 从 任 何 组 分 进 入 和 离 开 这 个 结 构 为 满 足 各 种 研 究 和 实 施 的 需 要 创 造 了 一 个 高 度 灵 活 的 资 源 库 ( 基 础 设 施 产 品 和 服 务 )( 见 Palmer et al. 2004b) 最 后, 为 了 推 进 具 有 预 测 性 和 创 新 性 的 可 持 续 发 展 研 究, 我 们 必 须 提 高 数 据 标 准 化 综 合 归 档 和 共 享 的 能 力 生 态 学 分 析 和 管 理 决 策 常 常 需 要 各 种 数 据 遗 憾 的 是, 大 部 分 环 境 信 息 储 存 分 散, 很 难 整 合 而 且, 将 数 据 集 中 整 理 模 型 化 便 于 综 合 分 析 和 全 球 检 索 的 工 具 很 少 但 是, 一 场 促 进 知 识 表 达 的 信 息 技 术 革 命 已 经 开 始 (Atkins 2003) 这 场 信 息 技 术 革 命 对 生 态 学 来 说 也 是 必 不 可 少 的 通 过 改 善 数 据 输 入 和 提 取 改 进 分 析 手 段 大 型 数 据 标 准 化 和 环 境 数 据 自 由 使 用, 我 们 有 可 能 进 行 更 复 杂 的 生 态 学 数 据 的 分 析 和 综 合 空 间 科 学 电 子 通 讯 和 财 经 市 场 等 领 域 已 经 从 信 息 管 理 的 迅 猛 发 展 中 获 益 匪 浅 生 态 学 必 须 迈 出 同 样 的 步 伐 优 先 行 动 3 促 进 文 化 交 流, 建 立 一 个 具 有 前 瞻 性 的 国 际 生 态 学 为 了 促 进 全 球 生 态 信 息 的 共 享, 建 议 成 立 一 个 生 态 学 会 的 全 球 联 合 会, 加 强 合 作 和 建 立 从 国 际 一 流 的 非 英 语 生 态 学 刊 物 翻 译 重 要 文 献 或 从 英 语 类 的 译 成 其 它 文 字 的 正 规 机 制 制 定 一 个 全 球 生 态 学 的 国 际 议 程 举 行 跨 学 科 和 专 题 国 际 会 议, 讨 论 诸 如 生 物 多 样 性 公 约 和 气 候 变 化 的 政 府 间 组 织 (IPCC) 所 需 要 的 生 态 学 知 识 这 些 会 议 的 内 容 应 该 侧 重 于 可 持 续 发 展 科 学 建 立 一 个 国 际 青 年 生 态 学 家 研 究 的 学 术 团 体 设 立 类 似 于 罗 兹 (Rhodes) 和 盖 茨 (Gates) 学 者 的 国 际 生 态 学 者 计 划, 派 遣 研 究 生 和 博 士 后 到 其 它 实 验 室 从 事 科 学 研 究 和 参 加 学 术 会 议 我 们 特 别 建 议 举 行 一 年 一 度 的 研 究 生 国 际 会 议, 与 会 者 应 包 括 来 自 发 达 和 发 展 中 国 家 的 研 究 生, 其 中 至 少 一 半 不 是 美 国 公 民 设 立 一 个 提 高 合 作 水 平 的 培 训 计 划 让 拥 有 丰 富 合 作 经 验 的 生 态 学 家 和 社 会 学 家 共 同 制 定 培 训 计 划 和 进 行 培 训 培 训 内 容 主 要 是 关 于 成 功 合 作 的 艺 术 ( 诸 如 成 功 合 作 入 门 等 ) 鼓 励 享 有 国 际 声 誉 的 生 态 学 刊 物 和 国 际 会 议 积 极 进 行 改 革, 把 重 点 转 移 到 区 域 性 和 全 球 性 的 跨 学 科 研 究 和 应 用 科 学 上 来 由 科 学 家 管 理 者 和 企 业 界 主 要 负 责 人 一 起 重 新 评 价 对 杰 出 研 究 成 果 的 奖 励 办 法 而 且, 建 议 由 国 家 或 皇 家 科 学 院 研 制 一 个 加 速 现 有 奖 励 制 度 改 革 的 计 划 通 过 与 其 它 国 家 的 姐 妹 学 会 建 立 合 作 伙 伴 关 系 和 聘 用 少 数 民 族 出 身 的 研 究 人 员, 促 进 种 族 和 性 别 的 多 样 化 和 公 平 性 3. 推 进 文 化 转 型, 创 建 前 瞻 性 国 际 性 的 生 态 学 生 态 学 研 究 已 经 把 重 点 转 移 到 多 学 科 合 作 和 综 合 分 析 上 来 (NSF 2003) 但 是, 生 态 学 家 必 须 提 高 自 己 传 递 信 息 的 能 力, 以 帮 助 社 会 了 解 和 解 决 环 境 问 题 我 们 只 有 通 过 变 革 才 能 够 做 到 这 一 点 生 态 学 家 将 来 必 须 另 辟 新 路, 强 化 奖 励 制 度, 与 其 它 学 科 和 新 的 合 作 伙 伴 进 行 广 泛 交 流 我 们 必 须 认 识 到, 生 态 学 研 究 人 员, 管 理 人 员 和 民 众 都 是 同 等 的 合 作 伙 伴 对 科 研 人 员 我 们 必 须 建 立 一 个 统 一 的 评 价 标 准 只 有 明 了 合 作 成 功 的 原 因, 建 立 一 个 多 样 化 的 研 究 团 队 和 使 生 态 学 研 究 国 际 化, 生 态 学 才 能 够 脱 胎 换 骨, 更 上 一 层 楼 ( 框 注 3) 我 们 必 须 把 拥 有 不 同 特 长 的 人 组 织 起 来, 共 同 解 决 各 种 环 境 问 题 组 建 团 队 要 迅 速, 69

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 并 且 要 包 括 从 来 没 有 与 我 们 合 作 过 的 人 这 些 团 队 必 须 能 够 在 短 时 间 内 解 决 问 题, 至 少 能 够 提 出 几 个 解 决 方 案 许 多 人 都 意 识 到 合 作 对 生 态 学 来 说 是 非 常 重 要 的 但 是, 很 少 人 知 道 跨 学 科 的 合 作 从 何 而 来, 如 何 开 始, 何 时 和 为 何 能 够 ( 或 不 能 够 ) 成 功 (Rhoten 2003) 事 实 上, 社 会 学 家 已 经 指 出, 生 态 学 不 管 在 技 术 基 础 上, 还 是 在 社 会 环 境 上 都 没 有 为 合 作 做 好 准 备 (Olson 和 Olson 2000) 就 科 学 发 展 而 言, 合 作 和 训 练 手 段 与 技 术 基 础 同 等 重 要 我 们 必 须 弄 清 楚 成 功 的 合 作 依 靠 的 是 什 么, 不 断 地 对 现 有 的 生 态 学 研 究 人 员 进 行 培 训, 同 时 为 青 年 生 态 学 家 创 造 条 件, 让 更 多 训 练 有 素 的 新 人 走 进 生 态 学 研 究 大 门 生 态 学 研 究 的 合 作 必 须 超 越 国 界 毕 竟, 环 境 与 可 持 续 发 展 问 题 是 国 际 性 和 跨 学 科 的 问 题 实 际 上, 生 态 学 国 际 化 已 经 开 始 了 16% 的 ESA 会 员 居 住 在 境 外, 代 表 80 多 个 国 家 (ESA 2003) 但 是, 我 们 必 须 在 研 究, 管 理 和 企 业 界 之 间 进 行 国 际 合 作 例 如, 成 立 于 1989 年 的 欧 洲 海 岸 保 护 联 合 会 (Europe Union for Coastal Conservation, EUCC), 会 员 来 自 40 个 国 家, 是 欧 洲 最 大 的 海 岸 管 理 者 和 专 家 网 EUCC 的 宗 旨 是 把 科 学 家 环 境 和 海 岸 管 理 计 划 和 政 策 制 定 人 员 调 动 起 来, 共 同 保 护 欧 洲 海 岸 近 年 来,EUCC 还 把 生 物 多 样 性 保 护 列 入 海 岸 发 展 计 划 之 中 生 态 学 必 须 经 得 起 可 持 续 发 展 的 挑 战 这 些 挑 战 表 现 在 气 候 变 化 物 种 入 侵 渔 业 资 源 枯 竭 和 水 土 流 失 等 (NRC 1999) 但 是, 大 部 分 生 态 学 研 究 在 时 间 和 空 间 尺 度 上 仍 然 受 到 很 大 限 制, 许 多 专 业 学 会 和 学 术 机 构 的 研 究 方 向 仍 然 非 常 狭 窄, 从 而 妨 碍 了 区 域 性 和 全 球 性 科 学 问 题 的 解 决 我 们 必 须 积 极 主 动 地 和 环 境 学 家 合 作 交 流 为 了 加 强 信 息 交 流 和 开 展 生 态 可 持 续 发 展 领 域 的 国 际 研 究, 我 们 必 须 制 定 一 个 跨 国 议 程 这 个 议 程 必 须 保 证 生 态 学 信 息 的 使 用 不 受 语 言 基 础 设 施 和 专 业 水 平 的 限 制 结 论 : 开 创 生 态 学 研 究 的 新 纪 元 生 态 学 家 长 期 从 事 对 原 始 系 统 的 研 究 工 作 研 究 重 点 的 转 移 意 味 着 我 们 把 基 础 和 应 用 研 究 的 优 先 领 域 放 在 可 持 续 发 展 的 生 态 系 统 和 人 类 的 关 系 上, 也 意 味 着 生 态 学 家 必 须 承 担 更 大 的 责 任 在 预 测 未 来 研 究 需 求 和 运 用 生 态 学 知 识 解 决 环 境 问 题 时, 与 公 众 企 业 家 政 策 制 定 者 和 资 源 管 理 人 员 有 效 的 交 流 是 非 常 重 要 的 由 于 全 球 人 口 的 迅 速 增 长 自 然 资 源 减 少 和 环 境 污 染, 作 为 生 态 学 家 的 我 们 必 须 立 即 行 动 起 来 未 来 的 发 展 要 求 生 态 学 家 不 仅 仅 是 一 流 的 研 究 人 员, 而 且 必 须 在 决 策 制 定 过 程 中 发 挥 重 要 作 用 我 们 再 也 不 能 够 指 望 由 那 些 对 生 态 学 一 窍 不 通 的 人 来 开 发 生 态 学 解 决 问 题 的 集 体 智 慧 致 谢 本 文 根 据 ESA 生 态 学 远 景 委 员 会 (www.esa.org/ecovisions) 成 员 的 研 究 结 果 写 成 我 们 感 谢 P. Matson 对 本 项 目 的 鼓 励 ; 感 谢 ESA 理 事 会 和 总 部 的 支 持 资 助 来 源 于 Andrew W. Mellon 基 金 会 David 和 Lucile Packard 基 金 会 美 国 环 境 保 护 署 美 国 自 然 科 学 基 金 会 国 家 海 洋 与 大 气 局 美 国 地 质 调 查 和 美 国 农 业 部 很 多 ESA 会 员 通 过 我 们 的 在 线 调 查 和 在 乔 治 亚 州 萨 万 那 市 举 行 的 2003 年 年 会 时 提 出 了 大 量 很 有 参 考 价 值 的 意 见 一 些 民 间 学 术 团 体, 联 邦 政 府 机 构 和 企 业 界 人 士 也 提 出 了 许 多 重 要 建 议 最 后,F. Powledge 在 写 作 上 提 供 许 多 帮 助 在 此 一 并 表 示 衷 心 谢 意 ( 古 滨 河 译 ) 70

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 参 考 文 献 Atkins DE, Droege KK, Feldman SI, et al. 2003. Revolutionizing science and engineering through cyberinfrastructure. Report of the National Science Foundation blue ribbon advisory panel on cyberinfrastructure. www.cise.nsf.gov/sci/reports/. Bazzaz F, Ceballos G, Davis M, et al. 1998. Ecological science and the human predicament. Science 282: 879. Berkowitz AR, Nilon CH, and Hollweg KS (Eds.) 2003. Understanding urban ecosystems: a new frontier for science and education. 8th Cary Conference (1999): Institute of Ecosystem Studies. New York, NY.. Springer-Verlag. Blondel J and Vigne JD. 1993. Space time and man as determinants of diversity of birds and mammals in the Mediterranean region. In: Ricklefs RE and Schulter D (Eds). Species diversity in ecological communities. Chicago, IL: Chicago University Press. Botkin DB. 1990. Discordant harmonies: a new ecology for the twenty-first century. New York, NY: Oxford University Press. Cash DW, Clark WC, Alcock F, et al. 2003. Knowledge systems for sustainable development. Science and Technology for Sustainable Development Special Feature. P Natl Acad Sci USA 100: 8086 91. Clark WC and Dickson NM. 2003. Sustainability science: the emerging research program. P Natl Acad Sci USA 100: 8059 61. Clark JS, Carpenter SR, Barber M, et al. 2001. Ecological forecasts: an emerging imperative. Science 293: 657 60. Cogan DG. 2003. Corporate governance and climate change: making the connection. A CERES Sustainable Governance Project Report, prepared by the Investor Responsibility Research Center (IRRC). Washington, DC: IRRC, and Boston, MA: CERES. Cohen J. 2003. Human population: the next half-century. Science 302: 1172 75. Ecological Society of America. 2003. Annual Report. Ecological Society of America. Kates RW, Clark WC, Corell R, et al. 2001. Sustainability science. Science 292: 641 42. Levin S. 1999. Fragile dominion: complexity and the commons. Reading, MA: Perseus Books. Levy S. 2003. Turbulence in the Klamath River basin. Bioscience 53: 315 20. Loucks OL and Gorman RF. 2004. Regional ecosystem services and the rating of investment opportunities. Front Ecol Environ 2: 207 16. Loucks OL, Erekson OH, Bol JW, et al. 1999. Sustainability perspectives for resources and business. Boca Raton, FL: Lewis Publishers. Lubchenco J. 1998. Entering the century of the environment: a new social contract for science. Science 279: 491 97. Lubchenco J, Olson AM, Brubaker LB, et al. 1991. The Sustainable Biosphere Initiative: an ecological research agenda: a report from the Ecological Society of America. Ecology 72: 371 412. Lutz W, Sanderson W, and Scherbov S. 2001. The end of population growth. Nature 412: 543 45. McDonnell MA and Pickett STA (Eds.) 1993. Humans as components of ecosystems: the ecology of subtle human effects and populated areas. New York, NY: Springer-Verlag. 71

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3(1):4-11 Millennium Ecosystem Assessment. 2003. Ecosystems and human well-being. Washington, DC: Island Press. www.millenniumassessment.org/en/index.aspx. National Research Council Board on Sustainable Development. 1999. Our common journey, a transition toward sustainability.washington, DC: National Academy Press. MA Palmer et al. Ecology for the 21st century. National Research Council. 2001. Grand challenges in environmental sciences. Washington, DC: National Academy Press. National Science Foundation. 2003. Complex environmental systems: synthesis for earth, life and society in the 21st century. National Science Foundation AC-ERE. Olson GM and Olson JS. 2000. Distance matters. Special issue: new agendas for human-computer interaction. Human-Computer Interaction 15: 139 78. Palmer MA, Bernhardt E, Chornesky E, et al. 2004a. Ecology for a crowded planet. Science 304: 1251 52. Palmer MA, Bernhardt E, Chornesky E, et al. 2004b. Ecological science and sustainability for a crowded planet: 21st century vision and action plan for the Ecological Society of America. www.esa.org/ecovisions. Parson W. 2001. Practical perspective: scientists and politicians: the need to communicate. Public Underst Sci 10: 303 14. Povilitis T. 2001. Toward a robust natural imperative for conservation.conserv Biol 15: 533 35. Redman CL. 1999. Human impact on ancient environments. Tucson, AZ: University of Arizona Press. Resilience Alliance. 2004. www.resalliance.org/ev_en.php. Rhoten D. 2003. A multi-method analysis of the social and technical conditions for interdisciplinary collaboration. Final Report, National Science Foundation BCS-0129573. Slingsby D and Barker S. 1998. From nature table to niche: curriculum progression in ecological concepts. Int Sci Educ 20: 479 86. Smith HJ. 2003. The shape we re in. Science 302: 1681. Thompson JN, Reichman OJ, Morin PJ, et al. 2001. Frontiers of ecology. BioScience 51: 15 24. Turner BL II, Clark W, Kates R, et al. (Eds.) 1990. The Earth as transformed by human action: global and regional changes in the biosphere over the past 300 years. Cambridge, UK: Cambridge University Press. Turner BL, Matson PA, McCarthy JJ, et al. 2003. Illustrating the coupled human-environmental system for vulnerability analysis: three case studies. P Natl Acad Sci USA 100: 8080 85. UNEP. 1999. United Nations Environmental Program Global Environmental Outlook. GEO-2000. www.unep.org/geo2000/. Vitousek PM. 1994. Ecology and global change. Ecology 75: 1861 76. Vitousek PM, Mooney HA, Lubchenco J, et al. 1997. Human domination of earth s ecosystems. Science 277: 494 99. Worcester R. 2002. Public understanding of science. Biologist 49: 143. 72

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 物 种 入 侵 的 对 策 管 理 及 未 来 研 究 需 要 Daniel Simberloff 1, Ingrid M Parker 2, and Phyllis N Windle 3 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 摘 要 : 物 种 入 侵 反 映 了 一 种 加 速 的 全 球 变 化 当 前 对 入 侵 物 种 的 管 理 所 做 的 努 力 虽 然 在 一 些 特 殊 情 况 下 有 效, 但 却 未 能 控 制 住 普 遍 存 在 的 问 题 在 美 国, 这 一 失 败 原 因 由 不 配 套 的 政 策 不 完 善 的 研 究 不 足 的 管 理 经 费 和 缺 乏 科 学 知 识 所 造 成 的 为 此 目 前 迫 切 需 要 比 较 政 策 分 析 美 国 存 在 的 主 要 问 题 是 缺 乏 一 整 套 针 对 入 侵 物 种 问 题 的 总 体 政 策, 而 不 仅 是 针 对 某 一 个 入 侵 物 种 应 该 严 密 控 制 有 意 识 地 引 进 物 种, 风 险 评 估 必 须 要 更 具 有 预 测 性 监 测 和 确 认 新 的 生 物 入 侵 ( 有 意 识 或 无 意 引 进 的 ) 在 技 术 上 是 可 行 的, 但 却 没 有 得 到 充 分 的 财 政 资 助 和 各 方 面 的 协 调 虽 然 管 理 入 侵 物 种 的 技 术 经 常 获 得 成 功, 但 其 进 一 步 的 发 展 却 往 往 因 不 连 续 的 资 助 所 阻 碍 所 有 这 些 问 题 能 够 通 过 更 为 基 础 性 的 研 究 得 到 改 善 这 些 基 础 性 的 研 究 既 包 括 基 本 入 侵 物 种 的 自 然 生 活 历 史 和 开 发 控 制 技 术, 也 包 括 运 用 更 为 复 杂 的 生 态 模 拟 和 遥 感 技 术 人 类 引 进 越 来 越 多 的 物 种 到 新 的 地 区, 人 类 的 这 种 活 动 在 全 球 范 围 内 造 成 了 巨 大 的 影 响, 广 泛 的 生 态 和 经 济 影 响 (Mack et al.,2000) 这 些 影 响 可 归 纳 为 : 入 侵 物 种 吃 掉 本 地 物 种, 改 变 本 地 物 种 的 栖 息 地, 与 它 们 竞 争 杂 交, 并 且 传 染 它 们 一 些 入 侵 物 种 可 以 完 全 地 改 变 整 个 生 态 系 统, 导 致 橡 树 突 然 的 死 亡 的 病 原 体 (Phytophthora ramorum), 在 加 利 福 尼 亚 杀 死 了 成 千 上 万 株 树 ( 图 1), 还 传 染 许 多 不 同 的 宿 主, 包 括 橡 树,tanoaks, 花 旗 松, 红 杉 树 (Rizzo and Garbelotto 2003) 核 心 内 容 入 侵 物 种 产 生 巨 大 的 经 济 和 环 境 费 用 防 止 迅 速 发 现 并 根 除 入 侵 物 种, 管 理 业 已 引 进 的 物 种 建 立 在 不 足 的 生 态 知 识 不 完 善 的 政 策 和 短 缺 的 预 算 上, 并 侧 重 于 一 些 农 业 虫 害 美 国 联 邦 政 策 对 于 物 种 引 进 不 一 致, 建 立 在 任 意 不 良 定 量 风 险 评 估 的 基 础 上, 很 少 提 供 限 制 物 种 引 进 的 经 济 意 义 每 个 潜 在 的 引 进 物 种 和 引 进 途 径 需 要 专 家 的 评 估 需 要 更 为 基 础 性 的 研 究 来 应 对 物 种 引 进 所 带 来 的 环 境 和 经 济 上 的 影 响 这 种 疾 病 不 仅 威 胁 加 利 福 尼 亚 几 个 优 势 树 种 及 依 赖 这 些 树 种 的 动 物, 而 且 也 严 重 影 响 了 美 国 苗 圃 产 业 生 物 入 侵 已 被 广 泛 地 认 为 是 仅 次 于 栖 息 地 破 坏 对 生 态 多 样 性 的 第 二 大 威 胁 ; 在 美 国, 生 物 入 侵 是 近 半 受 危 害 物 种 衰 落 的 重 要 原 因 (Wilcove et al., 1998) 物 种 入 侵 对 经 济 的 冲 击 是 多 方 面 的 : 昆 虫 或 掠 食 性 动 物 入 侵 导 致 的 农 作 物 林 业 和 渔 业 损 失 ; 病 原 生 物 入 侵 导 致 的 人 类 牲 畜 和 家 禽 疾 病 ; 软 体 动 物 入 侵 导 致 的 污 染 损 失 ; 白 蚁 入 侵 导 致 的 建 筑 结 构 损 害 仅 在 美 国,Pimentel 等 (2000a) 估 计 每 年 造 成 的 损 失 达 到 $1,370 亿 ; 而 英 国 澳 大 利 亚 印 度 南 非 及 巴 西 等 国 每 年 的 损 失 总 计 超 出 $3,360 亿 (Pimentel 等, 2000b) 73

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 某 些 入 侵 物 种, 譬 如 作 物 害 虫, 被 认 为 是 祸 害 已 经 几 个 世 纪 了 (Mack 2003) 然 而, 正 如 Charles Elton(1958) 首 次 指 出 的 : 全 球 性 生 物 地 理 的 重 新 整 合 已 经 成 为 了 在 一 个 极 大 范 围 内 存 在 的 普 遍 问 题 然 而 此 问 题 所 引 起 的 在 学 术 和 环 境 领 域 的 研 究 高 峰 却 出 现 在 大 约 20 年 后 不 断 增 长 的 物 种 入 侵 问 题 及 其 严 重 性, 及 70 年 代 出 现 的 环 境 运 动 推 动 了 研 究 高 峰, 目 前 这 一 兴 趣 仍 在 继 续 增 长, 特 别 是 在 学 术 界 和 新 闻 界 乌 鳢 (Channa argus) ( 图 2), 对 马 里 兰 ( 现 在 对 其 它 州 ) 的 入 侵, 引 起 了 国 际 新 闻 界 的 关 注 (Dolin 2003) 然 而, 制 定 政 策 部 门 和 环 境 组 织 对 生 物 入 侵 的 关 注 一 直 是 不 一 致 的 目 前 有 一 些 成 功 地 根 除 单 个 入 侵 物 种 的 例 子, 例 如 根 除 来 自 澳 大 利 亚 西 部 的 杂 草 (Kochia scoparia)(randall 2001), 来 自 达 尔 文 港 (Darwin Harbour) 的 加 勒 比 黑 斑 贝 (Mytilopsis sallei)(bax et al. 2002), 以 及 佛 罗 里 达 南 部 melaleuca (Melaleuca quinquenervia) 覆 盖 区 显 著 地 下 降 ( 图 3)(Silvers 2004) 然 而, 许 多 非 本 地 物 种 仍 继 续 在 区 域 甚 至 全 国 范 围 内 增 加 (Union of Concerned Scientists 2003), 它 们 在 生 态 和 经 济 方 面 的 影 响 也 同 样 增 加 这 种 恶 化 情 况 是 不 是 贸 易 和 旅 行 增 长 所 带 来 的 不 可 避 免 的 后 果? 能 否 通 过 政 策 执 行 管 理 或 资 助 方 面 的 变 化 扭 转 这 一 趋 势? 在 遏 制 生 物 入 侵 这 一 浪 潮 中 生 态 研 究 可 以 扮 演 什 么 样 的 角 色? 图 1: 美 国 加 里 福 利 亚 麦 瑞 因 县 (Marin County,California) 橡 树 (Phytophthora ramorum) 的 突 然 死 亡 从 不 同 国 家 地 区 和 区 域 所 积 累 的 经 验 中, 我 们 已 经 学 会 利 用 很 多 不 同 的 方 法 来 应 对 生 物 入 侵 ( 例 如 Klein 2004;Miller 2004) 我 们 需 要 对 这 些 经 验 进 行 总 结 例 如, 比 较 政 策 分 析 可 以 被 用 来 阐 明 哪 些 政 策 措 施 卓 有 成 效, 既 能 对 新 入 侵 物 种 实 施 控 制, 也 能 对 正 在 入 侵 的 物 种 加 以 控 制 同 样, 比 较 野 外 研 究 及 跨 大 陆 和 跨 机 构 信 息 分 享 是 提 高 由 地 面 入 侵 物 种 管 理 的 一 个 重 要 部 份 (Simberloff 1999) 这 里 我 们 主 要 针 对 入 侵 物 种 政 策 和 管 理 方 面 的 一 些 紧 迫 问 题 进 行 阐 述, 并 且 指 出 生 态 学 研 究 如 何 才 能 改 进 我 们 当 前 在 生 物 入 侵 方 面 的 实 践 74

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 图 2: 乌 鳢 (Channa argus) 向 入 侵 物 种 开 战 阻 止 物 种 入 侵 的 尝 试 可 以 分 成 三 阶 段 (Mack et al. 2000; Simberloff 2002b):(1) 不 准 它 们 进 入 ;(2) 如 果 它 们 已 经 侵 入, 迅 速 发 现 并 设 法 根 除 它 们 ;(3) 如 果 无 法 根 除 它 们, 保 持 它 们 在 低 的 发 展 水 平 不 准 进 入 由 于 有 意 和 无 意 引 进 过 程 中 的 疏 忽 造 成 的 生 物 入 侵 是 两 类 不 同 的 问 题, 它 们 要 求 不 同 的 研 究 方 法 和 政 策 措 施 有 意 引 进 与 疏 忽 引 进 相 比 较, 人 们 可 能 以 为 有 意 识 的 引 进 导 致 的 生 物 入 侵 问 题 较 少 然 而 数 据 表 明, 有 意 识 的 引 进 占 大 约 所 有 物 种 入 侵 问 题 的 一 半 ( 例 如 OTA 1993; Mack and Erneberg 2002) 通 过 对 那 些 有 意 识 引 进 的, 可 能 具 有 入 侵 性 的 物 种 加 以 更 加 严 格 的 限 制, 我 们 应 该 能 够 在 防 止 生 物 入 侵 方 面 做 得 更 好 但 是, 有 两 个 问 题 妨 碍 我 们 做 到 这 一 点, 即 利 益 的 冲 突 和 不 可 预 料 性 首 先, 不 同 的 利 益 决 策 者 会 对 一 个 有 意 引 进 的 物 种 可 能 产 生 的 利 弊 各 执 其 词 例 如, 零 售 商 也 许 依 靠 某 种 园 艺 植 物 的 大 量 销 售 为 生, 而 依 靠 纳 税 人 钱 的 政 府 机 构 则 设 法 从 附 近 的 公 园 消 灭 这 种 植 物 进 口 商 和 零 售 商 无 限 制 地 引 进 各 种 动 植 物, 从 中 获 利, 然 而 并 不 承 担 生 物 入 侵 所 造 成 的 经 济 代 价 因 此, 对 进 口 商 和 零 售 商 贩 没 有 经 济 制 约 以 限 制 引 进 物 种 基 于 政 治 上 或 道 德 上 的 原 因, 目 前 一 些 团 体 已 经 行 动 起 来, 鼓 励 对 引 进 物 种 的 负 责 任 的 行 为 ; 例 如, 国 际 海 洋 探 测 委 员 会 (the International Council for the Exploration of the Sea) 从 70 年 代 起 建 立 了 一 套 关 于 海 洋 生 物 移 动 的 义 务 应 用 编 码 (ICES 1995) 2001 年, 有 关 部 门 起 草 了 针 对 苗 圃 业 者 花 匠 植 物 园 和 其 他 人 的 行 为 义 务 代 码 以 防 止 植 物 入 侵 (Fay 2002) 有 时 工 业 界 也 采 纳 一 些 公 众 或 专 家 提 出 的 措 施 以 逃 避 法 规 约 束 对 物 种 入 侵 问 题 的 意 识 在 美 国 达 到 了 前 所 未 有 的 高 度 然 而, 联 邦 政 策 远 未 做 到 对 有 意 引 进 物 种 提 供 一 种 连 贯 的 措 施 ( 即 规 定 引 入 地 可 接 受 的 风 险 水 平 ), 也 没 有 提 出 生 态 地 区 的 概 念 ( 即 本 地 物 种 优 先 地 域 ) 75

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 Miller(2004) 称 之 为 的 视 野 沟 (vision gap) 其 次, 物 种 引 进 影 响 的 极 不 可 预 测 性 (Williamson 1996) 影 响 着 风 险 评 估 的 两 个 核 心 方 面 : 预 测 特 定 的 负 效 应 和 估 计 负 效 应 的 可 能 性 目 前 由 于 缺 少 对 生 物 入 侵 的 总 体 认 识 妨 碍 了 风 险 评 估 的 可 信 度, 全 球 性 贸 易 剧 烈 的 扩 展 和 伴 随 而 来 的 多 边 商 业 导 致 假 定 物 种 引 进 是 正 确 的 必 须 通 过 正 式 的 风 险 评 估 规 程 来 确 定 物 种 引 进 的 风 险, 而 且 必 须 在 这 种 引 进 被 证 实 带 来 灾 难, 引 进 物 种 被 列 入 脏 名 单 接 受 制 约 之 前 (National Research Council 2000) 美 国 使 用 一 个 意 义 不 明 确 的 程 序 (Orr 2003) 来 估 计 入 侵 物 种 带 来 的 各 种 风 险, 并 通 过 一 种 武 断 的 算 法 来 综 合 这 些 估 计, 也 不 计 算 可 信 度 由 于 这 一 过 程 极 为 烦 杂 费 时, 以 至 评 估 物 种 在 评 估 过 程 中 扩 散 到 引 进 地 自 然 环 境 尽 管 如 此, 这 一 处 理 过 程 至 少 对 很 多 因 素 作 了 明 确 地 考 虑, 并 可 以 产 生 一 个 高 度 规 范 的 定 性 预 测 (Simberloff and Alexander 1998) 澳 大 利 亚 进 口 风 险 分 析 (The Australia Import Risk Analysis) (Pheloung 2003) 即 属 此 类 图 3: 美 国 佛 罗 里 达 棕 榈 滩 县 (Palm Beach County,Florida) 的 澳 大 利 亚 白 千 层 属 植 物 (Melaleuca quinquenervia) 在 实 施 这 些 评 估 时, 评 估 的 有 效 性 至 关 重 要 : 有 多 少 情 况 有 害 入 侵 是 由 于 评 估 决 定 引 起 的? 风 险 评 估 是 否 降 低 了 入 侵 频 度? 在 经 济 利 益 面 前, 这 些 评 估 是 否 形 同 虚 设? 生 态 学 家 社 会 科 学 家 和 管 理 者 必 须 在 评 估 领 域 一 致 努 力, 详 细 检 查 当 前 政 策 的 后 果 及 可 替 补 的 办 法 这 样 的 评 估 在 制 定 大 气 和 水 污 染 政 策 时 是 常 规 工 作, 但 还 迟 迟 没 有 用 于 管 理 物 种 入 侵 中 ( 例 如 Harrington et al.,2004) 由 于 普 遍 采 纳 定 量 风 险 评 估 作 为 引 进 的 依 据, 加 上 制 定 具 有 说 服 力 评 估 的 困 难, 任 何 国 家 都 难 以 做 到 拒 绝 进 口 某 个 可 能 带 来 风 险 的 物 种 或 产 品 而 不 受 到 经 济 保 护 主 义 的 谴 责 最 近 世 界 贸 易 组 织 否 定 了 澳 大 利 亚 拒 绝 从 加 拿 大 进 口 冰 冻 三 文 鱼 的 提 案, 部 分 是 由 于 澳 大 利 亚 无 法 定 量 地 估 计 三 文 鱼 可 能 携 带 病 原 体 的 风 险 (Victor 2000), 尽 管 这 一 方 面 已 有 先 例 ( 例 如 鳟 鱼 旋 毛 虫 病 向 北 美 洲 的 入 侵 ) 对 保 护 生 态 学 家 来 说, 物 种 入 侵 变 化 莫 测 的 特 点 意 味 着 唯 一 有 效 的 方 法 是 评 估 每 个 潜 在 的 引 进 种 某 个 物 种 入 侵 带 来 一 场 浩 劫 的 原 因 是 基 于 这 一 物 种 与 其 栖 息 地 之 间 的 相 互 作 用 (Tucker and Richardson 1995 年 ;Kolar and Lodge 2002), 因 此 地 毯 式 的 清 除 没 有 令 人 信 服 的 生 态 学 基 础 (Simberloff 2001) 主 张 生 物 多 样 性 的 人 提 出 入 侵 通 通 有 罪, 除 非 证 实 其 无 76

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 辜 或 采 用 " 清 白 名 单 " 的 方 法 (Ruesink et al.,1995) 新 西 兰 1993 年 生 态 安 全 法 案 就 是 建 立 在 这 种 原 则 上 的 它 已 经 成 为 遏 制 破 坏 性 入 侵 的 一 个 关 键 因 素 ( 国 会 环 境 委 员 会 2000) 但 是, 美 国 尚 未 采 取 这 项 原 则 一 些 州 政 府 正 在 尝 试 更 为 严 格 的 措 施 自 1996 年 以 来, 明 尼 苏 达 州 合 并 了 两 个 入 侵 物 种 的 脏 名 单 : 被 禁 止 的 和 被 节 制 的 非 本 地 物 种, 一 个 不 受 节 制 物 种 的 清 白 名 单 及 第 四 类 未 入 册 的 生 物 类 别 (Klein 2004) 最 后 这 一 类 生 物 可 以 被 拥 有 出 售 或 运 输, 但 任 何 人 想 要 释 放 它 们 到 自 然 环 境 必 须 申 请 批 准 因 此 所 有 物 种 经 过 评 估 后 被 分 类 为 禁 止 节 制 或 不 受 限 制 引 进 什 么 研 究 将 帮 助 实 施 这 些 新 的, 综 合 的 方 法 呢? 我 们 需 要 做 什 么 才 能 使 整 个 入 侵 生 物 学 领 域 更 加 有 预 测 性, 使 风 险 评 估 更 加 准 确? 更 多 的 关 于 将 被 引 进 物 种 的 基 本 自 然 生 活 史 和 它 的 种 群 信 息 是 必 要 的 Mack(1996) 主 张 在 封 闭 设 施 中 进 行 控 制 实 验, 类 似 于 对 遗 传 变 化 生 物 的 " 野 外 试 验 " 即 使 不 用 这 样 的 实 验 方 法, 了 解 尽 可 能 多 的 关 于 这 个 物 种 的 栖 息 地, 食 性 和 捕 食 者 等 信 息 也 会 大 大 改 善 目 前 监 测 的 水 平 首 选 的 方 法 是 将 引 进 决 策 建 立 于 控 制 它 们 在 本 地 区 种 群 数 量 的 主 要 原 因 上 ; 然 而, 这 个 目 标 也 许 是 毫 无 希 望 的, 除 非 当 收 集 这 一 信 息 时 完 全 中 止 大 数 量 的 物 种 引 入 最 终, 我 们 会 发 现 入 侵 物 种 的 特 征 是 可 以 更 为 广 泛 地 预 测 的 例 如,Grotkopp et al.(2002) 把 松 树 的 入 侵 性 和 松 树 在 原 产 地 的 具 体 的 细 胞 学 和 生 理 特 征 联 系 了 起 来 许 多 人 并 不 认 同 的 生 物 入 侵 的 普 遍 法 则, 仍 可 能 是 重 要 的 研 究 领 域 图 4: 隐 藏 在 法 国 地 中 海 沿 岸 入 侵 的 紫 杉 叶 蕨 类 海 藻 (Caulerpa taxifolia) 丛 中 的 章 鱼 生 物 入 侵 的 某 些 方 面 是 变 化 莫 测 的 如 经 常 有 一 时 滞, 在 时 滞 期 间 引 进 的 物 种 或 多 或 少 被 制 约 并 且 无 害, 但 此 后 它 的 数 量 和 分 布 范 围 急 剧 增 加 和 扩 张, 并 造 成 巨 大 的 破 坏 (Kowarik 1995) 另 一 个 研 究 重 点 是 确 定 引 起 时 滞 的 频 率 和 起 因 增 加 宿 主 范 围 或 适 应 气 侯 条 件 后, 某 些 入 侵 者 可 能 演 变 成 更 有 危 害 的 害 虫 虽 然 进 化 的 某 些 方 面, 譬 如 物 种 变 异, 基 本 上 是 随 机 的, 其 它 方 面 则 是 可 能 预 测 的 例 如 自 然 选 择 对 繁 殖 数 目 遗 传 变 异 和 与 选 择 相 关 的 进 化 率 之 间 的 关 系 (Parker et al. 2003) 最 终, 某 一 个 引 进 物 种 对 入 侵 地 的 影 响 经 常 受 与 其 它 入 侵 者 的 相 互 作 用 而 恶 化 即 入 侵 熔 合 现 象 (Simberloff and Von Holle 1999) 当 没 有 考 虑 时 滞 演 变 及 入 侵 熔 合 时, 风 险 评 估 会 低 估 入 侵 风 险 由 疏 忽 而 造 成 的 入 侵 许 多 生 物 入 侵 是 因 为 疏 忽 的 原 因, 由 于 疏 忽 而 造 成 的 生 物 入 侵 甚 至 更 难 以 限 制 这 些 77

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 入 侵 物 种 依 靠 人 ( 如 杂 草 种 子 ), 或 产 品 ( 诸 如 木 材 ), 或 水 果 ( 如 昆 虫 ) 而 传 播 它 们 通 过 各 种 途 径 侵 入 ( 如 压 舱 水 或 未 经 处 理 的 木 制 包 装 ) 要 阻 止 这 些 物 种 的 入 侵, 必 须 列 出 排 序, 并 且 切 断 各 种 传 播 途 径 (Ruiz and Carlton 2003) 美 国 多 数 关 于 疏 忽 引 进 的 政 策 是 为 保 护 农 作 物 和 家 畜 而 制 定 的 然 而, 二 十 世 纪 80 年 代 和 90 年 代 间 几 种 水 生 生 物 在 五 大 湖 地 区 (the Great Lakes) 造 成 的 破 坏 说 明 了 与 农 业 无 关 的 入 侵 途 径 的 重 要 性, 刺 激 了 新 的 和 更 全 面 关 于 入 侵 物 种 的 立 法 现 在 我 们 已 经 对 很 多 物 种 无 意 识 的 传 播 途 径 有 一 个 比 较 全 面 的 了 解 几 种 新 的 研 究 方 法 可 以 运 用 在 研 究 入 侵 物 种 的 传 播 途 径 上 ; 一 种 是 使 用 分 子 技 术 确 定 入 侵 物 种 的 源 地 和 入 侵 途 径 例 如,Jousson et al.(1998) 和 Wiedenmann et al.(2001) 证 明 了 引 入 地 中 海 的 杀 手 海 藻 (Caulerpa taxifolia; 图 4) 来 源 于 澳 大 利 亚 附 近 的 水 族 馆 ; 另 外 一 种 方 法 是 检 查 附 着 在 容 器 或 包 装 材 料 上 的 入 侵 生 物 ; 三 是 将 引 进 政 策 和 控 制 努 力 针 对 入 侵 途 径 而 不 是 入 侵 物 种 (Tamburri et al. 2002) 对 整 个 入 侵 途 径 的 风 险 评 估 还 处 于 早 期 阶 段, 目 前 仅 简 单 地 列 出 可 能 使 用 某 条 特 定 传 播 途 径 的 物 种, 然 后 对 每 个 物 种 进 行 风 险 评 估 ( 参 见 Andow 2003 年 ;Orr 2003) 这 种 方 法 虽 然 粗 糙, 却 强 化 了 政 策 例 如 在 1995 年 一 系 列 针 对 国 家 森 林 害 虫 的 研 究, 帮 助 确 立 了 新 的 木 材 进 口 联 邦 法 规 一 条 科 学 家 至 少 从 70 年 代 起 就 一 直 警 告 的 物 种 入 侵 途 径 (Campbell and Schlarbaum 2002) 图 5: 黒 黑 鼠 (Rattus rattus), 一 种 贪 婪 的 鸟 类 和 其 它 动 物 的 捕 食 者, 已 经 从 世 界 许 多 岛 屿 上 被 根 除 迅 速 发 现 入 侵 物 种 并 根 除 它 们 根 除 入 侵 物 种 已 被 认 为 是 易 于 失 败, 并 且 会 导 致 更 坏 后 果, 具 有 潜 在 的 毁 灭 性 作 用 ( 例 如 Dahlsten 1986) 但 Veitch 和 Clout(2002) 表 明, 根 除 入 侵 物 种 经 常 是 可 行 的 ( 图 5) 如 果 符 合 以 下 标 准, 成 功 地 根 除 入 侵 物 种 是 非 常 可 能 的 :(1) 虽 然 已 有 对 分 布 广 的 入 侵 物 种 根 除 的 例 子, 成 功 地 根 除 有 限 分 布 的 入 侵 物 种 的 可 能 性 更 大 ( 例 如 Randall 2001) 这 需 要 以 早 期 发 现 和 迅 速 采 取 行 动 为 前 提 遥 感 技 术 可 以 帮 助 早 期 监 测 和 对 入 侵 物 种 进 行 管 理 遥 感 技 术 在 测 绘 横 跨 大 区 域 的 入 侵 物 种 分 布 方 面 比 实 地 考 察 具 有 更 高 的 准 确 性 和 精 确 度 空 中 摄 78

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 影 在 这 一 方 面 一 直 非 常 有 效 (Everitt et al. 1995 年, 1996) 最 近, 研 究 人 员 使 用 多 谱 和 超 谱 图 像 测 绘 入 侵 物 种 分 布 ( 如 Carson et al. 1995 年 ; Underwood et al. 2003) 这 些 努 力 在 技 术 虽 然 难 度 很 大, 但 应 用 前 景 广 阔 例 如, 部 分 谱 分 解 技 术 检 测 到 了 在 1m x 1m 像 素 上 覆 盖 率 低 于 10% 的 黄 色 星 蓟 (Centaurea solstitialis) 的 种 群 数 量 (S. Swope 未 发 表 数 据 ) 另 外, 信 息 技 术 将 同 样 重 要 自 2004 年, 美 国 农 业 部 利 用 一 个 名 为 网 上 爬 行 者 (webcrawler) 的 自 动 搜 索 引 擎 专 门 搜 寻 在 互 联 网 上 销 售 联 邦 政 府 禁 止 的 植 物, 并 以 USDA 名 义 对 违 规 网 站 发 出 警 告 信 函 另 外 一 个 在 2004 年 由 美 国 地 质 调 查 (US Geological Survey) 建 立 系 统, 提 醒 用 户 最 近 在 美 国 发 现 的 非 本 土 水 生 物 种 观 测 网 络 包 括 全 国 生 态 观 测 网 络 (the National Ecological Observatory Network)(NEON; Froelich 2003) 和 全 球 海 洋 观 察 系 统 (the Global Ocean Observing System)(GOOS; UNESCO 2004), 将 协 助 辨 别 新 的 入 侵 者 并 帮 助 确 定 它 们 的 入 侵 散 布 速 率 这 些 新 的 工 具 给 监 测 以 至 根 除 入 侵 物 种 带 来 根 本 的 变 革 (2) 必 须 要 有 充 分 的 资 源 完 成 根 除 入 侵 物 种 一 旦 入 侵 物 种 被 大 量 地 消 灭 或 到 可 能 不 再 成 为 问 题 时, 撤 出 资 金 就 可 能 使 本 来 可 以 成 功 的 根 除 半 途 而 废 例 如, 因 为 当 飞 蛾 数 目 直 线 下 降 时, 马 萨 诸 塞 州 的 立 法 者 即 刻 撤 出 了 项 目 资 金, 从 而 导 致 一 个 根 除 吉 普 赛 飞 蛾 的 机 会 丧 失 (Dreistadt and Weber 1989) 既 使 不 把 根 除 作 为 最 终 目 标, 缺 乏 连 续 性 资 助 普 遍 地 阻 碍 控 制 入 侵 物 种 的 研 究 (3) 必 须 制 定 确 切 的 法 律 依 据 以 及 毫 不 含 糊 的 职 责 范 围, 以 便 个 体 或 机 构 有 责 任 采 取 必 要 的 行 动 根 除 计 划 经 常 涉 及 司 法 管 辖 权, 不 同 的 利 益 决 策 者 也 许 对 管 理 费 用 和 益 处 有 不 同 看 法 然 而 根 除 行 动 要 求 各 方 全 面 合 作, 否 则 可 能 被 单 方 行 动 所 破 坏 (Simberloff 2002c) (4) 必 须 充 分 地 了 解 被 根 除 入 侵 物 种 的 生 物 学 以 便 制 订 有 效 的 策 略 例 如, 在 佛 罗 里 达 的 部 分 地 区, 根 除 巨 型 非 洲 蜗 牛 (Achatina fulica)(mead 1979) 之 所 以 可 能, 是 因 为 这 种 蜗 牛 不 自 体 受 精 (5) 根 除 控 制 方 法 不 应 该 带 来 害 处 例 如, 一 个 物 种 的 根 除 是 否 会 被 另 一 个 入 侵 者 轻 而 易 举 地 代 替? 是 否 有 计 划 恢 复 入 侵 者 被 根 除 了 的 区 域 ( 图 6)? 在 加 利 福 尼 亚 圣 克 鲁 斯 岛 (Santa Cruz Island), 根 除 了 被 引 进 的 吃 草 动 物 却 导 致 了 外 来 杂 草 迅 速 增 长 (Dash and Gliessman 1994) 将 入 侵 生 物 控 制 在 较 低 的 水 平 上 如 果 不 能 彻 底 地 将 入 侵 生 物 根 除, 有 几 种 方 法 可 使 入 侵 物 种 的 扩 展 保 持 在 低 的 水 平 上 然 而 没 有 哪 种 方 法 是 一 枚 解 决 一 切 问 题 的 银 弹 四 种 主 要 方 法 是 : 物 理 和 机 械 控 制 化 学 控 制 生 物 控 制 和 生 态 系 统 管 理 (Simberloff 2002b) 物 理 和 机 械 手 段 包 括 射 杀 和 诱 捕 动 物 砍 伐 和 火 烧 植 被 物 理 或 机 械 消 除 经 常 是 高 度 有 效 的, 但 耗 费 大 量 劳 力 如 果 社 会 能 负 担 费 用, 可 支 付 使 用 的 劳 力 (McQueen et al. 2000); 在 美 国, 对 罪 犯 劳 力 的 使 用 在 逐 渐 增 加 (Campbell and Carter 1999) 但 是, 许 多 成 功 项 目 是 依 靠 志 愿 者 (Randall et al. 1997) 来 自 志 愿 者 和 公 众 共 同 努 力 的 一 个 极 大 的 好 处 是 有 机 会 吸 引 媒 体 的 注 意, 以 及 给 公 众 传 授 关 于 物 种 入 侵 的 知 识 化 学 制 品 ( 除 草 药 杀 鼠 剂 杀 虫 药 微 生 物 杀 虫 剂 ) 有 时 有 效 但 经 常 有 争 议 早 期 的 杀 虫 剂 有 很 多 副 作 用 对 杀 虫 剂 的 宣 传 已 在 一 些 环 保 主 义 者 中 造 成 了 对 化 学 制 剂 的 恐 怖 症 (Williams 1997), 但 其 他 人 ( 包 括 许 多 自 然 区 域 的 管 理 人 员 ) 却 将 杀 虫 剂 作 为 管 理 入 侵 生 物 的 必 备 工 具, 虽 然 要 因 此 承 担 一 些 风 险 许 多 现 代 杀 虫 剂 具 有 较 少 的 副 作 用, 但 也 有 其 它 不 利 的 地 方 (Simberloff 2002b) 杀 虫 剂 经 常 极 为 昂 贵, 这 一 问 题 随 着 物 种 进 化 产 生 抗 药 性 而 恶 化, 因 为 全 世 界 有 172 种 杂 草 (WeedScience.org 2003) 即 使 如 此, 杀 虫 剂 常 常 是 有 用 的, 并 可 以 和 机 械 控 制 一 起 发 挥 很 好 的 作 用 (Ver Steeg 2002), 如 对 melaleuca 的 控 制 就 是 一 个 极 好 的 例 子 (Silvers 2004) 79

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 传 统 的 生 物 控 制 目 标, 即 引 进 一 个 入 侵 生 物 的 天 敌 ( 掠 食 性 动 物 草 食 动 物 寄 生 生 物 或 病 原 生 物 ), 不 是 根 除, 而 是 一 种 动 态 平 衡 机 制, 以 便 在 入 侵 生 物 种 群 数 量 增 加 时 触 发 其 天 敌 种 群 数 量 的 增 加 这 方 面 有 很 多 成 功 例 子 譬 如 在 非 洲, 通 过 引 入 南 美 黄 蜂 (Epidinocarsis lopezi), 一 种 破 坏 木 薯 (Manihot esculenta) 的 南 美 粉 蚧 (Phenacoccus manihoti) 得 到 了 控 制 (Bellotti et al. 1999) 这 样 的 例 子 已 经 导 致 了 生 物 控 制 是 替 代 化 学 制 品 的 绿 色 手 段 McFadyen(1998) 认 为, 生 物 控 制 是 对 付 杂 草 入 侵 的 唯 一 安 全 经 济 并 且 环 境 能 够 持 续 发 展 的 方 法 当 其 行 之 有 效 时, 生 物 控 制 较 之 化 学 控 制 有 两 个 明 显 的 好 处 : 控 制 范 围 能 自 己 扩 展, 并 且 一 劳 永 逸 但 传 统 的 生 物 控 制 并 不 是 万 能 药 这 有 三 个 主 要 原 因 :(1) 生 物 控 制 经 常 不 发 挥 作 用 许 多 引 进 的 天 敌 从 未 建 立 起 来, 而 那 些 建 立 起 来 的 天 敌, 为 在 其 新 的 生 境 内 达 到 对 目 标 的 实 际 控 制, 所 需 数 量 可 能 三 倍 于 要 控 制 的 入 侵 生 物 的 数 量 (Williamson 1996) (2) 天 敌 经 常 对 非 控 制 生 物 产 生 不 良 影 响 (Simberloff and Stiling 1996) 例 如, 许 多 太 平 洋 海 岛 上 的 当 地 蜗 牛 被 引 进 的 食 肉 性 玫 瑰 色 狼 蜗 牛 (Euglandina rosea) 消 灭, 而 原 来 引 进 它 们 是 为 了 控 制 巨 型 非 洲 蜗 牛 (Achatina fulica)(cowie 2002) (3) 生 物 控 制 的 媒 介 经 常 传 播 到 不 需 要 它 们 的 遥 远 地 区 例 如, 南 美 仙 人 掌 飞 蛾 (Cactoblastis cactorum) 引 进 到 Nevis 岛 以 控 制 仙 人 球 (Opuntia spp), 却 传 播 到 了 西 印 度 群 岛 和 美 国, 严 重 影 响 了 分 布 极 其 有 限 的 当 地 物 种, 并 可 能 向 美 国 西 南 部 和 墨 西 哥 传 播, 在 那 些 地 区 它 可 能 成 为 严 重 的 环 保 和 农 业 问 题 (Stiling and Simberloff 2000) 目 前 联 邦 机 构 主 张 极 为 严 格 的 生 物 控 制 实 践, 以 防 止 这 类 问 题 的 发 生 但 是, 公 众 能 够 获 得 的 有 关 生 物 控 制 的 文 件 为 数 不 多, 并 且 由 于 没 有 对 生 物 释 放 后 对 其 它 生 物 影 响 的 长 期 监 测, 因 而 生 物 控 制 的 安 全 性 是 值 得 怀 疑 的 生 态 系 统 管 理 也 许 能 创 造 对 当 地 物 种 而 不 是 对 入 侵 物 种 更 为 有 利 条 件 例 如, 美 国 东 南 部 的 长 叶 松 树 (Pinus palustris) 维 护 天 然 林 火 机 制 也 许 阻 止 了 外 来 植 物 和 动 物 的 入 侵 (Simberloff 2001) 但 是, 任 何 自 然 条 件 可 能 易 受 某 些 入 侵 物 种 的 影 响 ; 例 如, 长 叶 松 树 林 受 到 亚 洲 白 茅 草 的 威 胁 (Imperata cylindrica), 后 者 是 一 种 迅 速 传 播 的, 适 应 火 的 物 种 因 而, 生 态 系 统 管 理 将 不 会 解 决 面 临 的 生 物 入 侵 问 题, 入 侵 物 种 经 常 需 要 直 接 的 种 群 管 理 80

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 图 6: 美 国 加 里 福 利 亚 洪 堡 海 湾 国 家 野 生 生 物 避 难 所 兰 菲 尔 沙 丘 单 元 (Lanphere Dunes Unit of the Humboldt Bay National Wildlife Refuge,California) 在 根 除 欧 洲 海 滩 草 (Ammophila arenaria) 后 重 建 的 沙 丘 植 被 讨 论 对 于 根 除 和 控 制 生 物 入 侵 的 研 究 计 划, 至 今 许 多 最 行 之 有 效 的 措 施 仍 然 是 使 用 传 统 的 蛮 力 土 办 法, 而 不 是 采 用 尖 端 的 现 代 科 学 技 术 (Simberloff 2003) 当 然, 科 学 研 究 在 上 述 领 域 中 肯 定 会 发 挥 十 分 有 益 的 作 用 ; 为 什 么 人 们 未 能 发 明 更 好 的 捕 鼠 器, 这 听 起 来 似 乎 没 有 道 理 尤 其 在 美 国, 各 州 都 有 特 别 的 有 关 控 制 水 生 入 侵 物 种 方 法 的 研 究 项 目 尽 管 我 们 仍 然 需 要 目 标 物 种 (target species) 的 有 关 知 识 ( 包 括 根 的 深 度 萌 芽 或 发 育 的 时 间 以 及 最 佳 生 境 等 ), 然 而 在 通 常 情 况 下, 这 些 研 究 相 对 简 单, 不 需 要 很 复 杂 的 科 学 技 术 进 行 深 入 细 致 和 前 沿 性 的 生 态 学 研 究 会 对 根 除 控 制 生 物 入 侵 风 险 评 估 起 很 大 的 作 用 必 须 结 合 使 用 现 代 的 研 究 方 法 以 及 先 进 的 仪 器 和 精 密 的 分 析 手 段 研 究 新 的 和 潜 在 的 入 侵 物 种 的 自 然 生 活 史 和 它 们 的 分 类 (e.g. Peterson et al 2003) 例 如, 犹 大 替 罪 羊 (Judas goat) 技 术 利 用 羊 爱 群 居 的 生 活 习 性 (Campbell and Donlar, in press), 在 一 些 羊 的 颈 圈 上 安 装 遥 控 器, 以 便 能 够 发 现 其 它 羊 或 羊 群 的 行 踪, 虽 然 有 时 羊 群 数 目 很 少 然 后 我 们 可 以 利 用 其 足 迹 或 利 用 直 升 飞 机 跟 踪 带 有 遥 控 器 的 羊 群, 然 后 把 它 们 杀 死 另 外, 开 发 新 的 激 素 疗 法 (hormone therapy) 和 绝 育 法 (sterilization) 都 将 改 进 这 些 曾 在 许 多 岛 屿 使 用 并 行 之 有 效 的 生 物 技 术 (Campbell and Donlar, in press) 当 然, 在 预 测 手 段 和 技 术 方 面, 我 们 需 要 使 用 更 复 杂 和 更 全 面 的 研 究 方 法, 以 使 得 我 们 能 够 预 测 本 地 和 入 侵 物 种 之 间 的 影 响 和 相 互 作 用, 以 及 入 侵 物 种 所 带 来 的 潜 在 风 险 此 外, 不 断 增 强 和 发 挥 生 态 科 学 在 生 物 化 学 控 制 研 究 领 域 的 积 极 作 用 也 是 十 分 必 要 的 生 物 入 侵 学 (Invasion Biology) 刚 刚 兴 起, 直 至 五 年 前 才 发 展 为 一 门 学 科 在 美 国, 只 有 为 数 不 多 的 几 所 大 学 在 这 方 面 开 设 了 新 课 程 然 而 近 几 年 来, 生 物 入 侵 学 研 究 出 现 了 突 飞 猛 进, 空 前 高 涨 的 局 面 生 态 学 家 们 已 经 拟 定 一 个 全 面 的 庞 大 的 研 究 计 划 (Ewel et al 1999; D Antonio et al 2001); 同 时, 也 制 定 了 更 详 细 的 有 关 生 物 入 侵 研 究 项 目 和 提 议 例 如,(e.g. Carlton 2001) 提 出 有 关 国 家 海 洋 生 物 入 侵 的 研 究 计 划, 国 家 科 学 研 究 委 员 会 (NCR)(2002) 也 针 对 生 物 入 侵 的 风 险 评 估 方 法 提 出 改 进 意 见 ; 此 外, 生 物 入 侵 研 究 也 列 入 了 美 国 国 家 生 物 入 侵 委 员 会 的 主 要 研 究 内 容 (NISC, 2001) 由 于 美 国 研 究 机 构 的 分 散 性, 很 难 说 上 述 研 究 计 划 和 建 议 在 多 大 程 度 上 得 到 了 有 效 的 81

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 实 施 和 执 行 不 过, 科 学 研 究 经 费 的 增 加 也 是 一 个 指 标 比 如 说,23 个 联 邦 政 府 部 门 大 胆 改 革, 简 化 有 关 妨 碍 生 物 入 侵 研 究 繁 琐 的 过 程 和 手 续, 增 大 对 生 物 入 侵 研 究 的 支 持 力 度 在 1999 年 和 2000 年 间, 估 计 大 约 10 个 联 邦 政 府 部 门 分 别 在 入 侵 物 种 研 究 方 面 投 入 了 94.6 和 104.9 百 万 美 元 但 大 多 数 集 中 在 农 业 病 虫 害 领 域 (Gao 2000) 同 时, 国 家 科 学 研 究 基 金 会 (NSF) 在 同 期 分 别 投 入 4.7 和 5.2 百 万 美 元, 增 加 了 约 百 分 之 十 2005 年 将 会 有 相 同 比 例 的 增 加 (NISC 2004, 表 一 ) 尽 管 其 它 联 邦 政 府 部 门, 比 如 说 美 国 地 质 调 查 (USGS), 美 国 国 家 海 洋 和 大 气 管 理 局 (NOAA) 的 海 洋 基 金, 和 美 国 农 业 部 (USDA) 的 经 济 研 究 局 等, 都 已 经 将 入 侵 物 种 问 题 提 到 国 际 范 围 但 是 这 些 部 门 似 乎 每 年 只 投 入 了 为 数 不 多 的 几 百 万 美 元, 且 只 给 它 们 各 自 的 下 属 部 门 的 研 究 项 目, 这 些 项 目 分 散 而 缺 乏 统 筹 协 调 表 1:2005 财 政 年 度 关 于 入 侵 物 种 的 预 算 然 而, 人 们 对 物 种 入 侵 的 反 响 总 比 问 题 的 出 现 要 缓 慢 尽 管 水 生 入 侵 物 种 研 究 法 案 (HR 1081) 在 国 会 科 学 技 术 委 员 会 得 到 批 准 之 后, 被 拖 延 了 一 段 时 间, 但 已 经 获 得 了 超 过 2 亿 1 千 4 百 万 美 元 研 究 经 费 的 授 权 这 些 研 究 经 费 将 主 要 用 于 研 究 开 发 和 示 范 等 项 目 其 中 包 括 在 未 来 5 年 内 投 入 75 百 万 美 元 作 为 大 学 之 外 的 研 究 基 金 这 是 唯 一 一 次 在 国 会 会 议 中 通 过 和 产 生 十 多 个 有 关 入 侵 物 种 的 法 案 尽 管 大 部 分 法 案 是 针 对 控 制 某 一 物 种, 包 括 柽 柳 和 褐 树 状 蛇, 但 这 是 前 所 未 有 的 其 它 许 多 执 行 部 门 也 出 现 了 类 似 对 生 物 入 侵 研 究 的 重 视 状 况 ( 表 二 ) 最 近, 无 论 是 在 首 都 华 盛 顿 还 是 在 美 国 生 态 学 会 (ESA) 和 保 护 生 态 学 会 (SCS) 的 各 种 会 议 上, 对 入 侵 物 种 的 研 究 不 仅 成 为 最 受 关 注 和 热 门 的 论 题, 而 且 出 现 了 空 前 高 涨 的 热 情 和 极 大 的 兴 趣 这 些 现 象 也 许 让 众 多 的 生 态 学 家 感 到, 对 研 究 入 侵 物 种 问 题 的 紧 迫 性 已 经 初 步 得 到 了 广 泛 的 共 识 然 而, 除 上 述 各 种 学 术 研 究 机 构 之 外, 尤 其 是 在 政 策 制 定 部 门 和 管 理 决 策 层, 却 很 少 有 人 意 识 到 入 侵 物 种 问 题 的 严 重 性 总 之, 科 学 家 们 一 直 十 分 关 注 入 侵 物 种 问 题, 并 且 发 出 了 最 强 烈 的 呼 吁 和 提 出 许 多 行 之 有 效 的 研 究 方 法 和 技 术 当 然, 科 学 家 们 将 在 不 同 领 域 面 临 不 同 程 度 的 挑 战 和 任 务, 如 给 杂 志 编 辑 写 信 和 报 道 当 地 入 侵 物 种 问 题, 促 进 政 府 部 门 制 定 新 的 法 规 以 限 制 有 危 害 的 外 国 入 侵 物 种, 进 行 引 种 之 前 的 风 险 评 估, 和 与 国 会 议 员 一 起 讨 论 入 侵 物 种 问 题, 并 建 议 和 促 成 国 会 最 终 通 过 有 关 入 侵 物 种 的 法 规 82

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:12-20 表 2:2005 财 政 年 度 联 邦 政 府 内 部 机 构 关 于 特 殊 入 侵 物 种 预 算 假 如 有 一 天, 最 有 效 的 有 关 入 侵 物 种 的 法 律 得 以 通 过, 而 且 联 邦 和 各 州 政 府 部 门 也 能 够 感 受 到 一 些 压 力 并 在 研 究 方 面 投 入 更 多 的 人 力 和 物 力, 那 一 定 是 与 众 多 科 学 家 们 长 期 不 懈 的 努 力 和 贡 献 分 不 开 的 我 们 期 待 这 一 天 尽 快 到 来 ( 花 东 缪 世 利 彭 长 辉 译 ) 参 考 文 献 Andow DA. 2003. Pathways-based risk assessment of exotic species invasions. In: Ruiz GM and Carlton JT (Eds). Invasive species. Vectors and management practices. Washington: Island Press. p 439 54. Bartlett E, Novak SJ, and Mack RN. 2002. Genetic variation in Bromus tectorum (Poaceae):Differentiation in the eastern United States. Am J Bot 89: 602 12. Bax N, Hayes K, Marshall A, et al. 2002. Man-made marinas as sheltered islands for marine organisms: establishment and eradication of an alien invasive marine species. In: Veitch CR and Clout MN (Eds). Turning the tide: The eradication of invasive species. Gland, Switzerland: I.U.C.N. Bellotti AC, Smith L, and Lapointe SL. 1999. Recent advances in cassava pest management. Ann Rev Entomol 44: 343 70. Campbell C and Carter FD. 1999. The Florida Department of Corrections involvement in exotic pest plant control. In: Jones DT and Gamble BW (Eds). Florida s garden of good and evil. West Palm Beach, Florida: Florida Exotic Pest Plant Council. Campbell FC and Schlarbaum SE. 2002. Fading forests II: Trading away North America s natural heritage. Smithville, TN: Healing Stones Foundation. Campbell K, and Donlan CJ. 2005. Feral goat eradication on islands. Conserv Biol. In press. Carlton JT. 2001. Introduced species in U.S. coastal waters: environmental impacts and management priorities. Arlington, VA: Pew Oceans Commission. Carson HW, Lass L, and Callihan RH. 1995. Detection of yellow hawkweed with high resolution multispectral digital imagery. Weed Technology 9: 477 83. Cowie R. 2002. Invertebrate invasions on Pacific islands and the replacement of unique native 83

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原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent.2005, 3(1): 21-28. 海 洋 景 观 捕 捞 和 养 殖 的 未 来 Rebecca Goldburg and Rosamond Naylor Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1): 21-28 摘 要 : 渔 业 捕 捞 的 枯 竭 为 海 洋 养 殖 业 的 发 展 注 入 了 新 的 动 力 海 洋 养 殖, 尤 其 是 鲑 鱼 和 虾 的 养 殖 在 过 去 二 十 年 大 幅 度 增 长 鲑 鱼 和 虾 养 殖 的 统 计 数 据 显 示 养 殖 只 能 辅 助, 而 不 能 替 代 捕 捞 大 多 数 养 殖 的 海 鱼 为 肉 食 性, 需 要 捕 捞 大 量 野 杂 鱼 作 为 饲 料 养 殖 业 对 生 态 的 其 它 影 响 包 括 养 殖 鱼 逃 逸 和 养 殖 废 水 的 排 放 海 洋 生 态 系 统 的 持 续 开 发 需 要 统 筹 兼 顾 捕 捞, 养 殖 和 资 源 保 护 人 类 长 期 以 来 认 为 海 洋 渔 业 是 取 之 不 尽, 用 之 不 竭 的 资 源 (Kurlansky 1997) 这 种 观 点 导 致 过 去 很 长 一 段 时 间 的 滥 捕 即 使 是 到 了 几 乎 无 鱼 可 捕 的 地 步, 人 们 还 继 续 认 为 海 洋 资 源 仍 然 很 丰 饶 但 在 最 近 一, 二 十 年, 这 种 观 点 已 经 改 变 渔 业 统 计 数 据 表 明 全 球 每 年 捕 捞 量 已 达 到 九 千 万 吨 的 峰 值 (FAO 2002), 且 有 下 降 的 趋 势 (Watson and Pauly 2001) 许 多 渔 业 已 过 度 捕 捞 或 走 向 枯 竭 (Hilbourn et al. 2003) 世 界 平 均 捕 捞 鱼 类 的 食 物 链 级 (trophic level) 已 明 显 下 降 其 部 分 原 因 是 人 们 喜 食 大 型 的 肉 食 性 鱼 (Pauly et al. 2002, Hilbourn et al. 2003) 根 据 有 关 估 计, 大 型 鱼 类, 包 括 剑 鱼, 鳕 鱼, 枪 鱼 和 鲨 鱼, 基 本 已 被 (90%) 捕 光 (Myers and Worm 2003) 核 心 内 容 : 水 产 养 殖 只 辅 助, 而 不 替 代 海 洋 捕 捞 养 殖 业 的 发 展 也 许 导 致 养 殖 鱼 与 自 然 鱼 群 竟 争 饵 料 新 种 类 的 养 殖 可 能 导 致 对 环 境 的 影 响, 包 括 逃 逸 的 养 殖 鱼 对 自 然 鱼 群 的 影 响 和 养 殖 排 污 海 洋 生 态 系 统 的 管 理 必 须 统 筹 兼 顾 捕 捞, 养 殖 和 资 源 保 护 殖 渔 业 的 枯 竭 给 海 洋 养 殖 的 发 展 注 入 了 新 的 动 力 海 洋 养 殖 已 成 为 日 益 重 要 的 食 品 来 源 在 1992 年 至 2002 年 之 间, 全 球 养 殖 产 量 几 乎 增 加 两 倍 (FAO 2003), 产 值 几 乎 增 加 一 倍 目 前 人 类 食 用 的 水 产 品 大 约 40% 源 于 养 大 多 数 养 殖 产 品 为 淡 水 鱼, 如 亚 洲 的 鲤 科 和 罗 非 鱼 科 种 类 (Naylor et al. 2000; FAO 2003) 但 海 洋 种 类, 尤 其 是 鲑 鱼 和 虾 的 养 殖 发 展 迅 速 鲑 鱼 养 殖 于 上 世 纪 70 年 代 源 于 挪 威, 随 后 在 全 球 扩 展 从 1992 年 到 2002 年, 世 界 鲑 鱼 养 殖 产 量 几 乎 增 长 三 倍, 现 已 占 全 球 新 鲜 和 冷 冻 鲑 鱼 销 售 量 的 60%(FAO 2003) 这 种 增 长 带 来 价 格 下 降 (Naylor et al. 2003), 促 进 其 它 海 洋 鱼 类 养 殖 的 发 展 这 些 新 的 种 类 包 括 鳕 鱼, 鲽 鱼, 鲷 鱼 和 金 枪 鱼 与 鲑 鱼 养 殖 相 似, 这 些 新 种 类 也 一 般 养 于 沿 海 网 箱 和 围 网 内 在 美 国, 沿 海 网 箱 养 殖 的 发 展 受 到 抵 制 和 限 制 故 美 国 国 家 海 洋 大 气 局 (NOAA) 大 力 发 展 外 海 大 型 养 殖, 避 开 沿 海 居 民 的 反 对 和 州 法 律 的 限 制 (DOC 2004) 在 有 些 区 域, 如 墨 西 哥 湾, 计 划 利 用 外 海 废 弃 的 石 油 和 天 然 气 采 集 平 台 作 为 养 殖 基 地 这 些 新 发 展 代 表 了 渔 业 从 捕 捞 向 养 殖 发 展 的 趋 势 增 殖 放 流 ( 将 养 殖 生 产 的 幼 仔 鱼 投 至 自 然 海 区 ) 亦 是 这 趋 势 的 一 部 分 88

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent.2005, 3(1): 21-28. 图 1: 英 国 哥 伦 比 亚 地 区 的 一 个 鲑 鱼 养 渔 场 这 些 趋 势 是 否 说 明 养 殖 可 在 将 来 取 代 捕 捞? 养 殖 有 时 被 认 为 是 减 少 捕 捞 压 力 的 一 个 手 段 有 人 认 为 捕 捞 与 狩 猎 相 似, 而 狩 猎 已 几 乎 完 全 被 畜 牧 业 取 代 (Avery 1996) 这 种 比 喻 不 完 全 准 确 比 如 鱼 类 的 生 殖 率 比 陆 生 恒 温 动 物 高 的 多, 故 其 种 群 可 承 受 较 高 的 捕 捞 压 力 当 然, 养 殖 生 产 的 发 展 可 降 低 价 格, 逐 步 创 造 经 济 条 件 来 降 低 养 殖 成 本 鱼 类 养 殖 可 能 取 代 捕 捞 吗? 近 期 的 鲑 鱼 和 虾 类 渔 业 资 料 说 明 了 养 殖 业 和 捕 捞 业 的 动 态 世 界 鲑 鱼 的 市 场 在 八 十 年 代 后 期 变 化 巨 大 鲑 鱼 总 产 量 ( 包 括 养 殖 和 捕 捞 ) 由 1988 年 的 七 十 七 万 六 千 吨 猛 增 到 2001 年 的 两 百 万 吨 ( 图 2) 2002 年 养 殖 鲑 鱼 产 量 达 一 百 二 十 一 点 七 万 吨, 比 捕 捞 量 ( 七 十 二 点 二 万 公 吨 ) 高 出 68% 百 分 九 十 以 上 的 养 殖 鲑 鱼 为 大 西 洋 鲑 鱼 (Salmo salar) 该 种 鱼 在 野 生 环 境 中 近 乎 绝 种 由 于 鲑 鱼 产 量 增 加, 导 致 价 格 下 降 从 1998 年 至 2002 年, 养 殖 的 价 格 大 幅 度 下 降, 大 西 洋 鲑 鱼 下 降 61%, 北 美 太 平 洋 鲑 鱼 各 个 种 下 降 54%( 大 鳞 鲑 鱼 (Oncorhynchus tshawytscha ) 至 92%( 粉 红 鲑 鱼 Oncorhynchus gorbuscha) (Naylor et al. 2003) 鲑 鱼 养 殖 自 1980~1990 年 代 开 始, 发 展 迅 速 在 此 间 捕 捞 鲑 鱼 产 量 介 于 七 十 二 万 吨 和 一 百 万 吨 之 间 故 现 在 就 作 出 养 殖 鲑 鱼 替 代 捕 捞 的 结 论 为 时 过 早 此 外, 野 生 鲑 鱼 并 非 全 野 生 在 2001 年, 日 本, 美 国 和 加 拿 大 释 放 了 大 约 四 十 四 亿 人 工 孵 化 的 仔 鱼 到 自 然 海 区 (NPAFC 2004) 尽 管 这 些 仔 鱼 成 活 率 极 低, 在 美 国 阿 拉 斯 加 州 来 源 于 养 殖 的 鲑 鱼 现 占 总 捕 捞 量 的 三 分 之 一 (ADFG 2004) 而 在 日 本 几 乎 所 有 捕 捞 的 二 十 一 万 吨 鲑 鱼 均 来 自 养 殖 放 流 (FAO 2003) 在 鲑 鱼 养 殖 的 同 时, 海 洋 虾 类 养 殖 在 沿 海 也 迅 速 发 展 起 来 但 与 鲑 鱼 不 同, 虾 类 养 殖 没 有 采 用 放 流 的 形 式 美 国, 欧 洲 和 日 本 对 虾 类 的 需 求 量 很 大 虾 类 养 殖 起 于 七 十 年 代 后 89

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent.2005, 3(1): 21-28. 期, 八 十 年 代 迅 速 增 长, 至 2001 养 殖 产 量 达 到 虾 类 总 产 量 的 42%( 图 3) 同 时 捕 捞 虾 类 的 产 量 也 由 1980 年 的 一 百 三 十 万 公 吨 增 加 到 2001 年 的 一 百 八 十 万 公 吨 同 时 期 虾 类 价 格 则 下 降 虾 类 价 格 起 伏 较 大 (FAO 2003), 主 要 原 因 是 疾 病 的 暴 发 导 致 养 殖 虾 的 大 量 死 亡, 影 响 供 求 关 系 虾 类 捕 捞 量 的 上 升 趋 势 说 明 养 殖 尚 未 取 代 捕 捞 已 有 迹 象 表 明 至 少 一 些 海 洋 种 类 的 养 殖 正 在 取 代 捕 捞 阿 拉 斯 加 的 许 多 以 捕 捞 鲑 鱼 为 生 的 渔 民 收 入 减 少, 有 的 已 改 行 (Naylor et al. 2003, 在 印 刷 中 ) 美 国 南 部 捕 虾 渔 民 也 收 入 下 降, 导 致 他 们 要 求 针 对 一 些 主 要 养 虾 国 加 反 倾 销 关 税 (Hedlund 2004) 总 的 来 说, 养 殖 可 能 逐 步 减 少 野 生 捕 捞 但 是 捕 捞 业 的 经 济 惯 性 ( 由 于 渔 船 的 投 资, 渔 民 转 行 的 阻 力, 和 政 府 的 津 贴 ) 也 许 使 捕 捞 量 的 下 降 滞 后 于 价 格 的 下 降 (Naylor et al., 2000, Eagle et al. 2004) 图 2: 全 球 1950~2002 年 养 殖 与 捕 捞 鲑 鱼 产 量 单 位 为 千 公 吨 数 据 来 自 FAO(2003) 养 殖 的 生 态 影 响 类 似 农 业 对 陆 地 生 态 的 改 变, 海 洋 养 殖 的 发 展 不 仅 会 影 响 海 产 品 的 来 源 和 捕 捞 经 济, 同 时 也 会 改 变 海 洋 生 态 特 色 但 养 殖 业 与 农 业 有 不 同 之 处 首 先 大 多 数 海 洋 养 殖 种 类 为 肉 食 性 动 物 第 二, 虽 然 养 殖 占 地 面 积 不 大, 但 其 生 态 影 响 远 大 于 其 占 地 范 围, 因 为 养 殖 依 赖 着 捕 捞, 两 者 关 系 密 切 肉 食 性 鱼 类 的 养 殖 水 产 养 殖 的 发 展 需 要 海 洋 资 源 作 为 投 入 在 过 去 二 十 年 中, 每 年 大 约 有 三 千 万 吨 鱼 ( 占 全 球 捕 捞 量 的 近 三 分 之 一 ) 被 用 于 生 产 饲 料 ( 饵 料 ) 和 鱼 油 随 着 养 殖 业 的 发 展 和 畜 牧 业 用 便 宜 的 饲 料 取 代 鱼 食, 越 来 越 高 比 例 的 捕 捞 鱼 被 用 作 养 殖 饲 料 2001 年 生 产 的 一 千 七 百 万 吨 海 水 和 淡 水 养 殖 鱼 消 耗 了 用 一 千 七 百 万 吨 到 二 千 万 吨 捕 捞 鱼 ( 如 毛 鳞 鱼, 缇 鱼 和 沙 丁 鱼 ) 做 成 的 饲 料 (Tacon 2003) 其 它 养 殖 种 类, 如 滤 食 性 的 鲤 科 鱼 类 和 贝 类, 则 不 需 要 投 饵 大 多 数 海 水 养 殖 鱼 类 为 肉 食 性, 依 赖 于 捕 捞 业 提 供 饵 料 而 养 殖 的 淡 水 鱼 则 一 般 为 草 食 性 或 杂 食 性 作 为 饵 料 的 小 鱼 渔 业 资 源 也 许 跟 不 上 海 洋 养 殖 业 的 持 续 增 长 (Naylor et al. 90

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent.2005, 3(1): 21-28. 2000; Delgado et al. 2003) 至 2004 年 初, 鱼 饵 价 格 升 至 每 吨 650 美 元, 达 1997~1998 厄 尔 尼 诺 现 象 出 现 以 来 的 最 高 值, 且 接 近 历 史 最 高 值 (CRB 1998; FAO 2004) 这 个 价 格 并 非 暂 时 气 候 变 化 所 致, 而 是 长 期 趋 势 尽 管 肉 食 性 鱼 类 养 殖 业 趋 向 于 用 植 物 产 品 取 代 小 鱼 作 为 饵 料 (Powell 2003), 但 其 速 度 不 足 以 改 变 鱼 饵 使 用 趋 势 (Aldhours 2004) 因 为 每 生 产 一 斤 的 肉 食 鱼 需 两 至 五 斤 的 捕 捞 鱼, 故 肉 食 鱼 的 养 殖 代 表 着 鱼 蛋 白 的 净 支 出 (Naylor et al. 2000; Weber 2003) 有 些 养 殖 业 人 士 认 为 捕 捞 小 型, 低 食 物 链 级 的 鱼 来 喂 养 大 型, 高 食 物 链 级 的 鱼 比 起 放 任 这 些 野 杂 鱼 在 自 然 海 域 被 大 鱼 捕 食, 然 后 捕 捞 大 鱼 的 效 率 来 得 高 (Hardy 2001) 养 殖 和 捕 捞 的 相 对 效 率 孰 高 孰 低 尚 无 定 论, 部 分 原 因 是 我 们 对 海 洋 食 物 链 级 间 的 能 量 转 换 效 率 所 知 甚 微, 而 且 一 些 养 殖 种 类 ( 如 虾 ) 在 养 殖 条 件 下 所 处 的 食 物 链 级 比 在 野 外 的 高 当 然, 养 殖 也 许 比 捕 捞 的 效 率 高, 至 少 养 殖 鱼 免 于 捕 食 等 造 成 的 死 亡, 成 活 率 较 高 无 论 如 何, 若 养 殖 业 要 取 代, 而 不 仅 是 辅 助 捕 捞, 则 应 减 少 对 野 杂 鱼 饵 料 的 依 赖 这 些 野 杂 鱼 的 资 源 有 限, 而 且 是 自 然 海 区 许 多 动 物 ( 包 括 经 济 动 物 ) 的 重 要 食 物 (Naylor et al. 2000) 养 殖 的 增 长 也 许 会 使 捕 捞 压 力 从 肉 食 性 鱼 类 转 向 作 为 饵 料 的 野 杂 鱼 (Delgado et al. 2003) 渔 业 管 理 措 施 使 得 近 年 用 于 饵 料 和 鱼 油 的 野 杂 鱼 捕 捞 量 相 对 稳 定 但 随 着 对 这 些 鱼 需 求 量 和 相 应 价 格 的 增 长, 要 求 增 加 其 捕 捞 量 的 压 力 日 益 增 长 另 一 方 面, 如 果 海 洋 养 殖 逐 步 取 代 捕 捞, 则 注 意 力 将 从 海 洋 渔 业 管 理 转 移 到 养 殖 生 产 管 理 在 这 种 情 况 下, 捕 捞 低 食 物 链 级 的 野 杂 鱼 作 为 养 殖 饵 料 从 经 济 管 理 上 则 是 合 理 的 但 从 生 态 角 度 则 是 有 害 的 图 3: 全 球 1950~2002 年 养 殖 与 捕 捞 虾 产 量 单 位 为 千 公 吨 数 据 来 自 FAO(2003) 91

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent.2005, 3(1): 21-28. 增 殖 放 流 海 洋 养 殖 的 另 一 影 响 体 现 在 养 殖 鱼 与 野 生 鱼 的 相 互 关 系 养 殖 鲑 鱼 从 养 殖 场 逃 逸 的 现 象 众 所 周 知 (Naylor et al., 审 阅 中 ) 许 多 科 研 表 明 逃 逸 养 殖 鱼 ( 尤 其 鲑 鱼 ) 对 生 态 有 负 面 影 响, 但 也 有 例 外 (Waknitz et al. 2003) 逃 逸 养 殖 鱼 可 引 入 外 来 种, 增 殖 放 流 种 群 与 自 然 种 群 的 交 配 也 许 会 减 少 自 然 种 群 的 适 合 度 (fitness)(mcginnity et al. 2003; Naylor et al. 2004) 即 使 是 同 种, 增 殖 放 流 种 群 的 遗 传 结 构 常 与 自 然 种 群 的 不 一 样 而 造 成 自 然 种 群 的 适 合 度 降 低 (NRC 1996; Levin et al. 2001; Kolmes 2004) 逃 逸 养 殖 鱼 的 影 响 也 许 在 认 识 到 时 已 无 可 挽 回 (Naylor et al. 2004) 关 于 引 进 种 群 和 自 然 种 群 杂 交 危 害 的 研 究 集 中 在 鲑 鱼 这 些 溯 河 洄 游 种 类 在 淡 水 产 卵, 故 不 在 海 水 网 箱 繁 殖 其 它 完 全 海 洋 种 类 ( 如 鳕 鱼 ) 则 在 海 水 网 箱 产 卵 (Bekkevold et al. 2002) 故 这 些 种 类 的 逃 逸 规 模 要 比 鲑 鱼 大 得 多 鲑 鱼 同 种 内 不 同 种 群 由 于 长 期 适 应 各 自 产 卵 流 域 的 环 境 条 件, 遗 传 结 构 差 异 所 幸 完 全 海 洋 鱼 种 群 间 的 遗 传 结 构 要 比 鲑 鱼 种 群 间 相 似, 杂 交 危 害 也 许 较 轻 但 有 些 海 鱼, 如 大 西 洋 鳕 鱼 种 群 间 基 因 流 动 很 少, 遗 传 结 构 不 同 (Ruzzante et al. 2001) 图 4: 在 阿 拉 斯 加 的 Bristol 海 域 撒 网 捕 捞 鲑 鱼 增 殖 放 流 和 养 殖 鱼 逃 逸 都 可 减 少 野 生 鱼 类 的 适 合 度 和 相 对 产 量 具 有 讽 刺 意 义 的 是 鲑 鱼 养 殖 促 使 鲑 鱼 捕 捞 业 提 高 了 其 效 率 (Eagle et al. 2004), 但 结 果 是 释 放 更 多 的 养 殖 仔 鱼, 以 数 量 来 补 偿 价 值 如 果 养 殖 真 开 始 取 代 捕 捞, 则 增 殖 放 流 应 减 少 同 时, 除 非 发 展 新 技 术 来 阻 止 养 殖 鱼 ( 成 体, 卵 和 胚 胎 ) 的 逃 逸, 养 殖 鱼 与 自 然 种 群 的 杂 交 会 愈 演 愈 烈 营 养 盐 大 多 数 养 殖 以 畜 牧 业 为 模 式, 将 大 量 的 动 物 限 在 小 区 域 内, 用 别 处 运 来 的 饲 料 喂 养 92

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent.2005, 3(1): 21-28. 畜 牧 业 动 物 的 排 泄 往 往 无 法 完 全 被 当 地 植 物 吸 收, 而 造 成 水 污 染 (Aneja et al. 2001; Gollehon et al. 2001; Mallin and Cahoon 2003) 畜 牧 业 排 污 是 美 国 北 卡 罗 莱 纳 州 和 其 它 畜 牧 业 发 达 地 区 的 主 要 环 境 问 题 之 一 网 箱 和 围 网 养 殖 的 废 水 直 接 排 入 自 然 海 域 鲑 鱼 养 殖 排 放 的 营 养 盐 和 悬 浮 颗 粒 可 对 局 部 海 区 产 生 严 重 影 响 (Goldburg et al. 2001) 在 水 流 较 急 的 区 域, 营 养 盐 被 冲 稀, 而 对 生 态 影 响 较 小 (Brooks and Mahnken 2003) 这 也 是 鼓 励 海 水 养 殖 由 沿 海 向 外 海 搬 迁 的 原 因 之 一 (Marine Research Specialists 2003) 我 们 应 该 对 海 水 养 殖 发 展 的 潜 在 影 响 进 行 评 估 美 国 海 洋 大 气 局 的 目 标 是 在 2025 年 使 美 国 每 年 养 殖 生 产 值 达 到 50 亿 美 元 用 加 拿 大 大 不 列 颠 哥 伦 比 亚 省 鲑 鱼 养 殖 数 据 为 参 考, 我 们 可 估 算 50 亿 美 元 海 水 养 殖 产 值 所 排 放 的 氮 量 生 产 一 公 斤 鲑 鱼 大 概 释 放 0.02 到 0.03 公 斤 氮 ( 不 包 括 未 摄 饵 料 的 分 解 部 分 )(Brooks and Mahnken 2003) 2003 年 大 不 列 颠 哥 伦 比 亚 省 大 约 生 产 七 万 吨 鲑 鱼, 价 值 约 六 千 六 百 万 美 元 (Marshall 2003) 氮 排 放 量 约 为 1435 到 2100 吨 以 此 推 算,50 亿 美 元 养 殖 产 值 可 排 泄 大 约 十 万 零 八 百 到 十 五 万 八 千 吨 的 氮 美 国 人 每 人 平 均 一 天 排 氮 量 为 0.016 公 斤 (Stipanuk 2000) 用 保 守 估 计 的 每 年 十 万 公 吨 氮 为 依 据,50 亿 美 元 养 殖 产 值 的 排 氮 量 相 当 于 一 千 七 百 一 十 万 人 的 排 泄 每 头 猪 一 年 大 约 生 产 1.9 吨 的 排 泄 物 每 吨 排 泄 物 包 括 12.3 磅 ( 约 5.5 公 斤 ) 的 氮 (Shaffer 2004) 以 此 推 算, 美 国 北 卡 罗 莱 纳 州 养 猪 业 的 一 千 万 头 猪 (USDA 2004) 每 年 排 泄 大 约 十 万 六 千 公 吨 的 氮, 与 每 年 50 亿 美 元 养 殖 业 排 氮 量 相 似 图 5: 大 西 洋 的 野 生 鲑 鱼 另 一 方 面, 全 球 海 洋 每 年 生 物 固 氮 总 量 约 为 一 亿 两 千 一 百 万 吨 (Galloway 2003), 为 每 年 50 亿 美 元 养 殖 业 排 氮 量 的 1000 倍 左 右 所 以 从 整 体 看, 海 洋 养 殖 废 水 对 环 境 的 影 响 有 限, 但 不 应 忽 视, 尤 其 是 在 养 殖 业 集 中 而 且 水 流 有 限 的 海 区 93

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent.2005, 3(1): 21-28. 展 望 未 来 对 海 洋 生 态 系 统 来 说, 一 个 具 有 生 机 的 未 来 必 须 集 捕 捞, 养 殖 管 理 和 资 源 保 护 为 一 体 即 使 养 殖 已 开 始 取 代 捕 捞, 该 过 程 可 能 是 缓 慢 的 捕 捞 在 相 当 一 段 时 间 内 仍 是 水 产 品 的 重 要 来 源 大 幅 度 改 善 捕 捞 管 理 至 关 重 要 (Pauly et al. 2002) 现 行 的 管 理 主 要 建 立 在 单 种 鱼 类 管 理, 而 忽 视 海 洋 生 态 系 统 内 的 相 互 作 用 很 多 科 学 家 呼 吁 采 纳 以 生 态 系 统 为 基 础 的 管 理 方 法 (NRC 1999; Dayton et al. 2002) 随 着 养 殖 业 的 发 展, 以 生 态 系 统 为 基 础 的 管 理 愈 发 重 要 这 种 管 理 可 平 衡 养 殖 业 和 捕 捞 业 对 低 食 物 链 级 鱼 类 的 需 求 以 生 态 系 统 为 基 础 的 捕 捞 管 理 才 起 步, 尚 需 大 量 研 究 (Pikitch et al. 2004) 改 进 渔 业 管 理 不 仅 是 管 理 问 题 经 济 ( 因 此 政 治 ) 因 素 也 担 当 重 要 角 色 渔 业 一 般 为 共 同 资 源, 渔 民 没 有 经 济 上 的 理 由 不 过 度 捕 捞 (NRC 1999) 要 解 决 这 个 问 题 得 采 取 经 济 手 段, 如 取 消 政 府 对 渔 民 的 津 贴 (Milazzo 1998), 实 行 个 人 捕 捞 定 额, 使 渔 民 有 长 期 捕 捞 权 而 愿 意 保 护 渔 业 资 源 (Fujita et al. 1996), 建 立 个 人 和 企 业 购 买 渔 业 资 源 管 理 较 好 的 水 产 品 (Duchene 2004) 虽 然 渔 业 的 经 济, 法 规, 和 商 业 研 究 不 是 本 文 的 重 点, 新 管 理 方 法 的 成 功 需 要 生 物 学 者 和 其 它 领 域 的 专 家 共 同 努 力 图 6: 夏 威 夷 深 海 水 族 馆 内 的 太 平 洋 鳍 鱼 (moi) 法 规 政 策 对 海 水 养 殖 的 发 展 很 重 要 Pew 海 洋 委 员 会 (The Pew Oceans Commission, 2003) 呼 吁 在 养 殖 场 地 选 择, 设 计 和 运 作 符 合 生 态 可 持 续 性 发 展 的 国 家 统 一 标 准 和 需 可 证 件 建 立 之 前, 海 水 养 殖 不 应 进 一 步 扩 展 外 海 养 殖 的 环 境 保 护 标 准 和 逃 逸 鱼 对 自 然 种 群 遗 传 的 影 响 等 都 需 要 进 一 步 研 究 海 洋 养 殖 业 的 创 新, 大 规 模 海 洋 养 殖 对 环 境 的 影 响 的 进 一 步 了 解 有 助 于 养 殖 业 的 持 续 发 展 由 于 经 济 等 原 因, 养 殖 业 已 开 始 重 视 这 些 问 题 饵 料 是 养 殖 业 一 重 要 开 销, 而 野 杂 鱼 价 格 还 在 继 续 上 涨 养 殖 饵 料 中 野 杂 鱼 所 占 的 比 例 已 大 幅 度 下 降, 而 且 饵 料 利 用 率 在 增 长 ( 尤 其 鲑 鱼 ) 94

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent.2005, 3(1): 21-28. 养 殖 可 持 续 性 发 展 的 另 一 途 径 是 挑 选 食 物 链 低 的 种 类 作 为 养 殖 对 象 贝 类, 藻 类, 鱼 类 和 其 它 种 类 混 养 的 综 合 养 殖 前 景 光 明 (Neori et al. 2004) 混 养 系 统 和 种 类 之 间 的 相 互 关 系 ( 如 化 废 为 食 ) 需 进 一 步 研 究 使 综 合 养 殖 实 现 商 业 化 (Troell et al. 2003) 综 合 养 殖 产 品 的 市 场 研 究 也 很 重 要, 尤 其 当 养 殖 过 程 使 用 化 学 药 品 最 近 的 一 项 综 合 调 查 显 示 在 2020 年 前 商 品 鱼, 鱼 饵 料, 和 鱼 油 的 价 格 几 乎 肯 定 会 增 长, 而 诸 如 牛 肉, 蛋 类 和 疏 菜 的 食 品 价 格 则 很 可 能 下 降 (Delgado et al. 2003) 鱼 类 价 格 的 提 高 可 能 导 致 捕 捞 和 养 殖 业 的 进 一 步 发 展, 强 化 海 洋 资 源 的 竞 争 保 护 海 洋 资 源 也 许 需 要 慎 重 地 区 划 管 理 例 如, 指 定 某 些 海 域 为 可 使 用 或 不 可 使 用 区 设 立 海 洋 保 护 区 ( 在 区 内 禁 止 捕 捞 等 活 动 ) 也 许 是 环 保 和 捕 捞 管 理 的 一 个 工 具 (Lubchenco et al. 2003) 但 设 立 海 域 为 养 殖 或 其 它 活 动 区 的 研 究 还 不 系 统 海 洋 捕 捞 前 景 暗 淡 海 洋 养 殖 亦 充 满 挑 战 解 决 海 洋 捕 捞 和 海 水 养 殖 带 来 的 问 题, 建 立 长 期 可 持 续 性 的 海 洋 资 源 发 展 规 划, 需 要 统 筹 兼 顾 捕 捞 和 养 殖 的 生 态 效 应 ( 林 俊 达 何 希 译 ) 致 谢 感 谢 M Burke, S Lamster, L Jantzen, and B Goodman 的 评 论 和 支 持, 感 谢 David 和 Lucile Packard 基 金 会 的 赞 助. 参 考 文 献 ADFG (Alaska Department of Fish and Game). 2004. Alaska Salmon Enhancement Program 2003 Annual Report. Juneau: Alaska Department of Fish and Game. Aldhous P. 2004. Fish farms still ravage the sea: sustainable aquaculture takes one step forward, two steps back. www.nature.com/nsu/040216/040216-10.html. Viewed 25 June 2004. Aneja VP, Roelle PA, Murray GC, et al. 2001. Atmospheric nitrogen compounds II: emissions, transport, transformation, deposition and assessment. Atmos Environ 35: 1903 11. Avery D. 1996. Farming: a fish story. Journal of Commerce September 27, 1996. Bekkevold D, Hansen MM, and Loeschcke V. 2002. Male reproductive competition in spawning aggregations of cod (Gadus morhua, L.). Mol Ecol 11: 91 102. Brooks KM and Mahnken CVW. 2003. Interactions of Atlantic salmon in the Pacific Northwest environment II.organic wastes. Fish Res 62: 255 93. CRB (Knight-Ridder Commodity Financial Research Bureau). 1998. Commodity Yearbook. New York: John Wiley & Sons. Dayton PK, Thrush R, and Coleman FC. 2002. Ecological effects of fishing in marine ecosystems in the United States. Arlington, VA: Pew Oceans Commission. Delgado CL, Wada N, Rosegrant MW, et al. 2003. Fish to 2020: supply and demand in changing global markets. Washington, DC: International Food Policy Research Institute and Penang, Malaysia: WorldFish Center. DOC (Department of Commerce). 2004. US Department of Commerce Aquaculture Policy. www.lib.noaa.gov/docaqua/docaquapolicy.htm. Viewed 25 June 2004. Duchene, L. 2004. Eco-buying ups the ante. Seafood Business 20: 1, 22 40. 95

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原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 生 态 学 理 论 对 加 强 传 染 病 控 制 和 制 定 公 众 健 康 政 策 的 指 导 作 用 KF Smith, AP Dobson, FE McKenzie, LA Real, DL Smith, and ML Wilson Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 摘 要 : 通 过 国 际 公 众 健 康 组 织 的 努 力, 以 及 生 物 科 学 技 术 的 进 步 和 发 展, 我 们 对 传 染 病 的 预 防 控 制 或 者 局 部 地 区 的 根 除, 并 有 可 能 从 根 本 上 消 灭 传 染 病 ( 现 有 一 例 ), 已 经 获 得 相 当 大 的 成 功 和 进 展 但 是, 我 们 的 每 一 个 成 功 和 进 步 都 伴 随 着 新 的 病 原 体 的 出 现, 新 菌 种 的 进 化, 以 及 新 的 传 染 病 环 境 的 改 变, 这 对 于 传 染 病 的 控 制 带 来 新 的 挑 战 为 了 应 对 不 断 增 长 的 新 的 传 染 病 的 出 现 和 生 物 恐 怖 主 义, 我 们 必 须 竭 尽 全 力 创 立 和 推 行 预 防 和 控 制 传 染 病 的 各 种 可 行 计 划, 扼 制 传 染 病 病 原 体 的 传 播 而 生 态 学 理 论 和 传 染 病 科 学 技 术 应 成 为 全 球 未 来 建 立 预 防 和 控 制 传 染 病 可 行 项 目 的 理 论 基 础 绪 论 在 二 十 世 纪 下 半 页, 由 于 卫 生 条 件 的 改 善 诊 断 技 术 的 提 高 以 及 新 的 药 物 和 疫 苗 的 开 发, 使 发 达 国 家 大 大 降 低 和 抑 制 了 致 命 传 染 病 的 传 播 但 是, 今 天 传 染 病 仍 然 是 世 界 上 造 成 人 类 死 亡 的 主 要 祸 首 随 着 新 世 纪 生 物 恐 怖 的 威 胁 人 口 的 急 剧 增 长 和 极 端 贫 困 所 造 成 传 染 病 的 扩 散 等 等, 都 证 明 对 传 染 病 的 预 防 和 控 制 还 任 重 道 远 现 在, 也 许 比 任 何 时 候 都 需 要 用 生 态 学 的 科 学 理 论 指 导 和 制 定 一 系 列 的 预 防 和 控 制 传 染 病 的 可 行 计 划 目 前, 理 论 生 态 学 大 量 的 研 究 成 果 已 经 对 制 定 和 实 施 这 些 计 划 产 生 深 远 的 影 响 ( 表 1) 本 文 将 讨 论 和 阐 述 理 论 生 态 学 的 进 展 对 全 球 范 围 内 传 染 病 防 治 的 指 导 和 影 响, 并 列 举 一 些 典 型 的 范 例 虽 然 我 们 仅 详 细 论 述 了 四 个 典 型 范 例, 但 类 似 的 范 例 却 很 多 ( 表 2, 并 请 参 考 网 站 资 料 ) 我 们 认 为, 公 众 健 康 机 构 和 非 政 府 组 织 在 制 定 和 实 施 各 种 健 康 计 划 时, 应 更 加 注 重 生 态 学 理 论 的 指 导 ; 同 时, 理 论 工 作 者 也 应 加 强 和 扩 大 他 们 的 研 究 领 域, 开 创 传 染 病 生 态 学 的 研 究 核 心 内 容 : 理 论 生 态 学 的 发 展 对 于 人 类 畜 牧 和 野 生 动 物 传 染 病 的 控 制 具 有 重 要 的 指 导 作 用 随 着 新 的 传 染 病 的 出 现 和 老 传 染 病 的 扩 散, 人 类 对 医 疗 设 施 服 务 保 健 防 疫 等 需 求 将 不 断 增 加 虽 然 分 子 生 物 学 和 遗 传 学 对 传 染 病 的 起 源 和 病 理 的 诠 释 极 为 重 要, 但 对 传 染 病 生 态 学 以 及 病 原 体 和 寄 主 的 相 互 关 系 的 研 究, 包 括 对 病 原 体 的 传 播 和 疾 病 的 传 染 的 分 析, 才 是 传 染 病 控 制 成 败 的 关 键 研 究 传 染 病 发 生 和 流 行 方 面 的 三 个 理 论 学 派 目 前, 在 研 究 传 染 病 的 发 生 和 流 行 方 面 有 三 个 相 互 关 联 和 相 互 重 叠 的 理 论 学 派 第 一 种 理 论 学 派 以 著 名 的 医 学 科 学 家 帕 斯 特 (Pasteur), 柯 克 (Koch) 和 俄 利 兹 (Ehrlich) 为 代 表 他 们 着 重 于 个 体 病 人 对 病 原 体 的 抵 抗 能 力 他 们 认 为, 传 染 病 是 由 某 一 病 原 体 感 染 侵 袭 某 一 病 人 的 过 程 和 结 果 这 一 理 论 学 派 重 视 的 是 个 体 或 者 说 是 一 个 个 的 病 人 而 不 是 群 体 因 此, 这 一 学 派 的 目 的 是 要 找 出 某 一 种 理 想 的 药 物 医 治 某 一 种 传 染 病 的 每 一 个 病 人 或 研 制 疫 98

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 苗 来 防 止 某 一 种 病 原 体 的 感 染 这 一 学 派 致 力 于 在 寄 主 或 病 人 群 体 中 阻 止 病 原 体 的 传 染 和 减 缓 有 机 体 对 传 染 的 病 理 反 应 这 一 学 派 在 上 一 个 世 纪 有 许 多 成 功 的 经 验, 历 史 上 很 多 传 染 病 的 防 治 和 消 灭 都 是 以 这 一 理 论 基 础 为 指 导 的 第 二 种 理 论 学 派 以 传 染 病 学 科 学 家 为 代 表 他 们 着 重 于 寄 主 和 病 原 体 在 一 个 系 统 中 的 相 互 作 用, 强 调 传 染 病 在 种 群 水 平 上 的 动 态 格 局, 以 及 在 这 一 系 统 和 动 态 格 局 中 每 一 个 生 物 个 体 的 作 用 传 染 病 学 往 往 更 多 地 努 力 发 掘 环 境 习 性 和 基 因 之 间 相 互 影 响 和 发 病 的 统 计 学 分 布 格 局 这 一 学 派 采 用 危 险 系 数 的 方 法 进 行 统 计 分 析 许 多 研 究 都 努 力 得 出 一 个 单 一 概 率, 在 特 定 条 件 下 预 测 疫 情 发 生 的 概 率 危 险 系 数 的 分 析 对 于 管 理 者 和 决 策 者 来 说 是 很 有 用 的 如 果 我 们 知 道 某 一 种 行 为 和 习 性 会 比 别 的 行 为 和 习 性 感 染 上 传 染 病 的 可 能 性 要 高 许 多 的 话, 我 们 就 可 以 教 育 人 民 如 何 注 意 自 己 的 行 为 和 习 性, 减 少 染 病 的 可 能 性 这 对 于 制 定 决 策 是 非 常 重 要 的 但 对 于 每 一 个 个 人, 我 们 仅 能 估 计 其 染 病 危 险 性 的 可 能 性 大 小 在 19 世 纪 80 年 代 初 期, 生 态 学 家 创 立 了 另 一 种 理 论 学 说, 这 一 学 派 研 究 病 原 菌 和 寄 主 之 间 的 关 系 并 不 仅 仅 是 一 种 统 计 学 分 布, 而 是 遵 循 病 原 体 和 寄 主 间 自 然 生 态 学 和 进 化 动 态 的 第 一 定 律 按 照 这 一 定 律, 传 染 病 的 出 现 是 一 个 基 本 的 生 物 学 过 程 ( 如, 基 因 突 变 基 因 漂 移 接 触 和 传 染 率 等 等 ) 这 一 过 程 可 以 用 模 型 来 模 拟 和 预 测 病 原 体 种 群 的 扩 散 和 传 染 病 的 分 布 格 局 这 一 模 型 是 生 态 学 和 进 化 论 最 直 接 的 成 果 模 型 一 般 采 用 微 分 方 程 来 表 达 生 态 学 过 程 第 一 定 律, 模 拟 传 染 病 的 时 间 和 空 间 格 局 由 于 这 一 模 型 是 以 生 物 学 过 程 为 基 础, 它 不 仅 能 预 测 传 染 病 的 分 布 也 能 帮 助 我 们 了 解 和 解 释 传 染 病 发 生 的 机 制 和 传 播 途 径 这 三 个 理 论 学 派 并 不 是 一 种 学 科 进 化 过 程, 而 是 同 时 发 展 的 共 存 的 相 互 补 充 的 理 论 框 架 从 生 态 学 的 角 度 来 看, 危 险 系 数 强 调 种 群 异 质 性 所 以 我 们 可 以 将 统 计 分 析 科 学 的 概 率 系 数 和 病 情 发 生 的 可 能 因 素 与 第 一 定 律 模 型 结 合 起 来, 为 生 态 动 态 模 型 提 供 参 数 另 外, 比 如, 我 们 可 以 用 种 群 基 因 和 动 态 模 型 来 理 解 和 预 测 抗 菌 类 药 物 的 进 化 及 其 抗 性, 及 时 对 病 人 提 供 药 物 使 用 的 科 学 依 据 因 此, 至 关 重 要 的 是 我 们 必 须 将 这 三 个 理 论 学 派 的 实 际 工 作 者 和 研 究 人 员 结 合 在 一 起, 共 同 努 力 加 强 对 传 染 病 预 防 和 控 制 表 1: 生 态 学 理 论 对 传 染 病 控 制 和 预 防 的 重 要 贡 献 : 过 去 : 确 定 病 原 体 传 播 敏 感 的 循 环 周 期 确 定 病 原 体 种 群 生 长 率 限 制 的 敏 感 阶 段 建 立 疫 苗 有 效 期 和 用 量 的 方 案 确 定 病 原 体 对 抗 生 素 的 抗 性 确 定 病 原 体 扩 散 的 空 间 分 布 格 局 理 解 寄 主 免 疫 系 统 的 动 态 确 定 寄 主 的 种 群 特 性 对 病 原 体 扩 散 的 影 响 理 解 群 落 大 小 的 临 界 值 和 免 疫 力 现 在 和 将 来 : 利 用 寄 主 种 群 群 体 大 小 和 分 布 预 测 传 染 病 的 出 现 与 分 布 利 用 生 态 学 和 进 化 动 态 理 论 预 测 寄 主 和 病 原 体 的 互 动 关 系 利 用 时 间 系 列 分 析 方 法 预 测 传 染 病 扩 散 在 时 间 分 布 上 的 波 动 性 做 好 生 物 学 防 治 的 规 划 确 定 对 传 染 病 防 治 资 源 的 有 效 性 和 充 足 性 的 安 排 和 分 布 采 用 游 戏 结 束 方 式, 确 定 终 止 某 一 传 染 病 控 制 项 目 的 合 适 时 间 99

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 病 原 体 的 理 论 分 类 学 理 论 生 态 学 派 的 模 型 是 建 立 在 所 模 拟 的 种 群 其 生 物 学 过 程 的 数 量 化 基 础 上 的 当 生 态 学 家 用 模 型 来 理 解 和 解 释 新 病 原 体 的 动 态 过 程 时, 他 们 往 往 非 常 重 视 病 原 菌 个 体 的 数 量 平 均 年 龄 潜 伏 期 病 原 体 与 寄 主 的 接 触 和 感 染 率, 以 及 免 疫 周 期, 而 忽 略 感 染 的 具 体 机 制 这 种 研 究 方 法 往 往 导 致 一 系 列 的 不 同 等 级 层 次 的 模 型 的 发 展, 以 模 拟 各 种 不 同 的 病 原 体 不 同 寄 主 的 群 体 习 性 和 相 对 应 的 传 染 扩 散 动 态 的 复 杂 性 病 原 体 的 生 态 相 似 性 也 是 数 量 模 型 相 似 性 的 反 映 病 原 体 的 生 态 学 分 类 可 以 区 分 为 两 大 组 合 : 微 寄 生 类 和 大 寄 生 类 微 寄 生 类 包 括 病 毒 细 菌 原 生 动 物 传 染 性 海 绵 状 脑 病 盶 蛋 白 (prions) 等 对 它 们 的 研 究 成 果 主 要 包 括 一 系 列 的 框 架 模 型 模 拟 寄 主 种 群 动 态 和 特 征 最 先 的 研 究 有 理 论 传 染 病 学 家 Kermack 和 Mckendrick(1927,1932,1933) 的 工 作 在 他 们 的 研 究 中, 寄 主 种 群 是 由 种 群 感 染 传 染 致 死 ( 或 恢 复 和 免 疫 ) 的 数 量 来 表 达 Kermack Mckendrick 模 型 或 者 是 SIR 模 型 能 帮 助 我 们 理 解 病 原 体 扩 散 和 被 抑 制 的 动 态 对 于 大 寄 生 类, 它 包 括 各 种 寄 生 虫 虱 子 跳 蚤 等, 这 一 类 模 型 就 较 为 复 杂 它 模 拟 每 一 个 寄 主 个 体 内 寄 生 虫 的 个 体 数 量 以 及 寄 生 虫 在 寄 主 种 群 中 的 统 计 分 布 其 基 本 原 因 是 由 于 大 多 数 大 寄 生 种 群 ( 特 别 是 寄 生 虫 ) 都 集 中 在 寄 主 种 群 的 一 小 部 分 群 体 内 ( 参 见 相 关 网 络, 以 及 蠕 虫 病 ), 这 一 类 复 合 模 型 的 框 架 是 由 寄 生 虫 生 态 学 家 Croflon(1971a,b) 和 Tallis(Tallis and Leyton 1966;Tallis and Donals 1970), 首 先 提 出, 并 由 Anderson 和 May(1978;May and Anderson 1978) 以 及 他 们 的 研 究 小 组 充 实 和 完 善 当 微 寄 生 和 大 寄 生 模 型 建 立 后 ( 具 体 实 例 在 下 面 逐 一 列 举 ), 则 是 一 个 逐 步 补 充 细 节 化 和 完 善 这 些 模 型 的 过 程 值 得 强 调 的 是, 当 许 多 节 肢 动 物 传 染 媒 介 传 播 人 类 传 染 病, 并 出 现 动 物 病 原 体 库 时, 这 就 大 大 提 高 了 这 些 模 型 的 复 杂 性 (Wilson 2001) 应 该 提 出, 所 有 这 些 模 型 与 许 多 生 态 模 型 都 有 很 多 的 共 同 之 处, 比 如, 这 些 模 拟 的 种 群 都 有 其 特 殊 的 分 布 格 局 (Hanski 1997;Dobson 2003) 下 面, 我 们 具 体 描 述 一 些 主 要 的 传 染 病 实 例 : 麻 疹 我 们 对 传 染 病 的 传 播 动 态 的 认 识 和 控 制, 许 多 方 面 来 自 对 麻 疹 的 研 究 和 控 制 并 主 要 来 自 Kermack 和 Mckendrick(1927) 开 创 性 的 工 作 随 之, 他 们 的 研 究 引 起 许 多 数 学 家 的 兴 趣 到 19 世 纪 50 年 代,Bartlett 用 三 个 模 型 来 描 述 麻 疹 在 城 市 和 乡 村 环 境 的 不 同 传 染 格 局 其 重 要 结 论 性 成 果 是 人 口 的 大 小 (CCS) 对 麻 疹 传 染 病 的 流 行 有 一 个 临 界 值, 超 过 这 个 临 界 值 麻 疹 的 爆 发 将 不 可 阻 挡 Bartlett 并 用 经 验 公 式 具 体 计 算 出 麻 疹 传 染 的 人 口 大 小 的 临 界 值 在 50 万 左 右 他 认 为, 由 于 麻 疹 传 染 的 突 发 性 和 随 机 性, 不 可 能 用 确 定 性 模 型 来 估 算 人 口 大 小 的 临 界 值 (Bartlett 1960,1957) 人 口 大 小 临 界 值 对 于 制 定 防 疫 政 策 是 非 常 重 要 的 概 念 它 为 麻 疹 流 行 性 腮 腺 炎 水 痘 牛 瘟 ( 类 似 于 人 类 麻 疹 的 牛 麻 疹 ) 等 免 疫 计 划 都 有 重 要 的 指 导 意 义 (Plowright 1967,1982) 因 而 提 出 防 疫 的 重 点 放 在 降 低 人 口 大 小 于 临 界 值 以 下 防 疫 的 另 一 个 重 要 概 念 是 群 体 免 疫, 即 一 个 群 体 的 个 体 都 得 于 免 疫 ( 自 然 的 或 人 工 疫 苗 ), 这 就 形 成 群 体 免 疫 的 社 区 群 体 免 疫 因 传 染 病 和 感 病 群 体 不 同 而 异, 但 其 基 本 原 理 是 将 新 染 病 的 个 体 的 可 能 性 减 少 到 1 以 下 ( 详 见 如 下,Fine 1993) 麻 疹 和 其 他 儿 童 传 染 病 的 研 究 在 确 定 性 模 型 的 框 架 下 也 有 很 大 的 进 展 但 这 一 进 展 并 没 有 包 括 重 要 的 寄 主 种 群 大 小 的 假 设, 而 且 限 定 种 群 大 小 为 不 变 的 常 量 (Anderson and May 100

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 1982;Anderson and Grenfell 1986) 起 先, 这 些 研 究 着 重 于 对 传 染 病 的 周 期 病 原 体 潜 伏 期 和 感 染 周 期 的 描 述, 这 一 研 究, 进 一 步 发 展 了 以 年 龄 性 别 结 构 为 基 础 的 模 型 这 些 成 果, 对 于 在 防 疫 工 作 中 对 不 同 年 龄 组 和 不 同 寄 主 的 免 疫 起 了 非 常 重 要 的 指 导 作 用 这 些 原 则 也 对 HIV 艾 滋 病 的 防 疫 模 型 的 建 立 有 很 大 的 影 响 这 些 还 原 则 强 调 传 染 病 的 扩 散 过 程 中, 病 原 体 的 传 播 存 在 着 异 质 性 无 疑, 麻 疹 的 传 染 和 传 播 的 时 间 和 空 间 模 型 不 断 发 展, 为 我 们 理 解 麻 疹 的 传 染 分 布 动 态 和 其 他 传 染 病 的 传 播 确 定 了 重 要 的 理 论 基 础 (Anderson et al. 1984;Bolker and Grenfell 1995;Keeling and Grenfell 1997;Grenfell and Bolker 1998; Grenfell et al. 2001;Bjornstad et al. 2002) 表 2: 理 论 生 态 学 应 用 于 传 染 病 控 制 和 预 防 的 补 充 ( 详 见 互 联 网 介 绍 ) 传 染 病 生 态 学 理 论 应 用 对 公 众 健 康 的 影 响 小 儿 麻 痹 症 群 体 免 疫 和 终 止 计 划 Ross 和 Macdonald 的 病 原 体 传 播 与 蚊 子 疟 疾 繁 衍 模 型,Garki 疟 疾 传 播 与 人 口 模 型 Hairton 和 Cohen 的 寄 主 和 寄 生 种 群 动 态 格 局 模 型 确 定 了 防 疫 过 程 中 阻 止 传 染 最 血 吸 虫 病 有 效 的 传 播 周 期 Anderson 和 May 关 于 感 染 蜗 牛 的 空 间 聚 集 分 布 和 季 节 的 相 关 模 型 成 为 控 制 传 播 的 科 学 基 础 用 模 型 预 测 接 触 传 染 的 百 分 比 (SARS 为 SARS 5~10%), 这 对 于 在 症 状 出 现 前 的 防 治 和 确 定 防 疫 战 略 有 重 要 意 义 Croflon 和 Anderson, 以 及 May 的 模 型 都 蠕 虫 病 指 出, 大 部 分 的 蠕 虫 病 患 者 都 集 中 在 密 集 的 一 小 部 分 群 体 之 中 ONCHOSIM 模 型 模 拟 人 与 寄 生 虫 种 群 河 盲 症 密 度 相 互 作 用 染 病 群 体 的 动 态, 杀 虫 ( 盘 尾 丝 虫 病 ) 剂 和 化 学 药 剂 的 防 治 作 用 目 前 消 除 了 小 儿 麻 痹 症, 并 宣 布 2004 年 为 全 面 控 制 其 传 播 和 控 制 计 划 终 止 1955~1969 年 WHO 倡 导 的 DDT 灭 蚊 运 动, 用 Garki 模 型 指 导 灭 虫 剂 和 药 物 的 利 用 19 世 纪 80 年 代 WHO 灭 螺 运 动 最 大 限 度 地 减 少 了 血 吸 虫 病 在 非 洲 的 传 播 目 前 模 型 研 究 的 进 展, 帮 助 WHO 对 不 同 病 虫 害 控 制 和 防 疫, 尤 其 是 生 物 控 制 和 教 育 方 面 都 发 挥 了 积 极 作 用 当 病 情 爆 发 时, 重 要 的 是 将 病 患 者 隔 离 并 追 踪 查 找 与 病 患 者 接 触 的 人, 及 时 将 他 们 隔 离 观 察 具 体 的 防 治 计 划 集 中 分 析 为 什 么 某 些 个 体 容 易 染 病 以 及 如 何 将 主 要 精 力 放 在 这 些 个 体 或 年 龄 组 上, 以 达 到 防 治 的 最 佳 效 果 OCP 成 功 地 在 非 洲 国 家 控 制 了 河 盲 症 今 天, 这 一 传 染 病 已 经 不 再 对 公 众 健 康 造 成 危 害, 其 病 原 体 已 基 本 消 灭 口 蹄 疫 过 去 的 几 年 里 出 现 了 许 多 种 严 重 影 响 人 类 健 康 和 经 济 利 益 的 病 原 体 英 国 爆 发 的 口 蹄 疫 (foot and mouth disease, FMD) 不 仅 严 重 影 响 了 与 农 业 有 关 的 社 区, 并 且 影 响 到 了 到 农 村 旅 游 的 人 群 ((Ferguson et al. 2001; Keeling et al.2003) SIR 模 型 ( 将 人 群 划 分 为 易 感 人 群 S, 染 病 人 群 I 和 免 疫 人 群 R 的 传 染 病 模 型 ) 能 够 描 述 口 蹄 疫 在 一 个 农 场 内 的 家 畜 间 的 动 态, 但 在 这 种 情 况 下 农 场 间 的 传 递 更 为 重 要 因 为 任 何 一 个 农 场 发 现 口 蹄 疫 都 会 导 致 该 农 场 所 有 家 畜 的 清 除, 所 以 农 场 间 的 传 递 实 际 上 是 一 个 SI 模 型 理 解 英 国 口 蹄 疫 的 流 行 要 优 先 考 虑 两 件 事 情 首 先, 要 找 出 估 计 R o 的 方 法 R o 是 指 一 个 传 染 源 引 入 全 部 由 易 感 个 体 组 成 的 群 体 后 所 能 直 接 传 染 的 平 均 个 体 数 R o 是 研 究 传 染 性 疾 病 生 态 学 所 必 需 的 一 个 基 本 变 量 它 不 仅 决 定 了 疾 病 的 传 播, 还 和 疾 病 的 长 期 行 为 及 101

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 部 分 或 全 部 消 除 传 染 病 所 必 需 的 疫 苗 免 疫 有 关 简 单 的 讲,R o 可 以 看 作 是 一 个 群 体 相 对 于 某 种 传 染 病 的 风 险 指 数 其 次, 迅 速 了 解 传 染 病 在 空 间 上 的 传 播 也 非 常 重 要 从 流 行 病 学 公 共 政 策 的 角 度 上 看, 它 的 流 行 很 不 寻 常 明 显 的 一 个 事 实 是, 已 有 的 政 策 在 疾 病 爆 发 的 短 短 两 个 星 期 内 就 已 经 不 能 有 效 的 解 决 问 题 了 这 促 使 英 国 食 品 标 准 署 主 席 John Krebs 爵 士 组 织 了 一 个 传 染 病 生 态 学 家 小 组 来 研 究 这 个 问 题 这 些 生 态 学 家 主 要 着 重 于 找 到 估 计 农 场 间 的 R o 的 方 法 他 们 初 步 估 计 每 个 染 病 农 场 会 传 染 3 到 5 个 农 场 (Woolhouse 2001) 这 些 生 态 学 家 在 教 育 媒 体 ( 也 就 是 大 众 ) 和 政 策 制 订 者 把 R o 降 低 到 小 于 1 的 重 要 性 方 面 做 的 也 非 常 出 色 有 效 很 快 他 们 就 发 现, 将 R o 降 低 到 1 以 下 的 最 好 的 方 式 就 是 启 动 更 严 格 的 措 施 在 发 现 病 原 体 后 尽 快 确 定 被 感 染 的 ( 及 相 邻 的 ) 农 场 被 感 染 的 农 场 里 的 家 畜 很 快 被 挑 出 并 被 处 死, 一 段 时 间 里, 媒 体 上 充 斥 着 象 图 1 一 样 可 怕 的 照 片 图 1: 正 在 焚 烧 被 感 染 上 口 蹄 疫 的 牛 由 于 关 于 英 国 农 场 大 小 及 分 布 的 数 据 库 的 信 息 不 足, 对 口 蹄 疫 空 间 动 态 的 详 细 量 化 研 究 严 重 受 阻 所 有 的 数 据 都 需 要 进 行 更 新 和 确 认, 而 这 都 需 要 宝 贵 的 时 间 ( 具 有 讽 刺 意 味 的 是, 美 国 现 有 的 关 于 农 场 大 小 和 分 布 的 数 据 比 英 国 还 少 ) 尽 管 如 此, 他 们 还 是 很 快 确 定 了 两 类 可 能 的 空 间 传 染 方 式 : 一 类 是 相 邻 农 场 间 的 通 过 空 气 中 的 污 染 物 的 近 距 离 传 播 ; 另 一 类 通 常 是 由 农 场 主, 兽 医 或 他 们 的 被 污 染 的 车 辆 移 动 所 造 成 的 远 距 离 的 传 播 这 导 致 采 取 更 严 厉 的 控 制 移 动 的 措 施 和 杀 死 围 绕 被 感 染 农 场 的 家 畜 的 政 策 ( 图 2;Ferguson et al. 2001a,b; Keeling et al. 2001, 2003) 所 有 的 这 些 措 施 在 口 蹄 疫 爆 发 的 一 个 月 后 就 已 经 开 始 实 施 这 是 生 态 流 行 病 学 能 够 对 危 机 做 出 反 应 的 一 个 很 好 的 例 证 等 控 制 措 施 一 开 始 生 效 及 R o 刚 开 始 下 降, 他 们 就 开 始 尝 试 预 测 什 么 时 候 这 次 爆 发 能 够 结 束 英 国 口 蹄 疫 的 爆 发 为 公 共 政 策 及 对 付 以 后 的 传 染 病 爆 发 提 供 了 一 些 有 益 的 教 训 对 这 次 疾 病 流 行 进 程 的 回 顾 性 的 计 算 表 明 最 初 两 个 星 期 的 拖 延 有 可 能 最 终 导 致 感 染 数 和 被 杀 死 的 牛 和 羊 的 群 数 翻 番 所 有 这 些 都 说 明 应 该 让 生 态 学 家 更 早 的 介 入 102

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 图 2: 英 国 2001 年 口 蹄 疫 爆 发 时 被 感 染 的 农 场 个 数 及 开 始 对 染 病 家 畜 扑 杀 和 限 制 移 动 的 时 间 改 编 自 Keeling et al. 2001 狂 犬 病 能 从 家 畜 或 野 生 动 物 寄 主 传 播 到 人 类 的 病 原 体 是 当 今 世 界 上 很 多 新 出 现 的 传 染 病 的 罪 魁 祸 首, 它 们 包 括 SARS( 非 典 ) 埃 博 拉 病 毒 美 国 西 尼 罗 河 病 毒 及 最 近 在 东 南 亚 鸟 类 中 爆 发 的 A 型 流 感 (H5N1) 等 因 为 这 些 能 从 动 物 传 播 到 人 类 的 传 染 病 在 保 护 生 物 学, 动 物 管 理 及 商 业 等 方 面 都 有 重 要 的 影 响, 他 们 的 预 防 与 控 制 受 到 很 大 的 重 视 数 学 模 型 极 大 地 影 响 了 许 多 全 球 控 制 狂 犬 病 的 行 动, 其 中 包 括 正 在 欧 洲 流 行 的 狐 狸 狂 犬 病 和 美 国 东 部 流 行 的 浣 熊 狂 犬 病 尽 管 宠 物 防 疫 使 宠 物 和 人 类 中 的 狂 犬 病 病 例 极 少, 我 们 对 野 生 动 物 狂 犬 病 的 控 制 仍 然 非 常 有 限 多 年 以 来, 把 野 生 动 物 密 度 降 低 到 能 维 持 疾 病 的 传 播 以 下 是 唯 一 实 施 过 的 控 制 措 施 (Anderson et al. 1981) 最 近, 新 开 发 出 的 口 服 狂 犬 病 疫 苗 (ORV) 被 应 用 到 野 生 动 物 上 来 控 制 该 疾 病 这 被 广 泛 应 用 于 狂 犬 病 传 播 浪 潮 的 前 沿 来 创 造 一 个 易 感 个 体 密 度 足 够 小 的 区 域 来 阻 止 疾 病 的 继 续 传 播 评 估 口 服 狂 犬 病 疫 苗 与 扑 杀 的 效 比 的 数 学 模 型 表 明 最 经 济 的 策 略 是 单 独 实 施 疫 苗 免 疫 或 扑 杀 只 有 当 免 疫 单 个 个 体 的 成 本 小 于 或 等 于 扑 杀 单 个 个 体 成 本 的 五 分 之 一 的 时 候 同 时 使 用 疫 苗 和 扑 杀 才 会 比 单 独 使 用 扑 杀 在 经 济 上 更 合 算 (Coyne et al. 1989) 在 欧 洲 加 拿 大 和 美 国, 尽 管 分 发 口 服 狂 犬 病 疫 苗 已 经 成 为 控 制 野 生 动 物 狂 犬 病 的 一 个 选 项, 正 在 进 行 的 研 究 还 是 表 明 其 长 期 效 果 上 并 不 一 定 成 功 (Smith and Coyne pers comm) 在 与 大 量 狂 犬 病 病 例 的 GIS 制 图 相 结 合 后, 数 学 模 型 对 于 预 测 狂 犬 病 在 野 生 动 物 中 的 传 播 及 帮 助 减 小 未 来 的 疾 病 流 行 范 围 等 方 面 都 非 常 有 效 (Murray et al. 1986; Russell et al. 2004; Smith et al. 2002) 特 别 是 空 间 模 型 还 被 应 用 到 防 疫 地 带 的 设 计 上 这 些 防 疫 地 带 要 能 够 做 到 最 小 花 费 的 同 时 尽 量 对 野 生 动 物 影 响 最 小, 并 且 还 能 有 效 阻 止 狂 犬 病 的 传 播 同 时, 空 间 模 型 也 表 明 狂 犬 病 的 传 播 速 度 和 野 生 动 物 的 种 群 密 度 有 关 在 英 国, 这 些 模 型 被 用 来 和 狐 狸 的 密 度 数 据 结 合 起 来 研 究 狐 狸 狂 犬 病 的 流 行 (Murray et al. 1986) 但 进 一 步 的 分 析 表 明, 这 些 研 究 都 是 基 于 对 狐 狸 扩 散 的 不 完 整 或 不 正 确 的 假 设 例 如, 虽 然 狐 狸 极 少 进 行 长 距 离 的 移 动, 但 一 旦 有 长 距 离 的 移 动 就 有 可 能 导 致 狂 犬 病 在 不 同 防 疫 地 带 间 的 传 播 (Mollison 1986) 美 国 农 业 部 将 英 国 的 空 间 网 络 模 型 修 改 后 用 来 指 导 对 浣 熊 狂 犬 病 的 监 视 以 及 预 测 它 由 美 国 东 部 向 西 部 扩 展 时 可 能 爆 发 的 新 地 区 ( 图 2,Smith et al. 2002; Russell et al. 2004) 103

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 艾 滋 病 毒 及 艾 滋 病 艾 滋 病 缓 慢 但 无 情 的 传 播 造 成 了 全 球 性 的 保 健 危 机 (Anderson 1988; Anderson et al. 1988; Garnett and Anderson 1993; May and Anderson 1988) 生 态 学 家 的 工 作 促 进 了 我 们 对 艾 滋 病 毒 怎 样 传 播, 病 毒 感 染 动 态 及 感 染 者 免 疫 系 统 作 用 的 理 解 (Nowak et al. 1991) 在 艾 滋 病 流 行 的 初 期, 理 论 生 态 学 提 供 了 在 公 共 卫 生 上 的 两 点 关 键 认 识 第 一 个 强 调 了 确 定 潜 伏 期 和 有 传 染 力 的 时 期 长 短 的 重 要 性 (Anderson 1988; Medley et al. 1987; Blythe and Anderson 1988) 因 为 一 个 有 传 染 力 的 个 体 所 能 传 染 的 人 数 和 这 个 时 期 的 长 短 有 关, 所 以 能 够 预 测 有 感 染 力 的 时 期 的 长 短 对 于 象 艾 滋 病 毒 这 样 通 过 性 传 播 的 疾 病 非 常 关 键 但 是, 在 艾 滋 病 流 行 的 初 期 来 估 计 其 潜 伏 期 的 长 短 在 统 计 学 上 是 一 个 很 大 的 挑 战, 因 为 只 有 那 些 知 道 自 己 何 时 被 感 染 和 何 时 发 病 的 病 人 的 数 据 才 有 用 (Medley et al. 1987) 第 二 个 决 定 艾 滋 病 传 播 与 流 行 速 度 的 因 素 是 与 染 病 者 有 性 接 触 的 人 数 (May and Anderson 1988; Anderson et al. 1986) 一 个 关 键 的 认 识 就 是 有 很 多 性 伴 侣 的 染 病 者 在 很 大 程 度 上 影 响 了 艾 滋 病 的 传 播 这 就 意 味 着 降 低 艾 滋 病 的 传 播 在 很 大 程 度 上 依 赖 于 减 少 与 在 性 方 面 最 活 跃 的 艾 滋 病 携 带 者 进 行 有 效 性 接 触 的 人 数 了 解 这 些 接 触 者 人 数 的 不 同 对 在 非 洲 和 印 度 创 建 艾 滋 病 传 播 的 预 测 模 型 非 常 关 键, 事 实 证 明 这 些 模 型 都 特 别 准 确 (Anderson 1988; Garnett and Anderson 1993; May 2003 ) 直 到 20 世 纪 80 年 代 后 期, 美 国 主 要 有 三 类 策 略 来 治 疗 艾 滋 病 : 机 会 性 感 染 治 疗, 恢 复 和 加 强 免 疫 能 力, 及 抗 病 毒 的 化 疗 (Grmek 1990) 但 到 了 90 年 代, 理 论 流 行 病 学 的 发 展 提 供 了 两 种 控 制 艾 滋 病 毒 的 新 策 略 : 联 合 疗 法 和 针 头 交 换 项 目 对 艾 滋 病 人 体 内 病 毒 复 制 的 研 究 发 现 免 疫 系 统 调 节 病 毒 复 制 的 能 力 随 病 毒 株 多 样 性 的 增 多 而 降 低, 而 感 染 时 间 越 长 病 毒 株 就 会 越 多 样 这 就 是 说, 艾 滋 病 毒 和 免 疫 系 统 实 际 上 组 成 了 一 个 捕 食 者 猎 物 系 统 ((Nowak et al. 1991) 在 这 个 概 念 的 基 础 上,Wodarz and Nowak (2002) 建 立 了 关 于 艾 滋 病 发 病 机 理 和 治 疗 的 数 学 模 型 来 理 解 艾 滋 病 毒 感 染 和 治 疗 的 动 态 过 程 基 于 这 些 模 型 的 实 验 结 果 表 明 早 期 的 化 疗 能 对 艾 滋 病 毒 和 免 疫 系 统 间 的 动 态 产 生 实 质 性 的 影 响, 并 且 能 实 现 对 病 毒 的 持 续 控 制 (Wodarz and Nowak 2002) 这 项 研 究 表 明 我 们 有 可 能 通 过 改 变 治 疗 时 间 来 实 现 将 艾 滋 病 毒 长 期 控 制 在 无 症 状 的 时 期 在 90 年 代 中 期, 当 发 现 联 合 化 疗 能 通 过 抑 制 病 毒 来 降 低 死 亡 率 后, 基 于 这 些 模 型 的 结 果, 人 们 开 始 在 艾 滋 病 人 感 染 初 期 来 使 用 联 合 疗 法 (Pomerantz and Horn 2003) 针 头 交 换 项 目 是 指 给 注 射 毒 品 使 用 者 (IUDs) 分 发 干 净 的 针 头 并 安 全 处 置 用 过 的 针 头 尽 管 争 议 很 多, 针 头 交 换 项 目 还 是 被 大 力 提 倡 以 减 少 艾 滋 病 毒 在 注 射 毒 品 使 用 者 中 间 的 传 播 但 是, 美 国 绝 大 多 数 州 的 法 律 都 禁 止 拥 有 或 分 发 使 用 毒 品 的 用 具 此 外, 有 10 个 州 以 及 哥 伦 比 亚 特 区 还 规 定 必 须 有 医 生 的 处 方 才 能 购 买 针 头 或 注 射 器 (Gostin et al. 1997) 这 些 法 律 的 后 果 就 是 因 为 害 怕 被 警 察 骚 扰 或 者 逮 捕, 越 来 越 多 的 毒 品 使 用 者 共 享 针 头 (Gostin et al. 1997) 在 90 年 代 中 期, 建 立 了 两 个 重 要 的 关 于 针 头 交 换 项 目 的 可 能 性 模 型, 他 们 的 数 据 来 源 于 美 国 康 涅 狄 格 州 新 海 文 市 (New Haven) 卫 生 局 艾 滋 病 处 的 一 个 合 法 的 针 头 交 换 项 目 通 过 记 录 毒 品 使 用 者 每 次 访 问 的 时 间 及 监 测 针 头 的 感 染 情 况, 第 一 个 模 型 估 计 了 参 加 项 目 的 毒 品 使 用 者 感 染 艾 滋 病 的 频 率 (Kaplan and Heimer 1994; Kaplan 1995) 在 早 期 关 于 相 对 影 响 的 模 型 的 基 础 上, 第 二 个 模 型 估 计 了 由 于 针 头 交 换 而 导 致 的 艾 滋 病 感 染 数 绝 对 下 降 的 次 数 (Kaplan 1994; Kaplan 1995) 这 些 模 型 揭 示 出 针 头 交 换 项 目 从 始 至 终 都 降 低 了 艾 滋 病 毒 在 项 目 参 加 人 员 中 的 传 播 (Kaplan 1995) 不 仅 如 此, 基 于 新 海 文 市 数 据 的 另 外 的 模 型 还 预 测 说 针 头 交 换 项 目 能 防 止 艾 滋 病 在 毒 品 使 用 者 他 们 的 性 伙 伴 及 他 们 的 子 女 中 的 传 播 每 避 免 一 个 艾 滋 病 感 染 大 概 要 花 费 9400 美 元, 而 这 远 远 低 于 终 生 治 疗 一 个 艾 滋 104

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 病 患 者 的 195188 美 元 的 花 费 (Lurie and Reingold 1993; Holtgrave and Pinkerton 1997; Lurie and De Carlo 1998) 这 些 模 型 及 新 海 文 市 研 究 的 结 果 在 许 多 场 合 被 展 示 给 美 国 及 国 外 的 公 共 卫 生 政 策 制 定 者 (Kaplan 1995) 和 其 他 针 头 交 换 项 目 的 结 果 一 样, 新 海 文 市 的 模 型 对 大 城 市 ( 象 巴 尔 地 摩, 纽 约, 旧 金 山 等 ) 的 政 策 制 定 起 到 了 很 大 的 作 用 (Kaplan 1995) 图 3: 纽 约 州 各 地 浣 熊 狂 犬 病 出 现 的 时 间 不 同 颜 色 代 表 了 狂 犬 病 的 传 播, 蓝 色 代 表 狂 犬 病 最 初 出 现 的 地 区, 白 色 代 表 没 有 狂 犬 病 的 地 区 色 带 的 宽 度 代 表 狂 犬 病 传 播 的 速 度 窄 的 色 带 表 明 传 播 慢, 宽 的 色 带 表 明 传 播 速 度 快 结 论 生 态 学 家 最 初 对 人 类 传 染 病 感 兴 趣 是 因 为 它 们 能 提 供 丰 富 的 数 据 来 检 验 寄 主 病 原 体 相 互 关 系 中 关 于 种 群 动 态 的 数 学 模 型 很 快 他 们 就 发 现 控 制 传 染 病 的 尝 试 可 以 被 看 作 是 实 验 性 的 干 涉, 这 些 干 涉 的 效 果 可 以 用 来 作 为 模 型 的 参 数 或 检 验 模 型 所 基 于 的 假 设 也 许 最 重 要 的 是, 这 些 模 型 可 以 作 为 一 种 新 颖 的 方 法 来 检 验 公 共 卫 生 措 施 对 疾 病 控 制 的 效 果, 并 且 最 终 有 益 于 对 各 种 免 疫 项 目 或 其 他 措 施 的 可 能 实 行 方 式 的 评 估 以 上 的 例 子 证 明, 疾 病 的 预 防 和 控 制 依 赖 于 公 共 卫 生 官 员 对 种 群 生 态 学 知 识 的 应 用 这 使 得 人 们 越 来 越 认 识 到 理 解 传 染 病 的 动 态 不 仅 是 一 个 医 学 问 题, 也 是 一 个 生 态 学 问 题 此 外, 以 后 的 公 共 卫 生 行 动 也 应 该 考 虑 疾 病 生 态 学 研 究 的 结 果 由 于 所 有 生 态 系 统 所 固 有 的 内 在 异 质 性, 确 认 并 集 中 控 制 疾 病 传 播 中 远 超 自 身 比 例 的 个 体 ( 或 地 点 ) 可 能 会 有 相 当 可 观 的 好 处 在 许 多 系 统 中,20% 的 个 体 可 能 占 疾 病 传 播 的 80%(20:80 法 则 )(Woolhouse et al. 1997) 确 定 这 些 个 体 是 以 后 疾 病 生 态 学 研 究 的 关 键 部 分 及 许 多 干 涉 项 目 的 重 要 组 分 在 这 个 领 域 中, 新 的 分 子 遗 传 学 手 段 非 常 关 键, 同 样 关 键 的 还 有 把 数 学 和 生 态 学 的 模 型 与 从 病 原 体 系 统 动 态 学 ( 综 合 了 免 疫 动 态 学 流 行 病 学 进 化 生 物 学 来 研 究 寄 主 个 体 和 种 群 中 多 样 的 病 原 体 系 统 发 生 的 新 学 科 Grenfell et al. 2004) 发 展 而 来 的 新 的 遗 传 学 手 段 相 结 合 这 些 手 段 的 结 合, 再 加 上 新 知 识 的 有 效 应 用, 应 该 会 有 助 于 改 善 现 在 及 将 来 的 疾 病 控 制 措 施 随 着 新 传 染 病 的 出 现 及 旧 传 染 病 的 流 行, 对 监 控 信 息 学 疫 苗 的 研 制 及 发 放 还 有 医 药 工 业 的 要 求 会 越 来 越 多 同 样, 生 物 恐 怖 主 义 的 威 胁 也 要 求 我 们 理 解 恐 怖 袭 击 爆 发 所 能 影 响 的 范 围 及 确 定 和 实 施 最 佳 控 制 策 略 来 尽 量 降 低 爆 发 的 影 响 (Ferguson et al. 2003) 这 105

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 些 威 胁 的 紧 迫 性 又 会 明 显 增 加 对 国 内 及 国 际 社 会 的 压 力 负 责 制 定 疾 病 控 制 措 施 的 公 共 卫 生 机 构 不 能 不 重 视 传 染 病 学 及 流 行 病 学 上 已 有 的 或 正 进 行 的 理 论 研 究 结 果 除 了 文 中 描 述 及 表 2 中 列 出 的 例 子 以 外, 理 论 生 态 学 还 促 进 了 世 界 上 许 多 其 他 阻 击 传 染 病 行 动 方 案 的 形 成 及 实 施 这 其 中 包 括 疯 牛 病 (Anderson et al. 1996; Ghani et al. 2003) 炭 疽 病 (Webb and Blaser 2002) 天 花 (Kaplan et al. 2002) 等 等 我 们 希 望 这 些 成 功 的 例 子 能 促 进 政 策 制 定 者 公 共 卫 生 从 业 者 及 理 论 生 态 学 家 在 共 同 努 力 控 制 传 染 性 疾 病 在 人 类 家 畜 及 野 生 动 物 中 传 播 的 过 程 中 进 行 更 加 紧 密 的 合 作 框 注 1: 站 在 血 吸 虫 病 控 制 前 沿 的 生 态 学 家 Nelson Hairston, Sr. 教 授 Nelson Hairston Jr Nelson Hairston, Sr 是 应 用 生 态 学 手 段 来 理 解 和 控 制 人 类 寄 生 虫 病 的 先 驱 他 通 过 自 己 一 系 列 的 偶 然 发 现 来 尝 试 将 这 些 传 统 上 被 认 为 是 截 然 不 同 的 学 科 结 合 在 一 起 Nelson Hairston, Sr 在 他 导 师 RE Coker 的 督 促 下, 在 北 卡 罗 来 纳 大 学 拿 到 了 生 物 学 学 士 和 硕 士 学 位, 然 后 他 又 到 西 北 大 学 师 从 Orlando Park 攻 读 博 士 学 位 在 Park 的 建 议 下, 他 开 始 了 对 阿 巴 拉 契 亚 南 部 山 脉 的 蝾 螈 群 体 进 行 了 开 创 性 的 研 究 仅 过 了 一 年,Hairston 在 二 次 世 界 大 战 开 始 的 时 候 就 参 了 军 经 过 Walter Reed 军 事 医 学 中 心 的 寄 生 虫 学 培 训 后, 他 作 为 一 个 军 官 被 分 配 到 太 平 洋 西 南 地 区 从 事 疟 疾 预 防 工 作, 先 是 在 澳 大 利 亚, 后 来 又 到 新 几 内 亚 就 是 在 那 儿 他 获 得 了 大 量 的 关 于 疟 原 虫 生 活 史 及 各 种 治 疗 方 法 的 经 验 他 及 他 的 同 事 们 还 研 究 了 当 地 村 庄 疟 疾 的 发 病 情 况 及 传 播 速 度 在 美 国 入 侵 菲 律 宾 以 后, 他 的 部 队 还 在 菲 律 宾 研 究 了 血 吸 虫 病 血 吸 虫 的 生 活 史 及 可 能 治 疗 方 法 战 争 结 束 以 后,Hairston 回 到 美 国 完 成 了 他 关 于 蝾 螈 生 态 学 的 博 士 论 文, 并 且 在 密 歇 根 大 学 得 到 一 个 教 职 尽 管 他 是 一 个 生 态 学 家, 但 他 主 要 的 职 责 之 一 是 教 授 一 门 寄 生 虫 学 他 在 密 歇 根 大 学 呆 了 4 年 后 接 受 世 界 卫 生 组 织 的 邀 请 到 菲 律 宾 进 行 为 期 2 年 的 控 制 血 吸 虫 病 的 研 究 工 作 他 的 任 务 是 研 究 血 吸 虫 中 间 寄 主 钉 螺 的 生 态 学 正 是 在 这 个 时 期,Hairston 完 全 的 把 他 在 生 态 学 和 寄 生 虫 学 上 的 兴 趣 结 合 在 了 一 起 他 认 为 如 果 能 把 钉 螺 种 群 大 小 降 低 到 使 血 吸 虫 种 群 不 能 自 我 维 持 的 程 度 的 话, 就 应 该 有 可 能 消 除 血 吸 虫 病 为 了 确 定 钉 螺 种 群 的 最 小 关 键 值, 就 需 要 把 血 吸 虫 的 生 活 史 和 由 种 群 大 小 决 定 的 寄 主 相 遇 概 率 结 合 在 一 个 简 单 的 数 学 模 型 中 通 过 这 种 方 法, 他 将 生 态 学 手 段 引 入 了 这 个 一 直 被 认 为 医 学 问 题 的 领 域 Hairston 的 研 究 为 以 后 Joel Cohen,Roy Anderson, 和 Robert May 等 人 的 创 造 性 的 工 作 奠 定 了 基 础 他 们 一 起 推 进 了 对 血 吸 虫 生 态 学 的 研 究 并 对 以 后 血 吸 虫 病 控 制 行 动 的 形 成 及 付 诸 实 施 都 产 生 了 很 大 影 响 ( 见 网 上 资 料 ) Nelson Hairston Jr 是 康 乃 尔 大 学 环 境 科 学 的 Frank HT Rhodes 荣 誉 教 授 致 谢 这 个 项 目 由 全 球 变 化 及 传 染 性 疾 病 工 作 组 负 责 实 施 ( 项 目 负 责 人 :ML Wilson and LA Real) 项 目 的 建 立 得 到 了 国 家 生 态 学 分 析 与 综 合 中 心 (National Center for Ecological Analysis and Synthesis)( 国 家 科 学 基 金 (NSF) 支 持, 资 助 号 #DEB-0072909) 加 州 大 学 (University of California) 及 加 州 大 学 圣 塔 芭 芭 拉 分 校 (UC Santa Barbara) 的 资 助 另 外 Katherine F Smith 得 到 了 国 家 科 学 基 金 研 究 生 科 研 奖 学 金 及 Switzer 环 境 奖 学 金 的 资 助 备 注 1 得 到 了 Nelson Hairston Jr 和 Nelson Hairston Sr 的 帮 助 ( 刘 峰 武 昕 原 伍 业 钢 译 ) 106

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 参 考 文 献 Anderson RM. 1988. The role of mathematical models in the study of HIV transmission and the epidemiology of AIDS. J Acq Immun Def Synd 1: 241 56. Anderson RM and Grenfell BT. 1986. Quantitative investigations of different vaccination policies for the control of congenital rubella syndrome (CRS) in the United Kingdom. J Hyg-Camb 96: 305 33. Anderson RM, Grenfell BT, May RM, et al. 1984. Oscillatory fluctuations in the incidence of infectious disease and the impact of vaccination: time series analysis. J Hyg-Camb 93: 587 608. Anderson RM and May RM. 1978. Regulation and stability of host parasite population interactions-i. Regulatory processes. J Anim Ecol 47: 219 47. Anderson RM and May RM. 1982. Directly transmitted infectious diseases: control by vaccination. Science 215: 1053 60. Anderson RM, May RM, McLean AR, et al. 1988. Possible demographic consequences of AIDS in developing countries. Nature 332: 228 34. Anderson RM, Medley, GF, May RM, et al. 1986. A preliminary study of the transmission dynamics of the human immunodeficiency virus (HIV), the causative agent of AIDS. IMA J Math Appl Med 3: 229 63. Bartlett MS. 1957. Measles periodicity and community size. J Roy Stat Soc A 120: 48 70. Bartlett MS. 1960. The critical community size for measles in the US. J Roy Stat Soc A 123: 37 44. Bergquist NR, Gryseels B, and Guyatt H. 1996. Epidemiological modeling in schistosomiasis control. Am J Trop Med Hyg 55: 101 75. Bjørnstad O, Finkenstadt B, and Grenfell BT. 2002. Dynamics of measles epidemics: estimating scaling of transmission rates using a time series TSIR model. Ecol Monogr 72: 169 84. Blythe SP and Anderson RM. 1988. Distributed incubation and infectious periods in models of the transmission dynamics of the human immunodeficiency virus (HIV). IMA J Math Appl Med 5: 1 19. Bolker B and Grenfell B. 1995. Space, persistence and dynamics of measles epidemics. Philos T Roy Soc B 348: 309 20. Brochier B, Kieny MP, Costy F, et al. 1991. Large-scale eradication of rabies using recombinant rabies vaccine. Nature 354: 520 22. Cohen JE. 1973. Selective host mortality in a catalytic model applied to schistosomiasis. Am Nat 107: 199 212. Cohen JE. 1977. Mathematical models of schistosomiasis. Annu Rev Ecol Syst 8: 209 33. Coyne MJ, Smith G, and McAllister FE. 1989. Mathematic model for the population biology of rabies in raccoons in the mid Atlantic states. Am J Vet Res 50: 2148 54. Crofton HD. 1971a. A model of host parasite relationships. Parasitology 63: 343 64. Crofton HD. 1971b. A quantitative approach to parasitism. Parasitology 62: 179 93. Dobson AP. 2003. Metalife! Science 301: 1488 90. Ferguson NM, Donnelly CA, and Anderson RM. 2001a. Transmission intensity and impact of control policies on the foot and mouth epidemic in Great Britain. Nature 413: 542 48. Ferguson NM, Donnelly CS, and Anderson RM. 2001b. The foot and mouth disease epidemic in Great Britain. Science 292: 1155 60. 107

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原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 Part III. Further studies of the problem of endemicity. P Roy Soc Lond Ser-A 141: 92 122. Lurie P and DeCarlo P. 1998. Center for AIDS Prevention Studies at the University of California San Franciso. www.caps.ucsf.edu/neprev.html. Viewed 20 June 2004. Lurie P and Reingold AL. 1993. The public health impact of needle exchange programs in the United States and abroad. Institute for Health Policy Studies, University of California San Francisco. Mackenzie CD. 2000. Human onchocerciasis: the essential partnership between research and disease control efforts. Tropical and Travel Associated Diseases 13: 457 64. May RM 2004. Uses and abuses of mathematics in biology. Science 303: 790 92. May RM and Anderson RM. 1978. Regulation and stability of host parasite population interactions. II. Destabilising processes. J Anim Ecol 47: 249 67. May RM and Anderson RM. 1988. The transmission dynamics of human immunodeficiency virus (HIV). Philos T Roy Soc B 321: 565 607. Medley GF, Anderson RM, Cox DR, et al. 1987. Incubation period of AIDS in patients infected via blood transfusion. Nature 328: 719 21. Mollison D. 1986. Modeling biological invasions: chance, explanation, prediction. Philos T Roy Soc B 314: 675 93. Murray JD, Stanley EA, and Brown DL. 1986. On the spatial spread of rabies among foxes. P Roy Soc Lond B 229: 111 50. Nowak MA, Anderson RM, McLean AR, et al. 1991. Antigenic diversity thresholds and the development of AIDS. Science 254: 963 69. Plowright W. 1982. The effects of rinderpest and rinderpest control on wildlife in Africa. Sym Zool Soc Lond 50: 1 28. Plowright W and Taylor WP. 1967. Long-term studies of immunity in East African cattle following inoculation with rinderpest culture vaccine. Res Vet Sci 8: 118 28. Pomerantz RJ and Horn DL. 2003. Twenty years of therapy for HIV 1 infection. Nat Med 9: 867 73. Russell CA, Smith DL, Waller LA, et al. 2004. A priori prediction of disease invasion dynamics in a novel environment. P Roy Soc Lond Ser-B 1534: 21 25. Smith DL, Lucey B, Waller LA, et al. 2002. Predicting the spatial dynamics of rabies epidemics on heterogeneous landscapes. P Natl Acad Sci USA 99: 3668 72. Stimson G. 1989. Syringe exchange programmes for injecting drug users. AIDS 3: 253 60. Tallis GM and Donald RL. 1970. Further models for the distribution on pasture of infective larvae of the strongyloid parasites of sheep. Math Biosci 7: 179 90. Tallis GM and Leyton M. 1966. A stochastic approach to the study of parasite populations. J Theor Biol 13: 251 60. Webb G and Blaser M. 2002. Mailborne transmission of anthrax: modeling and implications. P Natl Acad Sci USA 99: 7027 32. Wilson ML. 2001. Ecology and infectious disease. In: Aron JL and Patz J (Eds). Ecosystem change and public health: a global perspective. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press. Wodarz D and Nowak MA. 2002. Mathematical models of HIV pathogenesis and treatment. BioEssays 24: 1178 87 Woolhouse ME, Chase Topping M, Haydon D, et al. 2001. Epidemiology: Foot and mouth 109

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:29-37 disease under control in the UK. Nature 411: 258 59. Woolhouse ME, Dye C, Etard JF, et al. 1997. Heterogeneities in the transmission of infectious agents: implications for the design of control programs. P Natl Acad Sci USA 94: 338 34. 110

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 协 调 农 业 生 产 力 与 环 境 整 体 性 : 对 农 业 的 巨 大 挑 战 G Philip Robertson and Scoft M Swinton Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3 (1):38-46 摘 要 : 农 业 提 供 了 人 类 的 主 要 需 求, 并 影 响 和 依 赖 于 所 有 其 它 的 生 命 支 持 体 系 随 着 世 界 经 济 的 扩 展, 人 口 的 持 续 增 长 和 更 高 水 平 的 消 耗 已 成 为 当 前 的 趋 势 因 此, 农 业 生 产 力 应 在 不 以 局 部 景 观 和 全 球 环 境 的 完 整 性 为 代 价 的 基 础 上 来 满 足 食 物 的 需 要 未 来 几 十 年 农 业 面 临 的 主 要 挑 战 是 在 可 承 受 的 环 境 损 失 下 而 为 全 球 人 口 的 增 长 生 产 足 够 的 食 物 和 纤 维 这 种 挑 战 需 要 将 生 态 的 途 径 用 于 农 业, 这 在 当 前 的 管 理 和 研 究 组 合 中 还 是 一 项 很 大 的 空 白 作 物 及 牲 畜 生 产 系 统 必 须 作 为 生 态 系 统 来 管 理, 而 其 管 理 决 策 是 基 于 对 环 境 效 益 代 价 的 认 识 之 上 目 前, 我 们 对 主 要 的 农 业 系 统 和 景 观 之 间 的 重 要 生 态 关 系 几 乎 是 一 无 所 知, 我 们 对 与 农 业 相 关 的 生 态 系 统 服 务 功 能 的 经 济 价 值 也 知 之 不 多 要 创 建 包 括 食 物 和 纤 维 生 产 在 内 的 多 方 位 农 业 景 观, 我 们 需 要 整 体 性 的 研 究, 包 括 生 态 和 社 会 经 济 以 及 政 策 创 新 和 公 众 的 教 育 生 态 学 在 农 业 上 的 正 确 应 用 比 其 它 任 何 一 个 领 域 更 为 重 要, 超 过 50% 的 美 国 草 原 已 用 于 耕 作 和 放 牧 全 球 5 亿 公 核 心 内 容 : 农 业 主 导 了 人 类 对 土 地 的 利 用, 农 业 经 营 的 区 域 远 远 超 过 了 森 林 的 占 地 面 积, 每 年 有 一 千 三 百 万 公 顷 森 林 继 续 转 为 农 用 现 代 农 业 系 统 强 调 单 一 的 生 态 系 统 服 务 功 能, 即 具 市 场 价 值 的 产 品 的 生 产, 然 而 具 有 其 他 服 务 功 能 也 是 可 能 的 这 些 服 务 包 括 净 化 水 及 空 气, 抑 制 污 染 及 病 害, 提 供 生 物 如 鸟 类 及 益 虫 的 生 息 地 和 碳 源 的 贮 存 多 项 服 务 的 积 极 管 理 能 够 显 著 地 减 小 农 业 用 地 面 积, 但 还 需 要 鼓 励 保 护 环 境 的 生 产 性 奖 励 这 些 以 交 换 或 政 策 为 基 础 的 奖 励 必 须 赶 在 环 境 的 退 化 和 今 后 的 农 业 可 持 续 性 丧 失 之 前 对 已 发 展 的 或 正 在 发 展 的 经 济 发 生 效 用 顷 的 农 业 经 营 范 围 已 超 过 了 林 木 业 的 占 地 面 积, 并 且 每 年 有 一 千 三 百 万 公 顷 的 林 业 土 地 转 化 为 农 业 用 途 (FAO 2002) 农 业 是 目 前 世 界 最 大 的 产 业, 随 着 人 口 增 长 而 导 致 的 基 本 蛋 白 质 需 求 量 的 增 加, 以 及 经 济 增 长 带 来 的 高 消 费 都 极 需 基 于 保 护 和 促 进 而 非 破 坏 环 境 整 体 性 的 基 础 上 的 高 产 农 业 (NRC 2003) 对 多 方 位 农 业 景 观 生 态 服 务 的 重 视 和 管 理 将 需 要 对 生 态 和 社 会 经 济 的 研 究, 政 策 创 新 及 公 众 教 育 的 过 程 进 行 整 合 以 下 的 核 心 问 题 是 一 种 对 生 态 学 的 挑 战 : 农 产 量 极 明 显 区 别 于 生 态 学 的 生 产 力, 生 物 相 互 的 影 响 以 及 与 环 境 的 相 互 作 用 决 定 了 农 业 生 态 系 统 的 生 产 潜 能 和 可 能 转 化 为 动 植 物 产 品 的 生 产 力 部 分 这 些 互 作 效 应 进 一 步 决 定 了 多 余 的 养 分, 农 药 和 其 它 污 染 物 离 开 生 态 系 统 顺 流 及 随 风 扩 散 的 速 率, 并 且 也 决 定 了 农 业 系 统 影 响 附 近 的 群 落 生 态 学 的 程 度 但 是, 农 业 基 本 上 是 以 市 场 需 求 力 社 会 和 经 济 政 策 和 人 为 价 值 而 定 型 的 社 会 途 径 所 以, 今 后 令 人 满 意 的 农 业 及 对 环 境 的 影 响 将 取 决 于 我 们 如 何 充 分 的 理 解 和 有 效 的 管 理 农 业 生 态 体 系 中 的 社 会 及 生 态 因 素 (Tilman et al. 2002) 杂 交 玉 米 的 产 生 以 及 随 之 而 来 的 绿 色 革 命 所 产 生 的 高 产 作 物 品 种 对 养 分 及 防 病 虫 的 管 理 要 求 极 高, 这 使 农 场 主 们 高 度 地 依 赖 技 术 以 有 效 地 满 足 这 些 管 理 的 需 要 氮 及 农 药 已 成 为 环 境 方 面 最 显 要 的 问 题 : 投 入 作 物 体 系 的 氮 及 农 药 如 莠 去 津 (NRC 2000a,b), 基 因 组 合 111

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 农 药 的 替 代 物 如 Bt 或 glyplsosate 抗 性 基 因 的 流 失 可 能 成 为 新 的 环 境 问 题 (NRC 2002) 简 言 之, 绿 色 革 命 带 来 的 环 境 损 失 是 众 所 周 知 的 现 实 (Conway 1997; Cassman et al. 2003) 虽 然 绿 色 革 命 提 高 了 土 地 的 生 产 力 而 减 少 了 边 缘 土 地 向 农 田 的 转 换 (Evenson and Gollin 2003), 但 同 时 也 极 有 效 地 将 生 态 过 程 的 内 控 调 节 ( 如 养 分 供 给 及 病 虫 害 控 制 ) 为 外 部 调 节 ( 如 肥 料 和 农 药 ) 而 取 代, 由 此 使 农 业 及 生 态 脱 节 (Odum 1984; 图 1) 试 问 这 种 取 代 是 必 要 的 吗? 从 生 物 地 球 化 学 的 角 度 来 看, 答 案 是 肯 定 的 即 使 没 有 促 使 大 规 模 的 单 一 耕 种 的 经 济 政 策 和 市 场 力, 仅 以 现 有 的 技 术 而 没 有 外 来 补 贴 是 难 以 满 足 农 作 物 资 源 的 需 要 的 例 如, 现 在 玉 米 作 物 平 均 每 年 从 每 公 顷 土 壤 里 获 得 约 200 公 斤 的 氮 这 相 当 于 每 年 玉 米 迅 速 生 长 期 (6~8 周 ) 每 天 每 公 顷 需 要 2~4 公 斤 的 氮 (Robertson 1997) 与 此 相 比 很 明 显, 没 有 施 肥 而 缺 乏 对 土 壤 氮 的 补 充, 外 加 氮 肥 是 不 可 少 的 基 本 需 要 进 而 言 之, 过 半 的 年 氮 摄 取 量 转 换 为 体 外 收 获 的 蛋 白 质, 仅 靠 内 在 资 源 能 满 足 这 种 需 求 吗? 理 论 上 讲 是 可 以 的, 但 是 实 际 上 我 们 需 要 做 的 是 发 展 和 运 用 现 仍 没 有 应 用 的 生 态 学 知 识, 并 创 造 条 件 和 机 制 鼓 励 农 民 采 用 这 些 知 识 和 机 制 高 效 作 物 体 系 的 杂 草 及 病 虫 害 控 制 也 需 要 这 样 的 努 力 机 械 化 农 业 以 同 样 的 方 式 取 消 了 对 土 壤 有 机 质 基 本 营 养 如 氮 的 依 靠, 对 于 病 虫 害 的 控 制 也 不 再 基 于 种 群 水 平 ( 如 捕 食 性 ) 的 控 制, 生 物 防 治 的 重 建 是 可 能 的, 但 这 也 需 要 新 的 知 识, 管 理 及 运 用 的 实 际 措 施 图 1: 与 自 然 生 态 体 系 和 传 统 耕 作 方 式 相 比, 密 西 根 麦 田 机 械 化 农 业 较 少 的 依 靠 内 部 生 态 操 作 而 较 多 的 依 赖 外 来 补 充 生 态 系 统 服 务 功 能 的 管 理 虽 然 生 态 学 家 已 慢 慢 地 意 识 到 简 化 密 集 性 管 理 作 物 体 系 只 是 一 种 幻 想, 其 中 多 数 专 家 已 认 识 到 农 业 生 态 系 统 和 地 球 上 其 它 生 态 系 统 一 样 具 有 生 态 的 复 杂 性 外 部 补 充 地 输 入, 管 理 的 加 速 及 生 态 学 的 过 程 这 些 都 不 可 相 互 取 而 代 之, 即 使 集 约 管 理 下 的 大 田 作 物, 化 肥 仅 提 供 50% 的 作 物 吸 收 的 氮, 其 余 仍 就 来 自 于 矿 质 土 壤 的 有 机 物 (Broadbent and Carlton 1978) 多 数 的 病 虫 害 调 控 是 依 靠 自 然 天 敌, 内 部 抗 性 及 其 它 植 物 生 理 和 生 态 的 抵 112

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 抗 策 略 而 不 是 农 药 (Hajek 2004) 以 美 国 中 西 部 大 豆 田 为 例, 灭 除 节 肢 动 物 虫 类 的 捕 食 者 将 导 致 外 来 入 侵 蚜 虫 群 体 增 长 十 倍 (Fox et al. 2004) 间 作 农 业 基 本 上 是 一 种 早 期 的 生 态 演 替 方 式, 这 种 耕 作 方 式 有 意 识 地 打 乱 和 改 变 每 年 的 交 换 规 律, 管 理 促 使 作 物 种 类 的 定 殖 持 久 和 多 产, 同 时 限 制 其 竞 争 者 如 杂 草 和 消 费 者 如 害 虫 的 定 殖 和 持 久 性 目 前 的 管 理 通 常 仅 重 视 市 场 化 产 品 的 生 产, 这 有 效 的 体 现 于 : 密 集 耕 作 的 生 态 体 系 常 远 远 高 产 于 由 此 取 代 的 天 然 体 系 (Mitchell 1984) 以 及 现 代 化 耕 作 体 系 大 多 远 远 高 产 于 传 统 的 耕 作 体 系 但 是, 这 种 单 一 思 维 的 重 心 在 于 单 项 的 生 态 系 统 服 务 功 能, 代 之 以 来 的 是 其 它 生 态 系 统 服 务 功 能 及 长 期 性 生 产 力 的 损 失 净 化 水 及 空 气 鸟 类 益 虫 及 其 它 物 种 的 栖 息 地 和 食 物 资 源 碳 贮 存 花 粉 传 递 及 病 害 抑 制 这 些 都 对 人 类 及 相 关 生 态 系 统 的 健 康 至 关 重 要, 而 且 对 农 业 本 身 的 长 久 可 持 续 性 也 极 为 重 要, 传 统 的 灌 丛 休 闲 地 耕 作 体 系 是 最 具 可 持 续 性 低 产 农 业 中 的 一 种 体 系, 其 部 分 原 因 在 于 其 提 供 多 项 生 态 服 务 (Robertson & Haswood 2001) 对 于 绝 大 多 数 大 型 农 业, 多 项 生 态 服 务 的 积 极 管 理 只 是 一 种 陌 生 而 棘 手 没 有 任 何 科 学 依 据 的 理 念 图 2: 位 于 一 棵 中 西 部 大 豆 植 株 上 的 瓢 虫 正 吞 食 外 来 入 侵 的 大 豆 蚜 虫 有 益 昆 虫 的 植 保 功 能 对 所 有 作 物 体 系 提 供 了 重 要 的 服 务 我 们 用 什 么 来 组 建 一 种 具 前 瞻 性 和 适 应 性 的 大 型 农 业 体 系 以 提 供 多 方 面 的 生 态 系 统 服 务 功 能 呢? 首 先, 创 造 性 科 学 应 为 生 产 者 消 费 者 及 有 关 决 策 者 提 供 多 种 选 择 及 良 好 的 决 策 基 础 由 此 可 更 充 分 地 支 持 最 有 利 的 策 略 和 选 择 这 种 选 择 充 分 考 虑 到 整 体 代 价 和 综 合 价 值 以 及 鼓 励 促 使 可 持 续 农 业 实 施 政 策 的 效 果 重 要 的 是 让 人 们 了 解 不 同 的 选 择 可 带 来 不 同 的 后 果, 并 且 人 们 可 挑 选 最 佳 的 方 案 这 种 最 佳 的 方 案 来 自 于 对 多 种 可 能 性 有 依 据 的 判 断, 但 常 常 公 布 于 众 的 环 境 政 策 仅 基 于 增 长 和 无 增 长 的 选 择 上 这 样 使 关 键 议 题 极 端 化 并 加 剧 了 民 众 对 环 境 科 学 的 怀 疑 态 度 而 延 缓 了 对 可 持 续 性 技 术 的 采 用 良 好 的 公 众 政 策 的 决 定 需 要 对 环 境 和 经 济 的 长 期 效 应 的 理 解 公 众 的 环 境 意 识 是 我 们 的 当 务 之 急 113

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 图 3: 秘 鲁 的 传 统 丛 生 休 耕 稻 米 作 物 受 益 于 周 围 雨 林 的 多 种 生 态 系 统 服 务 功 能, 在 与 栽 培 地 区 暂 时 荒 弃 与 次 生 演 替 的 同 时 也 开 垦 了 下 年 稻 米 作 物 的 种 植 土 地 我 们 需 要 什 么 样 的 科 学 呢? 农 业 研 究 必 须 首 先 对 耕 作 及 放 牧 的 生 态 系 统 提 供 充 分 的 生 态 学 认 识 从 而 确 定 和 体 现 重 要 的 生 态 系 统 服 务 功 能 的 价 值 了 解 生 态 对 于 特 定 体 系 生 产 力 及 相 关 农 业 环 境 后 果 ( 如 硝 酸 盐 的 流 失 及 农 药 造 成 捕 食 性 昆 虫 类 的 无 意 的 损 失 ) 的 机 制 是 必 要 的 还 远 远 不 够 我 们 应 对 如 下 生 态 问 题 有 所 了 解, 主 要 包 括 确 定 生 态 系 统 服 务 功 能, 生 物 及 生 态 过 程 的 加 强 及 实 施, 以 及 在 没 有 以 其 它 服 务 为 代 价 的 前 提 下 促 进 该 过 程 的 方 式 许 多 生 态 系 统 服 务 功 能 是 有 协 和 性 的 : 比 如 土 壤 碳 的 贮 存 保 持 了 大 气 的 二 氧 化 碳 同 时 也 促 进 了 土 壤 肥 力 土 壤 无 脊 椎 动 物 多 样 性 植 物 水 利 用 的 有 效 性 以 及 土 壤 保 护 (Lal 2004, 图 4) 同 理, 促 进 昆 虫 天 敌 的 措 施 很 可 能 也 有 益 于 传 粉 昆 虫 以 及 其 它 有 益 的 非 作 物 生 物 体 系 (Landis et al. 2000) 图 4: 免 耕 作 物 的 管 理 促 进 了 土 壤 碳 的 贮 存, 进 而 提 供 了 初 生 大 豆 苗 所 需 的 多 项 服 务 其 中 包 括 较 好 的 土 壤 孔 吸 度 持 水 性 养 分 贮 蓄 性 防 侵 蚀 以 及 营 养 水 平 的 复 合 性 对 于 许 多 生 态 学 家 来 说, 确 定 和 检 验 农 业 体 系 提 供 的 服 务 功 能 是 一 项 熟 悉 的 领 域 比 如 四 十 多 年 的 综 合 性 病 虫 害 管 理 及 生 物 防 治 使 我 们 认 知 了 景 观 复 杂 性 对 大 田 病 虫 害 防 治 所 起 的 作 用 (Naylor and Ehrlich 1997) 一 百 多 年 对 土 壤 有 机 质 的 生 态 学 研 究 提 供 了 较 好 的 土 壤 肥 效 管 理 从 而 降 低 了 对 化 肥 利 用 的 依 赖 (Duxbury et al. 1989) 植 物 群 落 生 态 学 研 究 有 114

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 助 于 解 释 种 子 库 抵 制 入 侵 杂 草 扩 延 的 重 要 性 (Menalled et al. 2001) 但 是, 除 了 众 多 与 此 相 关 或 其 它 农 业 生 态 学 领 域 的 新 工 作, 我 们 目 前 缺 乏 的 是 一 种 以 整 体 生 态 系 统 为 目 标 的 研 究 项 目 (Robertson et al. 2004) 有 效 的 系 统 科 学 使 我 们 认 识 到 生 物 的 分 布 与 生 态 过 程 在 生 态 系 统, 景 观 和 区 域 范 围 内 的 相 互 联 系 这 对 设 计 景 观 及 管 理 至 关 重 要, 特 别 当 折 衷 方 案 不 可 避 免 时 最 优 化 折 衷 方 案 比 如, 免 耕 土 壤 的 管 理 增 加 了 土 壤 有 机 质 和 大 田 作 物 营 养 的 复 杂 性, 但 还 需 要 除 草 剂 控 制 杂 草 (Philips et al. 1980) Bt 玉 米 是 以 基 因 修 饰 表 达 Bacillus Thuringiensis (Bt) 杀 虫 性 蛋 白 来 抵 抗 欧 洲 玉 米 蛀 虫, 从 而 减 少 杀 虫 剂 的 喷 洒, 但 它 可 能 同 时 影 响 到 其 它 鳞 翅 目 的 虫 类 (Pimentel and Raven 2000) 当 管 理 只 是 应 对 要 解 决 的 问 题 而 不 是 生 态 系 统 的 管 理 时, 局 部 景 观 具 体 问 题 的 解 决 如 多 余 的 肥 料 可 带 来 其 它 方 面 的 问 题 然 而, 有 效 的 生 态 系 统 管 理 取 决 于 对 生 态 体 系 的 认 识, 特 别 是 在 可 能 将 这 种 系 统 扩 展 到 包 括 人 类 的 情 况 下, 而 我 们 仅 对 极 少 数 农 业 系 统 的 重 要 特 性 和 过 程 有 一 个 体 系 水 平 上 的 认 识 缺 乏 这 方 面 的 研 究 途 径 的 范 例 是 由 多 种 因 素 造 成 的, 其 主 要 的 原 因 是 经 费 和 学 科 限 制 的 制 约 (NRC 2003) 然 而, 可 能 的 研 究 项 目 仍 大 量 存 在, 比 如 :Bt 玉 米 的 有 效 使 用 必 须 有 如 下 先 决 条 件 : 大 田 研 究 用 以 测 定 最 佳 的 Bt 玉 米 推 广 面 积, 这 样 才 可 延 长 Bt 的 杀 虫 力 (Gould 1998); 研 究 试 验 其 它 非 Bt 作 用 的 生 物 对 Bt 花 粉 和 降 解 物 的 接 触 及 敏 感 性 (Obrycki et al. 2001); 充 分 地 对 Bt 和 其 它 控 制 欧 洲 玉 米 蛀 虫 方 式 ( 包 括 简 单 轮 作 方 式 复 杂 性 ) 的 比 较 性 成 本 分 析 (Hyde et al. 概 括 1: 联 接 和 脱 节 的 作 用 因 素 许 多 作 用 因 素 使 农 业 和 其 环 境 支 持 系 统 脱 节 其 中 有 : 1999); 对 基 因 转 入 本 土 生 物 群 体 可 能 性 的 生 态 分 析 农 业 的 补 助 有 利 于 单 一 产 品 的 超 量 生 产 经 济 刺 激 鼓 励 种 植 者 使 环 境 消 耗 表 面 化 政 治 压 力 减 少 了 对 环 境 问 题 的 限 制 农 业 革 新 的 实 施 没 有 考 虑 非 直 接 的 环 境 代 价 缺 乏 对 消 费 者 环 境 损 失 的 教 育 大 部 分 公 众 寻 求 廉 价 的 食 品 (Snow and Palma 1997); 社 会 经 济 学 研 究 用 以 权 衡 某 种 Bt 抗 性 病 虫 对 种 植 者 的 影 响, 对 他 们 来 说, Bt 杀 虫 剂 是 一 种 重 要 及 特 定 的 管 理 工 具 (Ardow 重 新 联 接 农 业 环 境 系 统 的 作 用 因 素 是 : and Hutchison 1998); 人 提 供 有 关 农 业 生 态 体 系 服 务 的 知 识 及 不 同 管 理 状 况 对 这 些 服 务 的 影 响 支 持 或 鼓 励 生 产 者 提 供 生 态 系 统 服 务 功 能 的 政 策 因 素 制 定 贸 易 政 策 用 以 帮 助 减 轻 发 展 中 经 济 的 贫 困 从 而 减 少 由 人 口 增 长 带 来 的 对 边 际 土 地 的 生 产 压 力 实 施 公 众 教 育 以 提 供 对 消 费 者 及 决 策 者 关 于 环 境 消 耗 及 农 业 利 益 方 面 的 依 据 类 潜 在 的 过 敏 或 其 它 反 应 的 公 共 健 康 的 研 究 (Perr 2002); 以 及 消 费 者 的 风 险 承 受 力 和 与 Bt 相 关 食 物 的 市 场 承 受 力 的 研 究 (Ekstrom and Askegaard 2000) 相 反, 大 多 数 环 境, 健 康, 经 济 和 社 会 研 究 问 题 已 经 成 为 了 多 余 的 活 动, 因 为 人 们 假 定 环 境 的 代 价 是 微 小 的, 即 使 是 有, 也 是 外 部 的, 因 此 预 先 研 究 没 有 必 要 即 使 一 项 包 括 某 些 上 述 问 题 的, 生 态 系 统 水 平 的 研 究 也 许 会 预 测 到 实 际 或 潜 在 的 风 险, 和 减 轻 某 些 恐 惧, 同 时 增 加 对 另 一 些 生 态 系 统 的 信 心 重 视 生 态 系 统 的 服 务 功 能 对 于 农 业 生 态 系 统 而 言, 社 会 经 济 学 研 究 的 重 要 性 不 亚 于 生 态 学 的 研 究 这 是 因 为 生 115

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 态 学 在 认 识 生 态 系 统 服 务 功 能 以 及 其 生 物 物 理 内 涵 方 面 起 了 重 要 作 用, 而 经 济 学 和 其 它 社 会 学 学 科 不 但 可 以 在 评 估 生 态 系 统 服 务 功 能 方 面 起 重 要 作 用, 而 且 还 能 找 出 切 合 实 际 的 方 法 去 促 进 这 些 功 能 目 前, 在 农 业 上 对 生 态 系 统 服 务 功 能 的 评 估 才 刚 刚 起 步 (Gutman 2003) 还 没 有 对 哪 些 是 重 要 的 功 能 取 得 一 致 意 见, 服 务 项 目 与 其 相 关 的 生 态 功 能 也 才 刚 成 型 (Daily 1997) 但 是, 由 于 无 市 场 交 换 商 品 的 评 估 在 过 去 的 三 十 年 里 取 得 了 显 著 的 进 展, 我 们 将 在 这 个 基 础 上 建 立 起 对 农 业 系 统 服 务 功 能 的 评 估 工 作 图 5: 对 农 业 生 态 系 统 提 供 的 服 务 功 能 的 不 同 估 价 策 略 图 左 是 可 以 进 入 市 场 买 卖 的 农 产 品 和 其 它 服 务 功 能, 可 通 过 价 格 杠 杆 调 整 人 类 管 理 决 策 图 右 是 可 以 满 足 公 共 需 求 的 服 务 功 能, 可 通 过 政 策 杠 杆 调 整 人 类 管 理 决 策 其 它 服 务 功 能 ( 如 娱 乐 休 闲 ) 仅 仅 是 私 人 价 值, 并 不 受 市 场 或 政 策 的 影 响 通 过 消 费 者 选 择 来 推 测 需 求 的 经 济 价 值 法 已 得 到 适 度 的 发 展 ( 图 5) 评 估 环 境 服 务 功 能 价 值 的 一 个 方 法 是, 调 查 消 费 者 为 取 得 这 些 服 务 所 花 费 的 代 价 ( 旅 行 费 用 法 ) 另 一 个 评 估 方 法 是, 调 查 不 动 产 的 价 值, 通 过 与 不 动 产 购 买 者 定 价 其 它 因 素 的 比 较, 来 估 出 环 境 服 务 功 能 在 总 价 值 中 应 有 的 价 值 ( 享 乐 价 格 法 ) 第 3 种 基 于 需 求 的 方 式 是 统 计 消 费 者 为 了 避 免 有 害 生 态 系 统 产 品 所 支 付 的 费 用 ( 避 免 费 用 ) 由 于 缺 乏 市 场, 用 于 生 态 系 统 服 务 功 能 的 评 估 方 法, 不 但 进 展 缓 慢, 而 且 争 议 很 大 对 于 无 法 进 入 市 场 的 产 品 的 评 估 方 法 是, 提 出 假 设 性 问 题 对 消 费 者 需 求 进 行 调 查, 看 看 对 某 种 特 定 的 服 务 项 目, 被 调 查 者 愿 付 的 价 格 这 类 用 于 倾 向 陈 述 的 方 法 在 过 去 三 十 多 年 里 取 得 显 著 进 展 (Braden and Kolstad 1991; Freeman 1993), 当 消 费 者 了 解 和 赞 许 这 种 服 务 项 目 时, 这 类 评 估 法 特 有 效 对 消 费 者 无 直 接 感 受 到 某 些 生 态 系 统 服 务 功 能, 如 土 壤 微 生 物 的 生 活 力 与 碳 的 利 用, 在 以 消 费 者 为 基 础 作 评 估 时, 我 们 要 精 心 设 计 调 查 比 如 在 评 估 保 持 气 候 稳 定 性 时, 要 将 消 费 者 的 教 育 与 自 然 服 务 功 能 联 系 起 来, 消 费 者 才 会 体 会 到 其 价 值 从 供 需 关 系 来 看, 消 费 者 更 愿 意 从 供 给 角 度 来 支 付 生 态 系 统 服 务 功 能, 即 生 产 者 更 愿 意 从 提 供 服 务 的 角 度 来 接 受 生 态 系 统 服 务 功 能, 这 就 是 改 变 生 产 方 式, 以 提 供 更 多 的 服 务 通 过 直 接 模 型, 计 算 出 改 变 生 产 方 式 成 本 后 的 利 润 这 个 方 式 可 推 测 出 生 产 者 改 变 生 产 方 式 所 愿 意 提 供 的 最 低 生 态 服 务 进 而 通 过 促 进 生 态 系 统 服 务 功 能 的 生 产 方 式 来 确 保 最 佳 生 态 系 统 服 务 功 能 特 别 是 在 缺 乏 市 场 的 情 形 下, 很 难 发 展 一 套 以 货 币 值 为 尺 度 的 估 价 方 式 货 币 值 提 供 116

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 了 标 准 尺 度 来 比 较 不 同 的 环 境 功 能, 因 此 在 公 共 政 策 决 策 方 面 的 应 用 前 景 诱 人 但 是, 以 货 币 值 和 非 货 币 值 方 法 为 交 换 条 件 的 环 境 决 策 也 有 很 好 得 先 例 比 方 说 以 货 币 值 方 法 和 非 货 币 值 方 法 互 换 为 例 : 可 预 计 收 入 与 特 定 的 健 康 风 险 的 互 换 (Crissman et al. 1998) 无 论 是 基 于 单 独 货 币 价 值, 或 货 币 与 生 物 物 理 的 混 合 价 值, 良 好 环 境 决 策 都 需 要 纯 利 益 的 信 息, 这 些 信 息 会 告 诉 我 们 何 时 纯 利 益 会 发 生, 谁 来 承 担 代 价 和 享 受 利 益 农 业 生 态 管 理 的 相 关 政 策 至 少 在 富 裕 国 家 里, 以 推 行 生 态 为 基 础 的 农 业 管 理 而 能 获 得 政 治 支 持, 我 们 对 此 持 谨 慎 乐 观 的 态 度 当 然 阻 力 还 是 很 大 的 例 如, 国 际 贸 易 的 增 加 导 致 巴 西 目 前 把 热 带 雨 林 迅 速 地 变 成 大 豆 栽 培 用 地 (Fearnside 2000), 同 样 国 际 贸 易 促 使 作 物 轮 作 转 向 玉 米 或 玉 米 - 大 豆 单 作 由 此 造 成 土 壤 退 化 和 丧 失 生 物 多 样 性, 而 生 物 多 样 性 可 使 人 们 减 少 使 用 化 肥 和 农 药 (Lal 2004) 在 人 口 众 多 的 发 展 中 国 家, 自 由 贸 易 导 致 为 提 高 收 入 而 不 惜 代 价 地 降 低 农 业 生 产 成 本 的 做 法, 将 会 造 成 更 大 的 损 失 但 是, 自 由 贸 易 也 产 生 了 反 作 用 来 对 抗 掠 夺 环 境 资 源 首 先, 在 欧 洲 和 美 国, 自 由 贸 易 降 低 了 农 产 品 价 格, 经 济 杠 杆 使 农 民 减 少 投 入 和 生 产, 由 此 减 少 环 境 污 染 并 降 低 对 土 地 使 用 的 压 力 在 美 国, 这 种 机 制 已 初 见 成 效 美 国 国 会 通 过 了 2002 年 农 场 保 障 及 乡 村 投 资 法 案 这 个 法 案 包 括 了 1999 年 乌 拉 圭 贸 易 谈 判 中 的 琥 珀 盒 子 (Amber Box) 条 款 此 条 款 限 定 了 农 业 生 产 的 总 许 可 值 和 限 制 了 对 农 产 品 价 格 的 补 贴 (Ervin 1999; 也 见 Swinton 2002) 在 2004 年 夏, 巴 西 在 世 贸 组 织 中 申 诉 美 国 的 棉 花 补 贴 违 规 (Becker and Benson 2004) 除 非 美 国 上 诉 成 功, 否 则, 美 国 和 欧 洲 将 要 把 农 场 收 入 补 助 与 生 产 补 贴 分 离 此 趋 势 与 目 前 多 哈 回 合 的 贸 易 谈 判 相 吻 合 这 就 把 保 护 环 境 和 减 少 农 业 补 贴 直 接 挂 钩 (Rao 2000; Runge 1993) 其 结 果 是 根 据 非 贸 易 的 产 品 和 服 务 来 决 定 边 远 地 区 的 收 入 补 助, 这 种 非 贸 易 的 产 品 和 服 务 ( 也 叫 多 重 功 能 ) 包 括 了 各 种 形 式 的 环 境 监 督 关 系 非 贸 易 的 农 场 服 务 功 能 在 广 义 是 属 于 多 重 功 能 在 欧 盟, 多 重 功 能 这 个 术 语 包 括 了 生 态 系 统 服 务 功 能 乡 村 文 化 就 业 当 地 特 产 传 统 农 耕 方 式 等 等 (Maier and Shobayashi 2001) 欧 盟 成 员 正 在 拓 展 各 种 方 式 来 支 持 农 业 的 多 重 功 能 荷 兰 的 奶 制 品 配 额 和 农 业 营 养 规 定 提 供 了 一 种 模 式, 即 通 过 综 合 考 虑 农 场 的 大 小 和 其 环 境 表 现, 来 决 定 是 否 够 格 申 请 收 入 补 贴 (Breembroek et al. 1996) 美 国 的 农 业 政 策 把 公 众 利 益 定 的 过 于 狭 窄, 仅 有 环 境 标 准 而 无 社 会 标 准 (Ogg 1999; Ribaudo and Caswell 1999) 比 起 过 去 的 保 育 储 备 金 和 环 境 质 量 补 助 金 计 划,2002 年 通 过 的 农 场 法 案 中 的 试 行 保 育 保 障 计 划 更 注 重 环 境 监 督 关 系 (USDA 2004a) 因 此, 大 西 洋 两 岸 的 案 例 都 显 示 了 政 府 对 农 业 环 境 和 其 它 非 贸 易 服 务 的 支 持 不 断 增 加 如 果 自 由 贸 易 对 出 口 农 产 品 的 富 裕 国 家 的 环 境 效 益 是 减 少 对 密 集 生 产 的 激 励, 而 自 由 贸 易 则 是 增 加 对 贫 穷 农 产 品 出 口 国 的 激 励 因 为 富 裕 国 家 接 受 补 贴 的 出 口 商 会 减 少 生 产, 所 以 这 些 贫 穷 出 口 国 可 期 望 贸 易 产 品 升 价 同 样 的 自 由 贸 易 导 致 富 裕 国 家 农 业 场 感 受 到 农 产 品 减 值 的 危 机, 而 却 使 贫 穷 国 感 受 到 农 产 品 升 值 价 的 趋 势, 以 致 于 鼓 励 这 些 贫 穷 国 强 化 对 技 术 的 运 用 117

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 由 于 科 技 可 消 除 贫 穷, 减 缓 对 土 地 资 源 过 度 掠 夺, 因 此 科 技 给 可 持 续 发 展 带 来 了 巨 大 的 动 力 (Swinton et al. 2003) 但 是, 农 产 品 市 场 价 格 的 攀 升 导 致 人 们 把 边 缘 土 地 转 为 生 产 用 地 并 增 加 生 产 投 入, 忽 略 环 境 的 副 作 用 因 此 自 由 贸 易 对 出 口 农 产 品 的 发 展 中 国 家 来 说, 短 期 效 应 是 双 重 的 : 一 方 面 如 覆 盖 作 物 基 因 组 合 化 肥 农 药 等 新 科 技 提 高 了 农 田 生 产 力, 另 一 方 面, 人 们 把 未 开 垦 的 边 缘 土 地 转 成 农 田 并 增 加 投 入 由 此 对 环 境 产 生 了 损 害 从 长 远 来 看, 脱 贫 必 须 同 降 低 人 口 增 长 (Mink 1993) 以 及 改 善 环 境 质 量 联 系 起 来 (Dasgupta et al. 2002) 最 终 这 种 力 量 可 以 抵 消 边 缘 土 地 变 成 农 田 和 过 度 投 入 的 趋 势 但 是, 只 有 尽 早 制 定 政 策, 对 环 境 保 护 进 行 奖 励, 我 们 才 可 从 根 本 上 避 免 长 期 的 环 境 损 失 (Arrow et al. 1995) 促 进 采 纳 生 态 运 作 另 一 种 手 段 是 有 意 识 的 政 策 干 预, 即 直 接 支 付 环 境 效 益 现 成 的 例 子 是 控 制 全 球 变 暖 随 著 俄 罗 斯 批 准 了 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 的 京 都 议 定 书, 此 公 约 于 2005 年 生 效 通 过 限 制 温 室 气 体 排 放 量, 公 约 提 供 资 金 建 立 全 球 市 场 减 排 量 指 标 和 排 放 消 减 量 可 核 证 由 此 津 贴 碳 减 排 服 务, 允 许 温 室 气 体 排 放 公 司 购 买 减 排 配 额 来 冲 减 自 己 的 超 标 排 放 量 此 市 场 提 供 潜 在 资 金 给 全 球 土 地 管 理 者 (McCarl and Schneider 1999) 除 了 气 候 调 节 外, 还 包 括 生 态 系 统 服 务 功 能, 例 如 增 加 土 壤 有 机 质 含 量 并 减 少 氮 肥 的 使 用 量 (CAST 2004) 消 费 者 购 买 倾 向 对 于 把 农 业 转 向 生 态 系 统 服 务 功 能 具 有 另 一 种 强 有 力 的 影 响 但 这 种 影 响 在 不 同 的 国 家 却 有 不 同 结 果 在 发 展 中 国 家, 由 于 中 等 收 入 的 提 高, 那 里 的 消 费 者 追 求 增 加 饮 食 中 蛋 白 质 的 含 量, 结 果 导 致 大 量 生 产 低 成 本 的 谷 物, 造 成 栽 培 作 物 种 类 单 一, 大 量 使 用 化 肥 农 药 在 发 达 国 家, 随 著 消 费 者 健 康 意 识 的 提 高, 建 立 了 一 个 迅 速 成 长 的 食 品 市 场 与 传 统 食 品 生 产 的 特 征 不 同, 此 市 场 注 重 许 多 消 费 者 无 法 察 觉 的 食 品 品 质 (Reardon et al. 2001) 这 种 食 品 生 产 的 过 程 需 要 有 益 于 环 境 的 管 理 运 作, 例 如 减 少 使 用 化 肥 农 药 ( 图 6), 保 护 森 林 ( 即 树 荫 下 种 植 咖 啡 ) 在 美 国, 有 机 种 植 食 品 的 销 售 量 近 年 来 有 了 显 著 的 增 加 (Dimitri and Greene 2002) 同 样, 在 美 国 农 贸 市 场 和 欧 洲 城 市 里, 当 地 栽 培 产 品 的 销 售 量 也 有 了 很 大 的 增 加 (USDA 2004b) 图 6: 肯 尼 亚 妇 女 正 采 摘 红 辣 椒 经 害 虫 综 合 防 治 及 低 风 险 农 药 的 栽 培, 这 些 红 辣 椒 可 满 足 欧 洲 超 级 市 场 的 严 格 要 求 118

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 世 界 范 围 个 人 所 得 增 加, 消 费 倾 向 的 改 变, 自 由 贸 易, 多 边 环 境 协 议 都 提 供 了 强 大 的 动 力 去 促 进 或 阻 碍 生 态 与 农 业 的 监 督 关 系, 这 种 力 量 促 使 对 自 然 及 对 农 业 生 态 系 统 服 务 功 能 重 新 研 究 人 类 真 有 迫 切 和 清 晰 的 必 要 研 究 与 农 业 相 关 的 生 态 系 统 服 务 功 能 吗? 没 有 但 是,30 年 前 人 们 并 不 清 楚 有 必 要 研 究 人 类 活 动 对 全 球 气 候 的 影 响 但 由 于 科 学 界 对 这 个 领 域 的 科 研 形 成 共 识, 结 果 有 了 国 际 行 动 计 划 而 这 个 行 动 计 划 在 二 十 多 年 前 是 不 可 想 象 的 在 富 有 的 农 产 品 生 产 国, 自 由 贸 易 农 场 收 入 补 助 消 费 倾 向 的 改 变 为 研 究 提 供 了 肥 沃 的 土 壤 这 些 研 究 为 农 业 把 生 态 系 统 服 务 功 能 的 价 值 进 行 了 定 义 测 定 和 估 算 合 理 的 政 策 将 会 提 供 更 多 的 手 段 以 支 持 这 些 服 务 功 能, 而 这 些 服 务 功 能 与 市 场 农 产 品 的 价 值 毫 无 关 连 (OECD 1997) 从 全 球 的 角 度 着 眼 农 业 是 一 个 全 球 性 产 业 面 临 环 境 和 生 产 的 挑 战, 世 界 各 地 迫 切 需 要 有 可 持 续 发 展 的 解 决 方 案 尽 管 所 有 解 决 方 案 的 原 则 是 通 用 的, 但 是 许 多 解 决 方 案 是 作 物 或 区 域 特 有 的 因 此, 全 球 研 究 网 络 是 跨 生 物 界 或 生 态 领 域 的 有 力 工 具 国 际 农 业 研 究 咨 询 组 织 (CGIAG) 近 十 多 年 来 一 直 资 助 自 然 资 源 管 理 方 面 的 研 究 此 组 织 的 研 究 中 心 是 上 世 纪 承 担 绿 色 革 命 的 主 力 (Evenson and Gollin 2003) 该 组 织 目 前 把 重 点 转 向 食 品 生 产 以 及 乡 村 居 住 环 境, 以 便 供 应 国 际 公 共 商 品 包 括 与 农 业 和 小 规 模 林 业 相 关 的 生 态 系 统 服 务 功 能 目 前 研 究 重 点 领 域 集 中 在 土 壤 碳 和 植 物 营 养 水 流 域 的 水 质 量 水 作 为 水 生 物 资 源 的 栖 息 地 木 材 或 非 木 材 森 林 产 品 的 森 林 为 改 善 有 益 外 部 效 应 的 奖 励 系 统 ( 包 括 由 农 业 和 林 业 提 供 非 农 业 人 士 的 环 境 服 务 的 补 贴 )(TAC 2001) 值 得 一 提 的 是 CGIAG 做 了 一 件 非 常 有 利 于 环 境 的 事 那 就 是 保 留 了 约 23~51 亿 公 顷 的 非 农 业 用 地 据 CGIAG 的 研 究, 在 农 业 谷 物 缺 乏 的 情 况 下, 就 能 将 其 投 入 全 球 食 物 生 产 中 去 (Nelson and Maredia 1999; Evenson and Gollin 2003) 全 球 各 地 生 物 物 理 环 境 差 异 很 大, 社 会 经 济 环 境 同 样 差 异 很 大 在 非 洲 撒 哈 拉 地 区, 从 目 前 到 不 久 的 将 来, 农 场 的 规 模 和 投 入 与 美 国 和 巴 西 有 显 著 的 不 同 但 在 美 国 中 西 部 和 巴 西 探 索 出 的 大 部 分 生 态 原 则 以 及 一 部 分 技 术 解 决 方 案 也 适 用 于 马 拉 维 部 分 地 区 反 之 亦 然 失 败 的 经 验 教 训 也 可 相 互 学 习 CGIAG 与 其 它 农 业 科 学 家 的 协 作 研 究 正 在 进 行, 其 中 部 分 工 作 是 创 新 技 术 遏 制 负 面 影 响 如 土 壤 侵 蚀 及 水 污 染, 促 进 正 面 影 响 如 分 隔 碳 和 提 高 生 产 力, 以 达 到 改 善 自 然 资 源 管 理 的 目 的 (Shiferaw et al. 2005) 另 一 部 分 工 作 则 开 展 各 种 前 瞻 性 的 研 究 和 向 外 拓 展 的 方 式, 有 助 于 当 地 居 民 参 与 资 源 管 理 的 决 策 当 今 世 界 上 只 有 少 数 地 区 的 农 业 可 称 之 为 可 持 续 发 展 的 (Tilman et al. 2002) 全 球 迫 切 需 要 生 态 原 则 及 寻 求 解 决 方 案 全 球 研 究 伙 伴 关 系 有 助 于 加 速 农 业 向 可 持 续 方 向 发 展 过 去, 大 部 分 农 业 和 自 然 资 源 的 研 究 是 农 业 科 学 家 做 的 今 后, 生 态 学 家 的 参 与 将 会 增 加 融 合 并 可 能 产 生 新 的 突 破 119

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environnent 2005, 3(1):38-46 今 后 的 议 程 建 立 一 个 了 解 透 彻 的 农 业 景 观 来 评 估 和 管 理 多 重 生 态 系 统 服 务 功 能 需 要 有 大 量 的 生 态 学 和 经 济 学 的 研 究 同 时 还 应 包 括 政 策 分 析 和 公 众 教 育 这 些 艰 巨 的 挑 战 包 括 : 1) 充 分 认 识 各 种 生 态 系 统 提 供 的 生 态 系 统 服 务 功 能 ; 2) 充 分 理 解 生 态 系 统 服 务 功 能 及 各 种 管 理 方 式 的 互 换 和 协 同 作 用 ; 3) 把 生 态 系 统 服 务 功 能 价 值 化, 通 过 政 策 与 市 场 挂 钩, 确 定 那 些 功 能 应 优 先 选 择 ; 4) 用 环 境 知 识 教 育 公 众, 有 助 于 公 众 参 与 讨 论 和 制 定 重 要 环 境 决 策 为 保 障 尽 可 能 通 过 生 态 管 理 而 取 得 环 境 效 益, 农 业 必 须 采 取 具 前 瞻 性 的, 有 针 对 性 的 及 以 环 境 和 社 会 体 系 为 中 心 的 战 略 方 针 农 学 家 必 须 学 习 生 态 学, 而 生 态 学 家 应 在 农 业 系 统 中 发 挥 更 积 极 的 作 用 农 学 家 和 生 态 学 家 必 须 积 极 地 和 经 济 及 社 会 科 学 家 们 合 作, 确 定 那 些 服 务 功 能 可 以 价 值 化 最 后, 公 众 必 需 评 估 各 种 服 务 功 能 的 得 失, 并 制 定 相 关 的 法 规 保 护 和 完 善 来 这 些 服 务 功 能, 这 将 是 摆 在 我 们 面 前 一 项 艰 巨 的 任 务 ( 刘 秦 勤 黄 长 志 译 ) 参 考 文 献 Andow DA and Hutchison WD. 1998. Bt-corn resistance management. In: Mellon M and Rissler J (Eds). Now or never: serious new plans to save natural pest control. Cambridge, MA: Union of Concerned Scientists. Arrow KJ, Bolin B, Costanza R, et al. 1995. Economic growth, carrying capacity and the environment. Science 268: 520 21. Becker E and Benson T. 2004. Brazil s road to victory over U.S. cotton. New York Times. May 4, 2004. Braden JB and Kolstad CD (Eds). 1991. Measuring the Demand for Environmental Quality. North-Holland, NY: Elsevier Science Publishing Co. Breembroek JA, Koole B, Poppe KJ, and Wossink GAA. 1996. Environmental farm accounting: the case of the Dutch nutrient accounting system. Agri Syst 51: 29 40. Broadbent FE and Carlton AB. 1978. Field trials with isotopically labelled nitrogen fertilizer. In: Nielsen DR and MacDonald JG (Eds). Nitrogen in the Environment. New York, NY: Academic Press. Cassman KG, Dobermann A, Walters DT, and Yang H. 2003. Meeting cereal demand while protecting natural resources and improving environmental quality. Annu Rev Env Resour 28: 315 58. Claasen R, Hansen L, PetersM, et al. 2001. Agri-environmental policy at the crossroads: Guideposts on a changing landscape. Agricultural Economic Report No. 794. Washington, DC: US Government Printing Office. Conway GR. 1997. The Doubly Green Revolution: Food for All in the Twenty-First Century. London, UK: Penguin. CAST (Council for Agricultural Science and Technology). 2004. Climate change and greenhouse gas mitigation: challenges and opportunities for agriculture. Task Force Report No. 141. Ames, Iowa: Council for Agricultural Science and Technology. 120

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原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:47-55 理 解 和 维 系 内 陆 水 生 生 态 系 统 的 空 间 显 示 工 具 ME Power, N Brozović, C Bode, and D Zilberman Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:47-55 为 应 对 由 于 淡 水 可 获 性 的 减 少 和 质 量 的 下 降 而 引 起 的 世 界 性 环 境 危 机, 生 态 学 家 和 水 资 源 经 济 学 家 正 在 研 究 合 作 的 途 径, 以 期 为 难 于 选 择 的 公 众, 土 地 管 理 人 员 和 政 策 制 定 者 提 供 指 南 探 测 和 量 化 生 态 系 统 变 化 和 生 态 系 统 反 应 的 驱 动 因 子, 包 括 那 些 决 定 内 陆 水 生 系 统 未 来 状 态 的 正 负 反 馈 ( 机 制 ) 是 科 学 家 们 所 面 临 的 挑 战 现 已 证 明 预 测 长 期 和 大 尺 度 的 生 态 系 统 变 迁 是 很 困 难 的 甚 至 不 可 能 的, 即 使 是 那 些 已 被 透 彻 研 究 变 化 驱 动 因 子 已 知 的 系 统 也 是 如 此 另 一 方 面, 新 的 遥 感, 监 测 和 跟 踪 技 术 为 观 测 流 域 演 替 过 程 提 供 了 前 所 未 有 的 时 空 尺 度 包 括 科 学 家, 资 讯 专 家 和 工 程 师 的 多 个 交 叉 学 科 组 织 正 在 探 索 如 何 利 用 这 些 新 技 术 来 设 计 最 好 的 采 样 方 法, 从 而 解 释 由 此 获 得 的 广 泛 的 空 间 的 显 式 动 态 数 据, 并 将 这 些 数 据 公 式 化, 在 有 用 的 模 型 中 用 来 进 行 预 测 然 后, 经 济 学 家 可 用 此 信 息 来 设 计 管 理 和 政 策 工 具, 用 以 维 持 关 键 的 生 态 系 统 组 分 和 过 程 地 球 上 没 有 其 他 任 何 环 境 系 统 比 内 陆 水 系 对 人 类 社 会 更 为 重 要 然 而, 内 陆 水 系 却 是 目 前 最 受 威 胁 的 环 境 系 统 分 流, 采 集 地 下 水, 内 陆 和 近 岸 水 体 的 盐 渍 化, 污 染, 富 营 养 化, 和 微 生 物 化 损 害 或 摧 毁 了 生 态 系 统 和 本 土 种 群, 危 害 公 共 健 康, 威 胁 世 界 各 国 的 水 体 安 全 全 球 气 候 变 迁 预 期 会 改 变 降 水 的 时 空 分 布, 海 面 抬 升, 并 导 致 更 强 烈 的 风 暴 和 热 浪, 进 一 步 恶 化 水 资 源 短 缺 和 分 布 不 均 的 问 题 在 未 来 几 十 年, 内 陆 水 生 社 会 经 济 系 统 必 将 随 气 候 变 迁, 人 口 密 度 增 加 和 土 地 利 用 的 强 化 而 改 变 通 过 增 加 环 境 韧 性 和 人 类 财 富 很 难 解 决 由 于 内 陆 水 系 的 使 用 而 引 发 的 冲 突 不 过, 权 益 各 方, 科 学 家, 资 讯 专 家, 工 程 师 和 经 济 学 家 的 协 作 有 可 能 为 社 会 所 面 临 的 困 难 管 理 决 策 提 供 指 南 他 们 能 协 助 达 成 如 下 几 点 :1) 确 定 有 共 识 的 目 标, 例 如 持 续 的 清 洁 水 源 供 应, 本 土 生 物 多 样 性, 或 能 供 商 业 化 采 集 的 种 群 ;2) 辨 识 支 持 和 维 系 这 些 目 标 的 过 程, 以 及 加 深 对 控 制 或 指 示 它 们 方 向 和 变 率 等 重 要 变 量 的 科 学 理 解 ;3) 开 发 能 影 响 政 策 和 权 益 各 方 行 为 的 经 济 工 具 以 保 护 那 些 维 护 理 想 生 态 系 统 状 态 和 体 系 的 过 程 其 中 的 每 一 个 步 骤, 包 括 取 得 权 益 各 方 的 共 识, 都 充 满 挑 战 科 学 家 们 面 临 的 是 理 解 诸 如 内 陆 水 体 一 类 的 复 杂 社 会 生 态 系 统 会 如 何 应 对 变 化, 尤 其 是 由 于 人 类 影 响 加 剧 而 变 得 更 为 频 繁 的 多 重 变 化 经 济 学 家 和 政 策 制 定 者 面 临 的 是 设 计 灵 活 的 策 略, 在 系 统 和 我 们 对 系 统 的 理 解 都 面 临 很 大 的 不 确 定 性 和 快 速 变 化 的 条 件 下, 保 持 系 统 的 韧 性 并 维 持 产 品 和 服 务 Scheffer et al. (2001) 描 述 了 生 态 系 统 应 对 环 境 变 化 的 三 种 可 能 方 法 : 持 续 性 的 ( 图 la), 单 阶 有 阀 值 的 ( 图 1b), 或 当 超 过 阀 值 时 当 前 状 态 转 变 成 稳 定 的 吸 引 域 ( 图 lc) 由 于 生 态 系 统 的 异 源 性, 非 线 性 和 复 杂 的 反 馈 机 制, 持 续 性 的 和 逐 步 的 状 态 变 化 ( 图 la) 只 在 有 限 度 的 条 件 下 才 有 可 能 如 果 生 态 系 统 显 示 出 图 lc 中 表 现 的 那 种 动 态, 要 把 系 统 恢 复 原 样, 条 件 必 须 逆 转 到 大 大 超 过 引 起 系 统 初 始 崩 溃 的 阀 值 (Scheffer et al. 2001) 理 想 状 态 下, 有 经 验 的 管 理 层 会 将 各 个 吸 引 域 的 状 态 用 合 适 的 Scheffer 图 示 表 现 出 来, 以 评 估 生 态 系 统 的 当 前 状 态 以 及 在 各 种 自 然 变 化 或 管 理 变 化 情 形 下 的 预 期 进 程 现 实 中, 即 使 在 试 图 将 复 杂 的 统 计 分 析 运 用 于 具 有 长 时 间 系 列 的, 已 被 透 彻 研 究 的 湖 泊 生 态 系 统 的 大 规 模 数 据 集 的 情 况 下, 这 样 做 其 实 也 是 很 困 难 甚 至 不 可 能 的 (Carpenter et al. 1999; Peterson et al. 2003; 124

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:47-55 Carpenter 2003) 对 生 态 过 程 和 模 式 的 科 学 态 度 的 历 史 和 现 状 的 回 顾 也 许 能 提 示 前 进 的 方 向 作 为 一 门 科 学, 在 一 百 多 年 的 发 展 过 程 中, 生 态 学 由 早 期 的 对 自 然 模 式 的 描 述 ( 例 如 生 物 圈 [Holridge 1967] 或 植 被 群 丛 ) 演 进 到 对 野 外 和 实 验 室 模 型 系 统 的 根 本 过 程 的 试 验 研 究 (Paine 1994) 从 1950 年 代 后 期 开 始, 关 于 物 种 相 互 作 用 和 生 物 地 化 循 环 的 过 程 研 究 和 动 态 理 论 带 动 了 观 测, 建 模, 实 验 和 预 测 之 间 的 建 设 性 交 流 ( 图 2a,b) 群 落 生 态 学 家 着 重 于 物 种 之 间 的 相 互 作 用 他 们 的 实 验 经 常 产 生 令 人 吃 惊 的 结 果, 这 些 结 果 如 果 不 经 过 专 门 处 理 难 以 探 测 得 到 的 由 此 人 们 怀 疑 他 们 从 自 然 未 受 处 理 的 模 式 中 人 为 的 归 纳 出 系 统 过 程 (Paine 1994) 这 些 实 验 的 范 围 必 然 有 局 限 性, 着 重 于 小 范 围 的 时 空 尺 度 和 交 互 网 络 的 有 限 子 集 (Menge et al. 1994; Polis et al. 2004) 当 计 算 机 时 代 来 临, 生 态 系 统 学 家 开 发 了 大 型 的 能 量 流 和 物 流 模 型 以 掌 握 如 流 域 和 区 域 之 类 的 大 尺 度 生 态 系 统 的 动 态, 但 是 支 持 这 些 模 型 的 数 据 的 精 度 有 限, 诸 如 特 异 交 互 的 机 制 的 重 要 动 态 被 模 糊 化 了 生 态 系 统 和 景 观 生 态 学 家 对 环 境 模 式 实 际 施 于 过 程 的 限 制 作 用 程 度 一 直 保 持 浓 厚 兴 趣 (Turner 1989) 由 于 难 以 对 复 杂 和 动 态 的 自 然 生 态 系 统 收 集 到 足 够 的 信 息, 这 两 类 生 态 学 家 都 在 解 释 方 面 比 预 测 方 面 更 有 作 为 图 1:South Fork Eel 河 的 Fox Creek 流 域 海 拔 数 据 图 像 (WE Dietrich 的 LIDA 数 据 ) 及 Scheffer 等 (2001) 的 分 析 曲 线 图 :(a) 生 态 系 统 状 态 变 化 是 连 续 过 程,(b) 达 到 环 境 临 界 值 时 的 突 变,(c) 当 环 境 持 续 变 化 时 系 统 越 过 临 界 值 进 入 迷 谷 我 们 如 何 将 这 些 概 念 应 用 于 预 测 现 实 流 域 的 变 化? 例 如, 林 木 采 伐 (X) 对 Fox Creek 流 域 水 质 和 鱼 产 量 (Y) 的 影 响 这 种 影 响 对 于 致 命 的 砍 伐 是 逐 步 的 还 是 突 发 的? 推 理 生 态 模 式 因 果 过 程 的 失 败 部 分 是 出 于 以 前 我 们 对 这 些 模 式 及 其 随 时 间 变 化 的 观 测 的 局 限 性 我 们 现 在 已 经 达 到 先 进 制 图, 感 测 和 跟 踪 技 术 能 在 野 外 研 究 中 实 际 运 用 的 境 界 这 三 类 技 术 对 生 态 流, 种 群 和 生 境 状 态 提 供 了 前 所 未 有 的 长 期 监 测 手 段 对 于 研 究 淡 水 生 125

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:47-55 态, 其 中 一 个 值 得 探 索 的 途 径 是 开 发 调 查 手 段, 这 些 调 查 手 段 能 利 用 制 图, 感 测 和 追 踪 技 术 以 验 证 有 关 动 态 控 制 假 设 在 承 认 社 会 生 态 系 统 的 长 期 行 为 仍 难 以 甚 至 不 可 能 预 测 的 前 提 下, 我 们 可 以 运 用 新 生 技 术 来 监 测 那 些 看 来 是 主 导 或 指 示 移 向 或 远 离 理 想 状 态 的 变 量 下 面, 我 们 简 短 地 描 述 几 种 这 类 新 技 术, 然 后 探 讨 几 个 已 经 十 分 明 了 的 淡 水 生 态 系 统 变 化 的 驱 动 因 子, 以 及 将 来 新 技 术 如 何 加 速 其 他 驱 动 因 子 的 发 现, 或 评 价 它 们 的 长 期 影 响 最 后, 我 们 将 探 讨 经 济 学 家 如 何 使 用 新 型 的 空 间 显 式 生 态 数 据 来 设 计 工 具 和 鼓 励 手 段 来 指 导 那 些 影 响 和 依 靠 于 内 陆 水 系 的 权 益 各 方 的 政 策 和 行 为 图 2: 地 表 动 态 研 究 中 心 (NCED) 的 地 学 科 学 家 工 程 师 和 生 态 学 家 利 用 图 像 模 型 研 究 流 域 图 解 :(a) 利 用 高 分 辨 率 的 海 拔 数 据 模 型 分 析 不 同 环 境 空 间 状 态, 如 滑 坡 的 概 率 (Dietrich et al. 2000), 或 河 水 温 度 (Hondzo and Stefan 1994, Dozier and Frew 1990); 利 用 简 单 模 型 ( 如 生 态 位 概 念 模 型,Hutchinson 1957) 来 预 测 生 物 种 群 在 不 同 环 境 状 态 下 的 数 量 分 布 和 表 现 (b) 当 上 述 模 型 不 适 用 时 (Schmiz et al. 2003), 局 部 ( 如 食 物 链 ) 或 区 域 ( 如 迁 移 或 资 源 流 通 ) 动 态 分 析 可 以 解 释 格 局 动 态 和 变 化 趋 势 (c) 新 四 维 ( 三 维 加 时 间 ) 显 示 工 具 (Leigh et al. 2003) 可 帮 助 科 学 家 经 济 学 家 股 东 了 解 模 糊 的 抽 象 的 空 间 动 态 ( 模 拟 的 或 实 际 观 测 的 动 态 变 化 ) 新 型 制 图, 感 测 和 追 踪 技 术 最 近 的 技 术 革 新 将 首 次 使 生 态 系 统 过 程 的 空 间 显 式 量 化 成 为 可 能 这 种 空 间 显 示 量 化 的 尺 度 小 至 生 物 个 体, 大 至 生 态 系 统 遥 感 制 图 技 术 ( 如 航 空 激 光 制 图 ) 为 详 细 的 地 貌 模 型 提 供 了 基 础 这 些 地 貌 模 型 可 被 用 来 初 始 化 和 假 设 一 些 环 境 生 态 条 件 和 空 间 过 程 的 变 率 生 态 追 踪 剂 ( 同 位 素, 追 踪 元 素, 异 种 化 学 物, 基 因 指 纹 ) 越 来 越 多 地 用 来 追 踪 生 物 群 及 其 组 成 元 素 的 动 态 和 历 史 静 态 和 动 态 的 感 应 器 组 成 的 无 线 网 络 能 监 测 有 机 体 量 级 的 小 尺 126

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:47-55 度 环 境 变 量 分 子 生 物 学 家, 加 州 伯 克 利 大 学 分 管 研 究 的 副 校 长 Beth Burnside 认 为 这 些 新 技 术 在 21 世 纪 对 生 态 学 的 作 用 可 以 和 基 因 排 序 在 20 世 纪 对 基 因 科 学 的 作 用 相 媲 美 这 些 技 术 在 发 掘 关 键 生 态 系 统 过 程 的 空 间 动 态 潜 力 方 面, 无 论 在 范 围 还 是 精 度 上 都 将 是 史 无 前 例 的 研 究 人 员 从 未 体 验 过 这 些 技 术 所 能 提 供 的 细 节 程 度 传 统 的 模 式 快 照 和 低 维 的 时 间 图 示 明 显 不 足 以 用 来 表 征 如 此 细 节 化 和 复 杂 的 数 据 另 外 一 些 由 生 态 学 家, 资 讯 学 家 和 工 程 师 组 成 的 研 究 群 体 正 在 探 索 的 第 二 类 研 究 领 域 是 如 何 利 用 这 些 新 技 术 更 好 地 设 计 信 息 采 集 计 划, 解 释 由 此 产 生 的 巨 大 空 间 显 式 的 动 态 数 据 组 并 运 用 这 些 数 据 来 建 立 和 测 试 预 测 生 态 系 统 变 化 的 模 型 幸 运 的 是 四 维 ( 三 维 加 时 间 ) 视 觉 化 技 术 的 同 期 突 破 提 供 了 能 被 广 大 观 众 直 观 使 用 的 空 间 显 式 过 程 的 动 态 表 征 方 法 这 将 允 许 观 众 远 缩 看 宏 观, 近 推 察 细 部, 并 实 时 的 以 所 需 要 的 速 度 前 后 移 动 来 比 较 景 观 生 态 系 统 的 实 测 变 化 和 不 同 的 模 型 预 测 结 果 用 详 细 的 流 域 地 图 及 盆 地 中 和 盆 地 间 的 生 物, 材 料 和 能 源 的 优 势 流 图 来 调 查 内 陆 水 生 生 态 系 统 的 变 化 原 动 力 并 不 是 什 么 新 思 路 但 是, 新 鲜 的 是 科 学 家 利 用 制 图, 感 测, 跟 踪 和 视 觉 化 技 术 以 前 所 未 有 的 范 围 和 精 度 来 记 录 这 些 模 式 和 过 程 如 果 能 和 揭 示 关 键 但 是 隐 藏 的 机 制 的 实 验 方 法 不 断 结 合 起 来, 这 些 技 术 将 帮 助 科 学 家 获 得 所 需 尺 度 的 数 据 以 评 估 生 态 系 统 的 状 态, 控 制 和 短 期 轨 迹 图 3: 海 拔 数 据 图 像 (DEM) 显 示 加 利 福 尼 亚 Mendocino 县 Anglo Coast Range Reserve 保 护 区 的 一 部 分 这 个 三 维 图 像 由 航 测 雷 射 图 像 数 据, 经 过 林 冠 DEM 处 理 地 表 DEM 处 理, 加 上 河 流 系 统 图 综 合 成 图 林 冠 图 的 颜 色 表 达 不 同 林 冠 实 际 高 度 ( 林 冠 DEM 减 地 表 DEM) 河 流 系 统 图 与 地 表 DEM 成 图 时 考 虑 了 河 道 大 小 这 类 图 像 数 据 提 供 了 详 细 的 资 料, 可 以 用 于 不 同 时 期 系 统 综 合 分 析 的 制 图 监 测 ( 图 2a) 跟 踪 实 验 ( 图 2b) 模 拟 显 示 等 等 ( 图 2c) 数 据 来 源 和 处 理 由 地 表 动 态 分 析 中 心 (NCED) 的 航 测 雷 射 图 像 中 心 (NCALM) 提 供 探 测 内 陆 水 生 生 态 系 统 的 变 化 动 因 某 些 造 成 内 陆 水 系 变 化 的 动 因, 例 如 由 于 人 类 对 流 域 的 影 响 导 致 的 养 分 含 量 和 沉 积 物 的 增 加, 是 具 本 土 性 和 明 显 的 马 塞 诸 塞 州 Waquoit 湾 从 鳗 草 到 浮 游 植 物 占 优 势 的 河 口, 127

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:47-55 或 威 斯 康 辛 州 Mendota 湖 从 清 水 到 富 营 养 化 状 态 的 演 变 是 由 氮, 磷 含 量 分 别 决 定 的 西 部 河 流 的 退 化 是 由 于 土 地 利 用 使 得 河 道 中 沉 积 物 含 量 增 加 的 结 果 即 使 在 变 化 动 因 很 明 显 的 情 况 下, 将 营 养 负 荷 的 变 化 和 生 态 系 统 反 应 之 间 的 关 系 进 行 量 化 也 是 困 难 的 如 前 所 述, 长 期 的 生 态 系 统 发 展 趋 势 和 预 测 不 尽 一 致, 其 他 生 态 系 统 的 变 化 的 原 因 也 许 更 不 明 确 这 些 包 括 隐 藏 的 关 键 种 群 的 变 化 以 及 动 态 的, 连 接 生 境 有 时 甚 至 是 横 跨 大 陆 的 连 接 链 三 十 年 前, 雪 鹅 从 美 国 南 部 迁 徙 到 夏 天 位 于 Hudson 湾 边 上 的 沼 泽 地, 其 引 入 的 氮 平 衡 了 由 于 被 鹅 吃 草 而 移 出 的 那 部 分 要 理 解 为 何 曾 经 是 丰 产 的, 长 满 禾 草 的 大 片 沼 泽 地 如 今 会 变 成 荒 芜 的 泥 潭, 我 们 需 要 把 骤 增 到 非 持 续 的 鹅 群 密 度 和 南 方 5000 公 里 它 们 的 过 冬 地 变 成 了 农 田 联 系 起 来 表 1: 列 举 目 前 跨 学 科 各 主 要 机 构 采 取 不 同 的 新 途 径 和 新 技 术 从 事 大 区 域 环 境 的 制 图 监 测 模 拟 和 预 测 机 构 名 称 英 文 缩 写 网 址 水 科 学 发 展 院 校 联 合 协 会 CUAHSI http://www.iihr.uiowa.edu/~cuahsi/his 全 国 生 态 观 测 网 NEON http://www.nsf.gov/bio/neon/start.htm 互 联 网 遥 感 中 心 CENS http://www.cens.ucla.edu 全 国 地 表 动 态 分 析 中 心 NCED http://www.nced.umn.edu 社 区 地 表 动 态 模 型 系 统 CSDMS http://instaar.colorado.edu/deltaforce/workshop/csdms. html 美 国 东 南 布 的 沼 泽 消 亡 可 能 和 人 类 过 度 捕 捞 近 海 的 蓝 蟹 有 关 这 个 推 论 是 通 过 找 到 隐 藏 的 关 键 种 群 : 一 种 螺 及 其 相 关 的 真 菌 而 获 得 的 盐 沼 中 的 下 覆 盖 层 占 优 势 的 大 米 草, 以 前 一 度 认 为 是 可 食 用 的 现 在 只 作 为 腐 屑 进 入 食 物 链 近 来 发 现 由 于 蓝 蟹, 龟, 和 鱼 类 等 天 敌 的 减 少, 一 种 常 见 的 螺 及 附 生 的 真 菌 在 它 们 摄 食 所 产 生 的 秃 斑 上 繁 殖, 对 大 米 草 有 致 命 损 害 而 失 去 作 为 繁 殖 场 所 的 大 米 草 进 一 步 降 低 螃 蟹 的 数 量 使 这 种 社 会 所 不 乐 见 的 新 的 维 持 状 态 得 以 稳 定 下 来 在 这 两 种 研 究 中 遥 感 和 制 图 技 术 都 有 效 地 记 录 了 变 化 扩 散 的 范 围 和 速 率 但 寻 找 动 因 需 要 进 行 野 外 实 验, 历 史 分 析 和 自 然 历 史 观 测 在 其 他 重 要 的 生 态 群 落 中, 比 如 位 于 酸 性 矿 物 流 域 的 生 态 系 统, 新 基 因 技 术 可 能 成 为 探 测 关 键 种 群 影 响 的 必 要 手 段 美 国 1400 公 里 的 河 流 受 到 野 生 和 风 景 河 流 法 的 保 护, 但 是 17000 公 里 的 河 流 已 被 酸 性 矿 物 泄 流 所 污 染 酸 性 矿 物 泄 流 是 当 含 氧 水 渗 透 过 地 球 上 最 富 有 的 矿 物 - 黄 铁 矿 沉 积 物 时 产 生 的 喜 酸 和 好 热 的 细 菌, 古 菌 和 几 种 真 菌 和 原 生 动 物 在 这 些 环 境 中 大 量 繁 殖, 从 而 成 百 万 倍 的 加 速 黄 铁 矿 氧 化 和 生 成 硫 酸 的 化 学 反 应 过 程 对 酸 性 矿 物 流 域 食 物 网 中 新 陈 代 谢 的 能 力, 作 用 和 微 生 物 相 互 作 用 的 了 解, 将 有 助 于 最 终 揭 示 降 低 河 流 毒 物 排 泄 量 的 方 法 这 类 生 态 系 统 的 相 对 简 单 性 ( 有 限 数 量 的 食 物 网 成 员 专 一 地 从 黄 铁 矿 吸 收 能 量 ), 使 得 对 一 个 自 然 群 落 近 于 完 全 的 基 因 描 述 首 次 得 以 实 现 从 标 识 的 基 因 序 列 中 就 有 可 能 归 纳 出 嗜 极 种 群 的 生 态 特 征 和 潜 在 作 用 短 时 间 系 列 和 小 型 生 态 系 统 空 间 尺 度 的 生 物 总 数 动 态 对 动 态 控 制 的 实 验 性 研 究 很 有 帮 助 微 生 物 基 因 级 的 研 究 对 阐 明 环 境 地 球 化 学 中 微 生 物 的 作 用, 及 其 与 制 图 工 具 和 感 测 网 络 结 合 以 探 测 水 力 流 程 时, 对 为 管 理 或 治 理 有 毒 性 的 土 地 提 供 指 南, 都 具 有 重 大 意 义 128

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:47-55 图 4: 一 个 都 市 的 河 口 湾 : 这 里 整 个 洪 泛 平 原 已 经 消 失, 也 意 味 者 洪 泛 平 原 服 务 的 失 去, 包 括 流 域 养 分 的 储 存 吸 收 分 解 和 去 污 去 毒 等 功 能 的 丧 失 而 且, 由 于 系 统 动 态 的 复 合 性 和 相 互 依 赖 性, 洪 泛 平 原 的 消 失, 对 于 海 湾 近 海 的 环 境, 以 及 整 个 区 域 的 鱼 类 等 资 源 的 破 坏 和 影 响 是 不 定 的 和 不 可 预 测 的 可 维 系 的 内 陆 水 生 生 态 系 统 的 经 济 分 析 经 济 工 具 可 以 用 来 制 定 与 跨 景 观 运 作 的 自 然 过 程 相 匹 配 的 特 殊 政 策, 并 可 以 用 来 劝 阻 权 益 各 方 从 事 有 损 生 态 系 统 的 行 为 科 学 家 认 识 到 教 育 权 益 各 方 是 必 要 的 但 愿 是 充 分 的 手 段 来 实 现 环 境 管 理 的 变 革 例 如 俄 勒 冈 州 30000 平 方 公 里 的 Wilamette 河 流 域 的 一 个 未 来 替 代 性 分 析 中, 使 用 了 一 个 基 于 地 图 的 分 析 来 预 测 三 种 土 地 利 用 模 式 对 未 来 水 资 源 具 备 性 和 河 流 生 态 条 件 的 影 响 作 者 发 现 描 述 历 史 景 观 变 化 和 预 测 未 来 可 能 的 流 域 图 能 够 吸 引 权 益 各 方, 并 给 他 们 提 供 了 一 个 评 估 预 期 变 化 重 要 性 的 平 台 在 有 些 情 况 下, 教 育 和 其 他 非 集 中 式 ( 非 管 理 式 ) 的 环 境 政 策 也 许 就 足 以 有 效 但 道 德 劝 喻 和 宣 传 运 动 也 有 一 定 局 限 性 特 别 是 在 负 面 的 反 应 和 引 起 负 面 反 应 的 行 动 和 媒 介 在 时 空 上 相 距 很 远 的 情 况 下, 教 育 本 身 就 不 足 以 导 致 大 规 模 的 环 境 改 良 例 如 关 于 密 西 西 比 河 养 分 输 入 和 墨 西 哥 湾 的 虾 类 生 态 之 间 关 系 的 深 入 理 解, 并 不 太 可 能 使 上 中 西 部 的 农 场 主 减 少 他 们 在 土 地 上 的 施 肥 量 经 济 学 假 设 人 们 会 为 自 我 谋 福 利, 于 是 经 济 学 研 究 着 眼 于 基 于 激 励 的 淡 水 生 态 系 统 管 理 政 策 理 论 上 基 于 激 励 的 系 统 比 如 税 收, 补 贴, 和 可 交 易 的 许 可 证 市 场 是 公 共 和 私 营 的 激 励 和 环 境 效 益 接 轨 所 以, 这 也 许 就 是 他 优 于 命 令 和 控 制 的 系 统 之 处 另 外, 更 多 的 权 益 方 偏 好 补 贴 的 方 式 以 改 变 他 们 的 土 地 管 理 实 践, 而 不 喜 欢 命 令 或 诉 讼 的 方 式 基 于 激 励 的 系 统 受 到 采 用 还 在 于 他 们 在 政 治 上 更 受 欢 迎 例 如, 近 年 来 基 于 激 励 的 农 业 环 境 项 目 有 高 速 增 长 这 些 项 目 在 未 来 几 年 中 预 期 会 有 更 持 续 的 增 长 部 分 原 因 是 由 于 它 们 容 易 同 时 被 土 地 所 有 这 和 环 境 社 区 所 接 受 ; 部 分 原 因 是 它 们 不 受 限 于 目 前 世 界 贸 易 组 织 规 范 的 开 支 尽 管 经 济 学 家 倾 向 于 激 励 政 策, 科 学 家 着 重 于 权 益 方 的 沟 通 和 教 育, 在 管 理 实 践 中 行 政 命 令 仍 相 当 常 见 淡 水 系 统 中 的 重 要 例 子 可 在 许 多 最 佳 管 理 实 践 排 污 限 制 及 一 些 如 近 岸 带 缓 冲 区 的 区 划 要 求 中 找 到 在 一 个 没 有 不 确 定 性 的 理 想 系 统 中, 每 种 政 策 措 施 ( 基 于 激 励 的 非 集 中 式 和 命 令 与 控 制 式 ) 在 相 同 的 资 金 投 入 水 平 下 都 能 达 到 同 样 的 环 境 效 果 但 是 存 在 大 量 不 确 定 性 时, 或 政 治 局 限 性 排 除 了 用 不 同 的 优 惠 和 治 理 污 染 收 费 来 有 区 别 的 对 待 土 129

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:47-55 地 利 用 者 的 时 候, 这 种 情 况 不 再 成 为 可 能 以 空 间 定 位 的 环 境 政 策 设 计 和 替 代 方 案 的 分 布 式 环 境 效 益 分 析 是 经 济 学 家 的 主 要 研 究 领 域 最 近 结 合 空 间 环 境 和 经 济 的 内 陆 水 生 生 态 管 理 模 型 的 研 究 包 括 分 析 沉 积 物 负 荷 以 提 高 伊 利 诺 伊 州 的 水 质, 和 俄 勒 冈 州 近 岸 带 的 恢 复 来 保 持 以 溯 河 性 鱼 类 为 目 标 的 水 流 温 度 这 些 研 究 认 为 恢 复 工 作 的 空 间 分 配 会 随 环 境 目 标 的 变 化 而 变 化 ( 甚 至 可 能 会 从 附 近 的 支 流 转 换 到 更 远 的 支 流 ); 近 岸 带 的 条 件 以 及 水 系 网 的 结 构 需 要 在 整 个 研 究 流 域 内 被 全 面 考 虑 在 环 境 过 程 和 各 种 权 益 方 特 征 具 有 极 大 不 定 性 时 替 代 性 政 策 也 许 会 为 权 益 各 方 提 高 相 当 不 同 的 激 励 因 素, 及 对 环 境 产 生 相 当 不 同 的 影 响 特 别 应 当 指 出, 即 使 基 于 激 励 的 政 策 和 权 益 各 方 的 教 育 比 才 有 行 政 命 令 的 系 统 能 为 权 益 各 方 提 供 更 多 的 环 境 过 程 信 息, 行 政 命 令 和 规 章 制 度 可 能 会 更 有 效 和 有 更 好 的 成 本 效 益 值 大 多 数 情 况 下 行 政 命 令 和 规 章 制 度 达 到 了 清 洁 水 源 法 的 目 标, 只 有 在 控 制 动 物 的 废 弃 物 时 是 例 外 当 然, 监 测 和 执 法 是 所 有 规 章 管 理 办 法 中 所 不 可 缺 少 的 行 政 命 令, 规 章 制 度 的 有 效 性 取 决 于 执 法 的 严 格 程 度 图 5: 发 展 商 的 广 告 一 个 永 久 的 纪 念 描 述 了 一 个 永 不 可 逆 转 的 改 变 广 告 排 背 后 的 发 展 永 远 改 变 了 流 域 状 况, 将 影 响 居 民 未 来 的 健 康 和 社 会 繁 荣, 也 将 影 响 下 游 社 会 生 存 环 境 生 态 学 和 经 济 学 在 未 来 研 究 中 应 如 何 交 叉 来 为 环 境 政 策 的 实 质 性 改 善 作 出 贡 献? 新 型 的 高 级 制 图, 感 测 和 跟 踪 技 术 应 能 为 评 估 实 验 性 和 潜 在 性 的 管 理 决 策 对 大 规 模 生 态 系 统 的 影 响 提 供 前 所 未 有 的 手 段 从 而 使 必 要 的 改 变, 在 错 误 变 得 不 可 弥 补 之 前 得 以 贯 彻 实 施 基 于 自 然 界 的 复 杂 性, 科 学 家 的 主 要 挑 战 是 要 为 决 策 过 程 提 供 适 当 的 意 见, 使 其 不 仅 用 来 确 定 何 种 政 策 对 特 定 的 环 境 问 题 有 效, 而 且 也 可 以 用 来 逼 真 地 模 拟 政 治 环 境 政 策 约 束 下 的 潜 在 效 果 与 其 着 眼 于 全 球 性 优 化 的 目 标, 经 济 学 可 以 用 来 确 定 经 济 合 理 的 政 策 以 达 到 基 于 科 学 的 目 标, 以 及 分 析 这 些 政 策 分 布 性 和 同 等 性 效 果 这 样 的 决 策 框 架 绕 开 了 有 争 议 的, 如 何 将 种 群 和 生 态 系 统 服 务 赋 予 明 确 的 货 币 值 的 问 题, 并 将 自 然 的 复 杂 性 和 非 线 性 特 征 纳 入 考 虑 范 围 新 的 空 间 显 式 措 施 和 分 析 将 为 这 些 多 学 科 交 叉 性 研 究 合 作 提 供 基 础 和 实 验 基 地 ( 张 志 辉 译 ) 致 谢 We thank the University of California Natural Reserve System for maintaining a protected site for field research at the Angelo Coast Range Reserve, Bill Dietrich for inspiration and LIDAR and airborne laser swath mapping data, and the National Science Foundation and the 130

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:47-55 National Center for Earth Surface Dynamics for funding. 参 考 文 献 Baker BJ, Lutz MA, Dawson SC, et al. 2004. Metabolically active eukaryotic communities in extremely acidic mine drainage. Appl Environ Microb 70: 6264 71. Baker CS and Palumbi SR. 1994. Which whales are hunted?a molecular genetic approach to monitoring whaling. Science 265: 1538 39. Baker JP, Hulse DW, Gregory SV, et al. 2004. Alternative futures for the Willamette River Basin, Oregon. Ecol Appl 14: 313 24. Baker JP and Landers DH. 2004. Alternative-futures analysis for the Willamette River Basin, Oregon. Ecol Appl 14: 311 12. Bazely DR and Jefferies RL. 1985. Goose faeces: a source of nitrogen for plant growth in a grazed salt marsh. J Appl Ecol 22: 693 703. Ben-David M, Hanley TA, and Schell DM. 1998. Fertilization of terrestrial vegetation by spawning Pacific salmon: the role of flooding and predator activity. Oikos 83: 47 55. Bennett EM, Carpenter SR, Peterson GD, et al. 2003. Why global scenarios need ecology. Front Ecol Environ 1: 322 29. Bertness M, Silliman BR, and Jefferies R. 2004. Salt marshes under siege. Am Sci 92: 54 61. Bertness MD, Ewanchuk P, and Silliman BR. 2002. Anthropogenic modification of New England salt marsh landscapes. P Natl Acad Sci USA 99:1395 98. Biggs BJF. 1995. The contribution of disturbance, catchment geology, and land use on the habitat template of periphyton in stream ecosystems. Freshwater Biol 33: 419 38. Brouhle K, Griffiths C, and Wolverton A. 2004. The use of voluntary approaches for environmental policymaking in the US. Working Paper Number #04-05. Washington DC: National Center for Environmental Economics, US Environmental Protection Agency. Brown L. 2003. Plan B. Rescuing a planet under stress and a civilization in trouble. New York, NY: Norton and Co. Carpenter S, Walker B, Anderies JM, and Abel N. 2001. From metaphor to measurement: resilience of what to what?ecosystems 4: 765 81. Carpenter SR, Ludwig D, and. Brock WA. 1999. Management of eutrophication for lakes subject to potentially irreversible change. Ecol Appl 9: 751 71. Carpenter SR, Caraco NF, Correll DL, et al. 1998. Nonpoint pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen. Ecol Appl 8: 559 68. Carpenter SR. 2003. Regime shifts in lake ecosystems: pattern and variation. Oldendorf/Luhe, Germany: International Ecology Institute. Claassen R, Hansen L, Peters M, et al. 2001. Agri-environmental policy at the crossroads: guideposts on a changing landscape. Agricultural economic report No. 794. Washington DC: USDA Economic Research Service.Costanza R, Daly H, Folke C, et al. 2000. Managing our environmental portfolio. Bioscience 50: 149 55. Dietrich WE, Bellugi D, and de Asua RR. 2000. Validation of the shallow landslide model, SHALSTAB, for forest management. American Geophysical Union Water Resources Monograph. Dole D and Niemi Ef. 2004. Future water allocation and in-stream values in the Willamette River Basin: a basin-wide analysis. Ecol Appl 14: 355 67. Dozier J and Frew J. 1990. Rapid calculation of terrain parameters for radiation modeling from 131

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原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:56-59 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 评 估 : 我 们 能 否 把 握 自 然 界 脉 搏? LA Meyerson, J Baron, JM Melillo, RJ Naiman, RI O Malley, G Orians, MA Palmer, ASP Pfaff, SW Running, and OE Sala Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:56-59 摘 要 : 建 立 国 家 级 生 态 系 统 服 务 功 能 的 整 合 指 标 有 利 于 促 进 和 支 持 公 众 对 生 态 系 统 服 务 功 能 供 应 趋 势 的 讨 论, 然 而 建 立 这 样 一 个 整 合 指 标 需 要 考 虑 几 个 关 键 问 题 :(1) 建 立 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 的 科 学 和 技 术 能 力 是 否 已 经 具 备?(2) 如 何 处 理 对 生 态 系 统 不 同 服 务 功 能 社 会 重 要 性 的 理 解 差 异? 以 及 (3) 如 何 向 决 策 者 和 公 众 传 递 这 些 服 务 功 能 的 相 关 信 息? 开 展 这 项 工 作 势 必 困 难 重 重, 但 并 非 不 可 征 服 将 生 态 系 统 服 务 功 能 量 化 并 把 相 关 信 息 提 供 给 决 策 者 和 公 众, 是 负 责 任 地 和 可 持 续 性 地 管 理 自 然 资 源 的 关 键 所 在 核 心 内 容 能 否 对 生 态 系 统 服 务 功 能 进 行 量 化 是 了 解 自 然 资 源 是 否 能 可 持 续 利 用 的 关 键 ; 国 家 级 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 的 建 立 能 促 使 决 策 者 科 学 家 和 公 众 了 解 美 国 生 态 系 统 重 要 服 务 功 能 是 在 增 加 还 是 减 少, 并 对 此 变 化 应 做 出 的 响 应 进 行 广 泛 地 论 证 ; 建 立 国 家 级 生 态 系 统 服 务 功 能 的 综 合 指 标, 任 重 而 道 远, 需 要 生 态 学 家 经 济 学 家 统 计 学 家 政 策 的 决 策 者 等 的 广 泛 协 作, 但 这 种 努 力 最 终 指 导 负 责 任 地 可 持 续 地 经 营 自 然 资 源 早 在 19 世 纪 中 期, 许 多 优 秀 的 自 然 学 者 和 生 态 学 家 诸 如 George Perkins Marsh Aldo Leopold Fairfield Osborn 和 Paul Sears 都 已 认 识 到 生 态 系 统 支 持 生 命 的 功 能 环 境 服 务 (environmental services) 这 一 术 语 1970 年 首 次 使 用, 用 以 描 述 生 态 系 统 的 全 能 功 能 以 及 人 们 可 从 生 态 系 统 所 能 获 取 的 有 益 服 务, 如 食 物 害 虫 防 治 洪 水 控 制 气 候 调 节 和 休 闲 娱 乐 等 (SCEP,1970) 这 些 功 能 对 于 人 类 的 生 存 十 分 重 要, 但 是 我 们 还 不 太 清 楚 在 当 前 或 未 来 的 使 用 强 度 下 这 些 功 能 是 否 还 能 长 久? 正 如 本 专 辑 所 阐 述 的, 我 们 人 类 面 临 着 巨 大 的 环 境 挑 战, 而 这 一 挑 战 在 21 世 纪 只 会 愈 加 艰 巨 量 化 和 监 测 生 态 系 统 服 务 功 能 的 流 通 至 关 重 要, 但 是 对 于 生 态 系 统 功 能 服 务 在 哪 个 尺 度 能 够 被 测 量 和 在 哪 个 尺 度 上 需 要 监 测, 还 是 众 说 纷 纭 生 态 系 统 服 务 功 能 通 常 是 地 方 性 的 或 区 域 性 的 ( 图 1) 目 前 我 们 所 能 量 化 的 国 家 级 生 态 系 统 服 务 功 能 需 要 在 多 尺 度 上 进 行 整 合 一 种 方 案 就 是 建 立 国 家 级 生 态 系 统 服 务 功 能 的 整 合 指 标, 就 像 当 今 能 引 起 国 民 注 意 力 的 经 济 指 标 ( 如 国 民 生 产 总 值, 通 货 膨 胀 ) 当 然, 国 民 经 济 相 对 连 续, 或 者 说 相 当 融 合, 所 以 可 借 助 一 个 单 一 的 综 合 指 标 如 国 民 生 产 总 值 来 表 示 相 比 之 下, 一 个 国 家 的 生 态 系 统 就 不 一 定 紧 密 相 连 例 如, 佛 罗 里 达 州 的 生 态 条 件 与 蒙 他 那 州 的 不 可 能 一 致 因 此, 一 个 国 家 生 态 系 统 服 务 功 能 指 标 的 形 象 地 理 表 征 (geographically explicit mapping) 必 须 能 够 反 映 出 生 态 系 统 服 务 功 能 的 区 域 性 和 它 们 存 在 的 尺 度 另 一 方 面, 生 态 系 统 服 务 功 能 的 指 标 又 不 可 能 包 罗 万 象 因 此, 我 们 需 要 确 定 应 该 包 括 哪 些 服 务 功 能, 如 何 测 量 这 些 服 务 功 能 以 及 如 何 平 衡 这 些 选 择 的 优 缺 点? 就 像 经 济 指 标 那 样, 生 态 系 统 服 务 功 能 指 标 所 体 现 的 是 大 尺 度 上 的 整 体 趋 势, 不 可 能 为 制 定 某 种 特 定 政 策 提 供 所 需 要 的 一 切 信 息 尽 管 存 在 这 些 局 限 性, 这 样 的 指 标 还 是 非 常 有 价 值 它 能 为 我 135

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:56-59 们 提 供 一 个 急 需 的 探 索 和 对 策 平 台 : 我 国 的 生 态 系 统 服 务 功 能 是 否 正 在 增 加 还 是 正 在 减 少? 对 这 些 变 化 的 发 生 应 做 出 什 么 样 的 响 应? 正 如 财 经 机 构 对 失 业 率 的 变 化 进 行 分 析 并 提 出 建 议 一 样 因 此, 本 文 的 目 的 就 是 要 促 进 对 国 家 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 的 建 立 之 可 行 性 和 具 体 内 涵 的 研 究 和 对 话 在 此, 我 们 简 要 地 回 顾 一 下 到 目 前 的 进 展, 然 后 重 点 讨 论 我 们 面 临 的 挑 战 图 1: 森 林 覆 盖 的 集 水 区 (watersheds) 可 以 提 供 多 种 生 态 系 统 服 务 功 能, 其 中 一 些 可 以 量 化, 另 外 一 些 则 很 难 估 测 气 候 调 节 碳 和 营 养 的 存 贮 水 净 化 和 供 应 休 闲 栖 息 地, 林 产 品 以 及 基 因 库 都 只 是 国 家 级 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 所 能 反 映 的 一 部 分 内 涵 在 过 去 十 多 年 间, 生 态 系 统 服 务 功 能 已 经 成 为 几 个 重 大 评 估 项 目 的 对 象 和 众 多 活 跃 研 究 的 热 点 课 题 正 在 进 行 的 千 年 生 态 系 统 评 估 项 目 (Millennium Ecosystem Assessment; MA; 网 址 :www.milleniumassessment.org) 采 用 分 类 学 方 法, 将 生 态 系 统 服 务 功 能 划 分 为 四 大 类 : 供 应 调 节 文 化 和 支 撑 作 用 如 果 人 们 想 从 生 态 系 统 最 大 限 度 地 获 得 某 一 项 益 处, 势 必 要 牺 牲 生 态 系 统 的 其 它 益 处 千 年 生 态 系 统 评 估 项 目 不 仅 考 虑 到 生 态 系 统 不 同 服 务 功 能 间 的 平 衡, 也 考 虑 了 生 态 系 统 四 个 服 务 功 能 的 平 衡 (MA 2003) 千 年 生 态 系 统 评 估 项 目 和 其 他 一 些 开 拓 性 工 作 ( 如 Daily,1997; Costanza et al.,1997; Harwell et al.,1999; NRC,2000) 已 经 为 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 的 建 立 奠 定 了 重 要 的 科 学 基 础, 并 为 向 公 众 介 绍 生 态 系 统 服 务 功 能 提 供 了 至 关 重 要 的 平 台 国 家 生 态 系 统 现 状 报 告 (The Heinz Center,2002) 充 分 认 识 到 生 态 系 统 服 务 功 能 的 量 化 对 评 估 美 国 主 要 生 物 群 系 (biomes) 现 状 的 重 要 性 然 而, 除 了 食 物 纤 维 水 和 休 闲 外, 测 定 和 整 合 生 态 系 统 的 服 务 功 能 是 一 项 非 常 困 难 的 工 程 国 家 生 态 系 统 现 状 报 告 也 承 认, 要 在 生 态 系 统 的 服 务 指 标, 如 氮 去 除 和 植 物 传 粉 整 合 上 达 成 一 致 意 见 十 分 困 难, 并 136

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:56-59 且 需 要 我 们 填 补 很 多 知 识 上 的 空 白 因 此, 他 们 采 纳 了 三 步 走 的 策 略 : 一 是 表 示 出 生 态 系 统 的 规 模 ( 一 般 情 况 下, 在 较 大 林 区 中 获 得 的 益 处 也 多 ) 二 是 指 出 了 生 态 系 统 的 状 况 ( 土 壤 侵 蚀 严 重 会 降 低 生 产 力 ) 三 是 量 化 了 一 些 生 态 系 统 产 品 ( 如 食 物 纤 维 水 ) 的 流 通 这 种 方 法 让 读 者 自 己 去 从 整 体 角 度 上 衡 量 美 国 生 态 系 统 所 提 供 的 服 务 功 能 是 增 加 了 还 是 减 少 了 在 目 前 情 况 下, 我 们 可 以 量 化 生 态 系 统 所 提 供 的 一 些 服 务 功 能 ( 如 土 壤 有 机 物 含 量, 净 初 级 生 产 力 ), 我 们 还 可 以 测 定 其 它 一 些 具 有 市 场 价 值 的 服 务 功 能 ( 如 水 供 应, 休 闲 ) 值 得 一 提 的 是, 在 一 些 地 区 已 成 功 地 将 生 态 系 统 服 务 功 能 货 币 化 ( 如 纽 约 市 Catskills 水 资 源 管 理 项 目 和 南 非 的 为 水 而 工 项 目 ) 这 表 明 我 们 已 经 取 得 了 重 要 进 展, 但 并 不 足 以 解 决 建 立 一 个 简 单 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 是 否 可 行 的 问 题 创 建 这 一 综 合 指 标 的 困 难 和 挑 战 在 于 :(1) 建 立 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 的 科 学 和 技 术 能 力 是 否 已 经 具 备?(2) 如 何 处 理 对 生 态 系 统 不 同 服 务 功 能 社 会 重 要 性 的 理 解 差 异? 以 及 (3) 如 何 向 决 策 者 和 公 众 交 流 这 些 服 务 功 能 的 相 关 信 息? 图 2:2003 年 美 国 的 净 初 级 产 量 (NPP) 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 的 一 些 参 数 如 NPP 相 对 容 易 在 全 国 范 围 内 估 测, 但 大 多 数 服 务 功 能 却 是 比 较 区 域 化 或 属 某 一 地 方 特 有 的 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 的 参 数 化 可 能 需 要 一 系 列 的 度 量 标 准, 因 而 建 立 这 一 指 标 的 每 一 步 都 将 面 临 一 些 痛 苦 的 选 择 用 于 描 述 这 一 指 标 公 式 的 参 数 本 身 实 际 上 没 有 特 定 价 值, 它 们 实 质 上 反 映 出 的 是 决 策 者 的 主 观 价 值 参 数 的 选 择 标 准 必 须 是 规 定 性 的, 但 又 不 能 是 指 令 性 的 ( 也 就 是 说 没 有 所 谓 刚 好 的 生 产 力 水 平 ), 并 且 应 该 是 广 义 上 的 服 务 功 能, 能 够 被 公 众 所 接 受 的 服 务 功 能 有 一 些 参 数 相 对 比 较 容 易 量 化, 如 可 以 从 地 理 上 形 像 地 测 定 出 来 的 全 国 陆 地 净 初 级 生 产 力 (NPP)( 图 2) 但 也 有 一 些 参 数 测 定 起 来 比 较 困 难 ( 例 如 美 学 或 休 闲 服 务 方 面 的 参 数 ), 我 们 也 还 不 知 道 如 何 去 评 估 那 些 某 区 域 特 有 的 复 杂 的 服 务 137

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:56-59 ( 例 如 生 物 多 样 性, 图 3) 任 一 国 家 级 指 标 参 数 在 全 国 范 围 的 测 量 必 须 是 一 致 的, 并 且 应 该 采 用 尺 度 上 可 演 绎 的 具 有 可 比 性 的, 并 在 统 计 学 上 站 得 住 脚 的 测 量 方 案 这 些 要 求 使 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 的 参 数 化 工 作 面 临 着 方 法 上 的 巨 大 挑 战 生 态 系 统 服 务 功 能 可 以 在 不 同 尺 度 发 生, 用 不 同 的 度 量 标 准 测 量, 因 此 要 将 这 些 整 合 在 一 个 方 程 式 里, 需 要 创 造 性 的 的 深 思 熟 虑 ( 以 及 不 可 避 免 的 价 值 判 断 ) 并 且, 方 程 式 中 所 包 含 的 服 务 功 能 内 容 需 要 彼 此 权 衡, 需 要 确 定 一 种 服 务 增 加 以 另 一 种 服 务 减 少 的 代 价 为 多 少 例 如, 水 在 干 旱 西 部 的 价 值 要 远 高 于 在 湿 润 的 东 北 部 因 此, 指 标 方 程 对 一 个 国 家 不 同 地 区 必 需 要 有 不 同 的 地 理 权 重 指 标 必 需 清 晰 简 练 易 于 解 释, 并 包 含 足 够 的 信 息 来 强 调 生 态 系 统 服 务 功 能 的 最 重 要 方 面 要 创 建 一 个 整 合 指 标, 还 需 要 生 态 学 家 经 济 学 家 统 计 学 家 政 策 专 家 等 做 大 量 的 基 础 研 究 工 作 我 们 需 要 通 过 整 合 来 评 估 我 们 到 底 得 到 了 什 么, 又 失 去 了 什 么, 来 确 保 用 整 合 指 标 能 表 示 出 用 一 系 列 分 解 性 度 量 所 不 能 表 示 的 信 息 图 3: 长 鼻 蝙 蝠 (Leptonycteris curasoae) 和 龙 舌 兰 属 植 物 龙 舌 兰 属 植 物 的 花 只 在 夜 间 进 行 繁 殖 活 动, 使 该 植 物 只 能 依 赖 蝙 蝠 传 粉 如 果 没 有 蝙 蝠, 该 植 物 的 种 子 产 量 将 下 降 到 其 正 常 产 量 的 1/3000 蝙 蝠 在 花 朵 上 吸 食 花 蜜 的 同 时, 身 上 粘 满 着 花 粉, 使 花 粉 能 在 不 同 花 朵 间 传 递 当 然, 开 展 这 项 工 作 势 必 困 难 重 重, 但 并 非 不 可 征 服 今 天 被 广 泛 接 受 的 经 济 指 标 也 是 经 过 几 十 年 的 努 力 才 建 立 起 来 的, 而 不 是 在 几 天 内 形 成 的 生 态 系 统 服 务 功 能 仍 是 当 前 科 学 研 究 的 主 要 难 题 我 们 深 信 创 建 一 个 生 态 系 统 服 务 功 能 整 合 指 标 是 这 项 工 作 的 基 本 核 心 将 生 态 系 统 服 务 功 能 量 化 并 把 相 关 信 息 提 供 给 决 策 者 和 公 众, 是 负 责 任 地 和 可 持 续 性 地 经 营 自 然 资 源 的 关 键 所 在 为 了 达 到 这 一 目 标, 建 立 一 个 简 练 可 靠 的 和 可 以 信 赖 的 通 报 系 统 势 在 必 行 ( 林 光 辉 译 ) 致 谢 Many of the ideas in this manuscript emerged from a meeting hosted by the Marine 138

原 文 刊 于 美 国 生 态 学 会 Frontiers in Ecology and the Environment.2005, Vol. 3:56-59 Biological Laboratory in Woods Hole in June 2004. The participants were Jill Baron, Kent Cavender-Bares, William Clark, Chris Field, Geoffrey Heal, Carolyn Kousky, Jerry Melillo, Laura Meyerson, Robert J. Naiman, Robin O Malley, Gordon Orians, Margaret Palmer, Alex Pfaff, Steve Running, Osvaldo Sala, Jose Sarukhan, and George Woodwell. 参 考 文 献 Daily GC. (Ed). 1997. Nature s Services. Societal dependence on natural ecosystems. Washington DC: Island Press. Costanza R, d'arge R, de Groot R, et al. 1997. The value of the world's ecosystem services and natural capital. Nature 387: 253 60. Harwell MA, Myers V, Young T, et al. 1999. A framework for an ecosystem integrity report card. BioScience 49: 543 56. Millennium Ecosystem Assessment. 2003. Ecosystems and human well-being: a framework for assessment. Washington, DC: Island Press. NRC (National Research Council). 2000. Ecological indicators for the nation. Washington, DC: National Research Council. SCEP (Study of Critical Problems). 1970. Man s impact on the global environment. Cambridge, MA: MIT Press. The Heinz Center. 2002. The State of the Nation s Ecosystems. New York, NY: Cambridge University Press (www.heinzctr.org/ecosystems). 139

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 全 球 化 下 的 中 国 环 境 中 国 与 世 界 各 地 如 何 相 互 影 响 作 者 : 刘 建 国 贾 德. 戴 蒙 本 文 英 文 原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 中 国 是 世 界 上 人 口 最 多 的 国 家, 其 国 土 面 积 居 世 界 第 四 在 世 界 主 要 国 家 中, 中 国 经 济 庞 大 而 且 增 长 速 度 最 快, 但 是 它 的 环 境 问 题 最 为 严 重, 而 且 很 可 能 进 一 步 恶 化 包 括 政 府 领 导 人 在 内 的 许 多 中 国 人 已 经 意 识 到 环 境 问 题 的 严 重 性 并 且 也 采 取 了 一 些 解 决 措 施 某 些 环 境 问 题 ( 如 北 京 和 其 它 一 些 大 城 市 的 空 气 质 量 ) 已 有 所 改 善 然 而, 这 些 局 部 的 改 善 同 环 境 整 体 恶 化 相 比 微 不 足 道, 保 护 环 境 的 努 力 远 远 跟 不 上 环 境 的 不 断 破 坏, 无 法 抑 制 其 它 环 境 指 标 的 进 一 步 恶 化 中 国 环 境 问 题 重 重, 从 空 气 污 染 生 物 多 样 性 降 低 耕 地 减 少 渔 业 资 源 耗 竭 荒 漠 化 湿 地 消 失 草 地 退 化 人 为 诱 发 的 自 然 灾 害 频 率 和 强 度 不 断 增 大, 到 外 来 物 种 入 侵 过 度 放 牧 江 河 断 流 土 地 盐 碱 化 土 壤 侵 蚀 垃 圾 堆 积 水 资 源 短 缺 及 水 体 污 染, 数 不 胜 数 这 些 问 题 给 中 国 带 来 严 重 的 经 济 损 失 激 化 社 会 矛 盾 以 及 危 害 公 众 健 康 中 国 的 环 境 问 题 正 在 波 及 世 界 其 它 国 家 与 此 同 时, 世 界 其 它 国 家 也 在 通 过 全 球 化 环 境 污 染 和 资 源 开 发 影 响 着 中 国 的 环 境 中 国 是 向 大 气 层 中 释 放 硫 化 物 (SO) 和 氯 氟 碳 化 合 物 (CFCs) 最 多 的 国 家 (1) ; 飘 尘 和 空 气 污 染 物 已 向 东 影 响 到 邻 国 甚 至 北 美 ; 作 为 世 界 上 两 个 主 要 热 带 雨 林 木 材 进 口 国 之 一 (2), 中 国 已 成 为 砍 伐 热 带 雨 林 的 推 动 力 中 国 捕 鱼 量 占 世 界 百 分 之 十 五, 鱼 和 海 产 品 消 费 量 达 到 世 界 百 分 之 三 十 (3, 三 4) 作 为 世 界 工 厂, 中 国 消 耗 自 然 资 源, 出 口 产 品 到 国 外, 但 却 把 污 染 物 留 在 国 内 140

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 虽 然 目 前 中 国 人 均 环 境 影 响 量 远 远 低 于 发 达 国 家 ( 表 1), 但 是 如 果 赶 上 发 达 国 家 的 水 平, 那 么 中 国 对 世 界 环 境 的 影 响 将 巨 大 无 比 下 面 我 们 将 先 介 绍 中 国 的 一 些 背 景 情 况, 然 后 讨 论 中 国 环 境 影 响 的 类 型 对 中 国 公 众 的 影 响 中 国 与 其 它 国 家 的 相 互 影 响 中 国 环 境 的 未 来, 最 后 提 供 一 些 改 善 环 境 的 建 议 ( 大 部 分 参 考 文 献 和 数 据 来 源 列 在 自 然 杂 志 网 站 的 补 充 信 息 内 ) 地 理 人 口 经 济 和 政 策 地 理 中 国 环 境 复 杂 多 样 ( 图 1), 拥 有 世 界 最 高 最 大 的 高 原, 一 批 世 界 上 最 高 的 山 脉, 长 江 和 黄 河 名 列 世 界 最 长 的 河 流 之 中, 许 许 多 多 的 湖 泊, 一 条 漫 长 的 海 岸 线 和 一 个 很 大 的 大 陆 架 各 种 各 样 的 生 态 系 统, 从 冰 川 沙 漠, 到 草 原 湿 地 热 带 雨 林 湖 泊 和 海 洋, 应 有 尽 有 ( 附 图 1) 然 而, 由 于 各 种 不 同 的 原 因, 许 多 地 区 极 其 脆 弱 例 如, 中 国 西 北 部 地 区 多 变 的 降 雨 大 风 和 干 旱, 使 得 高 海 拔 地 区 的 草 地 容 易 遭 受 沙 尘 暴 和 土 壤 侵 蚀 相 反, 中 国 南 方 地 区 气 候 湿 润, 但 暴 雨 常 引 起 坡 地 水 土 流 失 人 口 图 1: 中 国 地 图 ( 文 中 提 及 的 部 分 工 程 项 目 位 置 和 地 点 ) 中 国 拥 有 13 亿 人 口 ( 约 占 世 界 总 人 口 的 20%) 人 口 数 量 在 过 去 半 个 世 纪 中 增 加 了 两 倍 多 ( 附 图 2) 令 人 鼓 舞 的 是 近 几 年 来 中 国 人 口 年 增 长 率 已 经 小 于 1%, 与 二 十 世 纪 50 年 代 到 70 年 代 中 期 的 2~3% 相 比 明 显 下 降 这 主 要 归 功 于 计 划 生 育 等 造 成 的 人 口 出 生 率 降 低 在 过 去 的 25 年 中, 中 国 人 口 死 亡 率 相 当 稳 定 ( 附 图 3) 在 所 比 较 的 15 个 主 要 国 家 中, 2003 年 中 国 妇 女 生 育 率 (1.9 婴 儿 / 妇 女 )( 附 表 1) 和 人 口 增 长 率 (0.7%) 都 是 第 四 低 但 是, 另 一 个 因 素 却 在 背 道 而 驰 :1985-2000 年 期 间, 中 国 平 均 家 庭 规 模 ( 每 户 人 口 数 ) 从 4.5 降 低 到 了 3.5 (5, 6), 家 庭 数 量 增 长 率 几 乎 是 人 口 增 长 率 的 三 倍 仅 此 一 项, 中 国 2000 年 就 额 外 增 加 了 8 千 万 个 家 庭, 比 俄 罗 斯 和 加 拿 大 两 国 家 庭 总 数 之 和 还 多 在 我 们 进 行 比 141

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 较 的 15 个 国 家 中, 除 了 巴 基 斯 坦 或 许 还 有 俄 罗 斯 以 外, 其 它 13 个 国 家 的 家 庭 规 模 都 在 减 小 中 国 家 庭 数 目 增 加 量 与 人 口 增 长 量 的 比 率 高 居 第 二 ( 表 1) 由 于 家 庭 规 模 越 小, 人 均 资 源 消 费 量 越 大 (5) 中 国 家 庭 户 数 量 的 迅 速 增 加 以 及 家 庭 规 模 的 减 小 已 造 成 了 明 显 的 环 境 后 果 例 如, 从 上 世 纪 70 年 代 后 期 到 现 在, 虽 然 中 国 家 庭 规 模 减 小 了 很 多, 中 国 人 均 房 屋 面 积 却 增 长 了 三 倍 多 ( 附 图 4) 中 国 的 城 市 化 速 度 也 在 加 快 从 1952 到 2003 年, 中 国 总 人 口 仅 仅 翻 了 一 倍, 但 城 市 人 口 比 例 从 13% 猛 增 到 39%( 增 长 了 2 倍 ) 城 市 人 口 增 长 了 7 倍, 已 有 5 亿 多 ( 附 图 2) 城 市 数 量 增 长 了 4 倍, 已 达 660 多 个 ( 包 括 34 个 人 口 超 过 100 万 的 城 市 ), 与 此 同 时, 现 有 的 城 市 面 积 急 剧 扩 大 经 济 中 国 经 济 不 仅 规 模 巨 大, 而 且 发 展 迅 速 在 所 比 的 15 个 国 家 中, 中 国 国 内 生 产 总 值 (GDP) 排 名 第 三, 并 且 增 长 率 最 高, 是 世 界 平 均 增 长 率 的 3 倍 ( 表 1) 中 国 的 钢 铁 水 泥 水 产 养 殖 品 和 电 视 机 产 量 世 界 第 一, 电 力 和 化 纤 纺 织 品 产 量 世 界 第 二 从 1978 到 2003 年, 其 钢 铁 水 泥 化 纤 彩 电 的 生 产 量 分 别 增 长 7 倍 13 倍 42 倍 和 17,214 倍 ( 附 图 5) 从 1981 年 开 始, 中 国 化 肥 消 费 量 世 界 第 一, 占 世 界 化 肥 使 用 增 长 量 的 90% 作 为 第 二 大 农 药 生 产 和 消 费 国, 中 国 占 有 世 界 农 药 总 量 的 14%, 已 成 为 农 药 净 出 口 国 这 些 工 农 业 产 品 的 生 产 和 使 用 导 致 了 空 气 水 和 土 地 的 污 染 以 及 其 它 各 种 形 式 的 环 境 破 坏 然 而, 尽 管 中 国 国 内 生 产 总 值 和 各 种 产 品 产 量 很 大, 其 人 均 国 内 生 产 总 值 和 各 种 产 品 的 人 均 产 量 仍 远 远 低 于 许 多 其 它 国 家 因 此, 中 国 仍 然 具 有 相 当 大 的 增 长 潜 力 随 着 社 会 的 不 断 富 足, 从 1978 到 2002 年, 中 国 人 均 肉 奶 和 蛋 的 消 费 量 各 增 长 了 4 倍 4 倍 和 8 倍 ; 蛋 类 消 费 已 经 达 到 一 些 富 裕 国 家 的 水 平 生 产 这 些 产 品 造 成 更 多 的 农 业 废 弃 物 禽 畜 粪 便 ( 已 经 是 工 业 固 体 废 弃 物 的 四 倍 ) 鱼 类 排 泄 物, 同 时 需 要 更 多 的 鱼 饲 料 和 水 产 养 殖 原 料, 这 些 都 加 重 了 陆 地 和 水 体 污 染 142

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 图 2: 中 国 国 内 生 产 总 值 (GDP) 的 增 长 中 国 的 交 通 运 输 网 络 和 机 动 车 数 量 呈 爆 发 性 增 长 ( 图 3) 1994 年, 在 机 动 车 数 量 已 是 1980 年 6 倍 的 情 况 下, 中 国 决 定 将 小 汽 车 生 产 作 为 四 个 支 柱 产 业 之 一 来 刺 激 经 济 增 长, 其 目 标 是 到 2010 年 机 动 车 ( 特 别 是 小 汽 车 ) 产 量 再 翻 四 倍 这 将 使 中 国 成 为 世 界 上 仅 次 于 美 国 和 日 本 的 第 三 大 机 动 车 生 产 国, 使 更 多 的 农 田 变 成 高 速 公 路 使 中 国 更 加 依 赖 石 油 进 口 使 近 年 来 稍 有 改 善 但 仍 然 恶 劣 的 城 市 ( 如 北 京 ) 空 气 质 量 面 临 新 的 挑 战 图 3: 中 国 交 通 a, 高 速 公 路 长 度 ( 红 线 ) 和 国 内 空 中 航 线 ( 蓝 线 )b, 机 动 车 数 量 这 些 令 人 印 象 深 刻 的 统 计 数 字 背 后 潜 伏 着 一 幅 复 杂 的 画 面 在 面 临 激 烈 的 外 国 竞 争 和 吸 收 外 资 的 经 济 部 门, 比 如 汽 车 生 产 和 燃 料, 中 国 工 业 生 产 效 率 几 乎 与 发 达 国 家 相 同 1980 年 以 来, 由 于 节 能, 淘 汰 低 效 的 陈 旧 设 备, 采 用 现 代 化 新 技 术, 从 高 能 耗 的 重 工 业 转 向 低 能 源 需 求 的 轻 工 业 或 服 务 业, 中 国 的 能 耗 强 度 ( 一 美 元 GDP 产 值 的 能 源 消 耗 ) 的 下 降 速 度 对 于 发 展 中 国 家 来 说 是 空 前 的 相 反, 许 多 中 国 的 传 统 产 业 ( 如 采 煤 水 泥 制 造 造 纸 和 化 工 生 产 ) 仍 然 采 用 过 时 低 效 或 污 染 严 重 的 技 术 总 体 上, 中 国 工 业 能 源 利 用 率 仅 仅 是 发 达 国 家 的 一 半 例 如, 中 国 造 纸 业 耗 水 量 是 发 达 国 家 的 两 倍 多 农 田 灌 溉 仍 然 依 赖 于 低 效 的 表 层 漫 灌, 既 费 水 又 易 引 起 富 营 养 化, 造 成 土 壤 养 分 流 失 并 沉 积 于 江 河 氨 水 是 生 产 化 肥 和 纺 织 品 加 工 的 必 备 原 料 因 为 天 然 气 远 离 氨 水 生 产 中 心, 中 国 以 煤 为 基 础 合 成 氨 水, 尽 管 目 前 如 下 所 述 情 况 有 所 变 化, 其 耗 水 量 仍 是 以 天 然 气 为 基 础 合 成 的 40~80 倍 (7) 143

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 中 国 经 济 的 迅 速 发 展 能 源 起 着 至 关 重 要 的 作 用 中 国 是 能 源 消 耗 第 二 大 国, 仅 次 于 美 国 然 而,2001 年 中 国 人 均 能 源 消 耗 量 只 是 美 国 的 九 分 之 一, 是 世 界 的 二 分 之 一, 在 15 个 主 要 国 家 中 则 排 在 第 8( 附 表 ) 在 煤 的 生 产 和 消 费 方 面, 中 国 处 于 世 界 领 先 地 位 (8), 是 世 界 总 量 的 25% 上 个 世 纪 50 年 代 以 来, 中 国 煤 的 使 用 百 分 比 有 所 减 少 ; 近 年 来, 随 着 石 油 和 天 然 气 使 用 以 及 水 力 发 电 的 增 加 ( 附 图 6) 煤 的 使 用 比 例 上 下 波 动 然 而, 煤 仍 是 中 国 的 基 本 能 源, 是 空 气 污 染 和 形 成 酸 雨 的 主 要 原 因 2003 年 中 国 超 过 日 本, 成 为 仅 次 于 美 国 的 第 二 大 石 油 消 费 国 (9) 虽 然 太 阳 能 和 风 能 是 潜 在 的 重 要 可 再 生 能 源, 但 未 来 10 年 内, 特 别 是 2009 年 三 峡 工 程 (182 亿 瓦 特 ) 完 工 后, 水 电 将 成 为 中 国 比 较 重 要 的 能 源 ( 图 1) 天 然 气 目 前 只 占 中 国 能 源 消 耗 的 3% 但 是 由 于 国 内 生 产 的 增 加 (2004 年 初 为 533,000 亿 立 方 英 尺 ), 加 上 通 过 液 化 天 然 气 管 道 的 进 口, 到 2010 年 中 国 天 然 气 使 用 将 增 长 4 倍 2002 年 7 月 开 工 并 预 计 于 2005 年 结 束 的 世 界 最 长 的 天 然 气 管 道 ( 西 气 东 送 工 程 ) 将 把 天 然 气 从 中 国 西 部 和 中 北 部 输 送 到 中 国 东 海 岸 的 上 海 正 在 广 东 省 建 设 的 试 验 性 液 化 天 然 气 项 目 每 年 将 可 提 供 40 亿 立 方 米 天 然 气 ( 图 1) 中 国 经 济 的 另 一 个 独 特 之 处 在 于 其 分 布 广 泛 的 小 规 模 乡 村 工 业, 即 平 均 只 有 六 名 员 工 的 乡 镇 企 业 ( 附 图 7) 三 分 之 一 的 中 国 产 品 和 二 分 之 一 的 出 口 产 品 是 由 这 些 乡 镇 企 业 生 产 (1, 的 然 而, 乡 镇 企 业 却 造 成 与 产 量 不 相 称 的 污 染 10) 一 些 乡 镇 企 业 技 术 有 所 改 进, 但 其 它 的 却 技 术 水 平 落 后, 如 制 砖 业 采 煤 业 水 泥 制 造 造 纸 业 农 药 和 化 肥 制 造 业 焦 炭 生 产 和 冶 金 铸 造 业 乡 镇 企 业 比 大 型 国 有 企 业 消 费 更 多 的 资 源 并 造 成 更 多 的 污 染 政 策 中 国 领 导 人 曾 相 信 人 定 胜 天, 认 为 只 有 资 本 主 义 社 会 才 有 环 境 破 坏 (11) 当 中 国 派 代 表 团 于 1972 年 参 加 第 一 次 联 合 国 人 类 环 境 会 议 时, 这 种 思 想 才 开 始 转 变 (11) 1973 年 中 国 政 府 成 立 了 环 境 保 护 领 导 小 组, 并 于 1988 年 发 展 成 国 家 环 境 保 护 局,1998 年 又 成 为 国 家 环 境 保 护 总 局 (SEPA) (12) 中 国 1983 年 将 环 境 保 护 列 为 一 项 基 本 国 策, 并 于 1994 年 制 订 了 广 泛 的 战 略 方 针, 以 推 进 中 国 的 可 持 续 发 展 中 国 政 府 于 1996 年 制 定 了 有 关 环 境 保 护 的 第 一 个 五 年 计 划 (12),2003 年 又 提 出 了 一 个 新 的 科 学 发 展 观, 强 调 以 人 为 本 和 可 持 续 发 展 人 与 自 然 的 协 调 还 强 调 各 地 区 之 间 以 及 与 外 国 的 社 会 经 济 协 调 发 展 (13) 中 国 也 参 与 了 许 多 国 际 条 约, 如 生 物 多 样 性 公 约 联 合 国 千 年 发 展 计 划, 其 中 包 括 消 除 贫 困 环 境 保 护 和 可 持 续 发 展 到 目 前 为 止 中 国 制 定 并 通 过 了 100 多 项 与 环 境 有 关 的 政 策 法 律 和 规 章 这 些 政 策 法 律 和 规 章 在 纸 面 上 看 起 来 不 错, 但 将 其 付 诸 实 施 仍 然 相 当 困 难 实 际 上, 尽 管 中 国 在 控 制 环 境 破 坏 方 面 已 付 出 很 大 努 力, 然 而 在 地 方 上 经 济 发 展 常 常 处 于 优 先 地 位, 经 济 发 展 的 好 坏 仍 然 是 评 价 政 府 官 员 工 作 业 绩 的 主 要 标 准 环 境 影 响 几 千 年 前, 中 国 就 曾 进 行 过 大 规 模 的 森 林 砍 伐 在 世 界 二 次 大 战 和 中 国 内 战 之 后,1949 年 的 和 平 带 来 了 更 多 的 森 林 砍 伐 过 度 放 牧 和 水 土 流 失 1958~1960 年 的 大 跃 进, 工 厂 数 量 呈 急 剧 增 长 ( 仅 1957~1959 年 就 增 长 四 倍 ), 污 染 更 加 严 重, 大 规 模 森 林 砍 伐 为 低 效 率 的 庭 院 式 土 法 炼 钢 提 供 燃 料 从 60 年 代 开 始 到 70 年 代 中 期, 考 虑 到 军 事 上 难 以 防 守, 很 多 工 厂 从 沿 海 地 区 转 移 到 内 地, 污 染 进 一 步 扩 大 自 1978 年 经 济 改 革 以 来, 由 于 包 括 乡 镇 (10, 企 业 在 内 的 工 业 化 快 速 发 展 等 主 要 原 因, 环 境 退 化 继 续 加 速 14) 144

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 中 国 比 其 它 主 要 国 家 面 临 着 更 大 的 环 境 挑 战 在 对 142 个 国 家 的 环 境 可 持 续 性 进 行 的 评 估 中, 中 国 排 名 129 在 我 们 进 行 比 较 的 15 个 主 要 国 家 中 ( 表 1) 仅 高 于 尼 日 利 亚 中 国 人 均 生 态 足 迹 ( 一 项 测 量 人 类 自 然 资 源 消 费 与 废 弃 物 输 出 的 指 标 ) 低 于 世 界 平 均 水 平 ( 附 表 ), 但 由 于 中 国 人 口 最 多, 其 总 生 态 足 迹 仅 次 于 美 国, 居 世 界 第 二 中 国 的 环 境 问 题 可 以 归 纳 为 为 以 下 五 类 : 空 气 土 地 淡 水 海 洋 和 生 物 多 样 性 空 气 中 国 空 气 质 量 一 般 来 说 较 低 四 分 之 三 的 城 市 人 口 生 活 在 空 气 质 量 劣 于 国 家 标 准 的 环 境 中 (15) 在 上 个 世 纪 90 年 代, 有 四 分 之 一 的 城 市 每 年 至 少 有 60% 的 雨 天 下 酸 雨 ; 目 前, 有 四 分 之 一 的 中 国 地 区 受 到 酸 雨 影 响, 使 中 国 进 入 世 界 上 受 酸 雨 影 响 最 严 重 的 国 家 之 列 (8) 产 生 这 些 问 题 的 一 个 主 要 原 因 是 工 业 废 气 排 放 量 的 不 断 增 大 ( 附 图 8) 从 1988 年 开 始, 工 业 废 气 排 放 量 减 小 或 保 持 相 对 稳 定 ; 然 而, 二 氧 化 硫 和 一 些 工 业 烟 尘 的 排 放 量 于 2003 年 又 重 新 攀 升 2000 年 在 世 界 主 要 国 家 中 的 人 口 稠 密 地 区, 中 国 二 氧 化 硫 排 放 量 居 首 位 ( 表 1), 氮 化 物 排 放 量 居 第 三 ( 附 表 ) 另 一 方 面, 有 迹 象 表 明 好 几 个 空 气 指 标 已 得 到 改 善 越 来 越 多 的 企 业 达 到 国 家 排 放 标 准 在 47 个 重 点 实 施 环 境 保 护 的 城 市 中, 已 有 11 个 城 市 达 到 和 好 于 有 关 二 氧 化 硫 排 放 的 国 家 标 准 29 个 城 市 达 到 或 好 于 有 关 空 气 悬 浮 颗 粒 浓 度 的 国 家 标 准 ( 这 些 城 市 包 括 北 京 在 内 ) (15) 土 地 中 国 有 19% 的 陆 地 面 积 遭 受 土 壤 侵 蚀, 是 世 界 上 最 严 重 的 国 家 之 一 (10) 在 黄 河 中 游 的 黄 土 高 原 地 区 土 壤 侵 蚀 破 坏 尤 其 严 重, 其 受 侵 蚀 土 地 面 积 高 达 70%; 与 此 同 时, 土 壤 侵 蚀 对 长 江 流 域 的 影 响 也 在 增 大, 长 江 由 于 土 壤 侵 蚀 产 生 的 泥 沙 量 已 超 过 世 界 上 两 条 最 大 河 流 ( 尼 罗 河 和 亚 马 逊 河 ) 的 总 和 因 为 江 河 ( 包 括 水 库 和 湖 泊 ) 中 泥 沙 淤 积, 从 1949 到 1990 年 间, 中 国 航 行 河 道 缩 短 了 56%, 同 时 也 限 制 了 可 航 行 船 只 的 大 小 由 于 长 期 使 用 化 肥 以 及 杀 虫 剂 导 致 更 新 土 壤 的 蚯 蚓 数 目 减 少 等 原 因, 使 得 土 壤 肥 力 和 质 量 降 低 土 壤 厚 度 减 薄 由 于 灌 溉 系 统 的 不 合 理 设 计 和 管 理, 中 国 9% 的 土 地 已 受 到 盐 碱 化 影 响 ( 尽 管 中 国 政 府 在 抗 盐 碱 化 方 面 取 得 了 可 喜 的 进 展 ) 由 于 过 度 放 牧 和 农 业 土 地 开 垦, 中 国 土 地 的 四 分 之 一 正 受 到 土 地 沙 漠 化 的 威 胁, 这 在 青 海 和 内 蒙 古 自 治 区 尤 为 突 出 上 述 土 壤 问 题 加 上 城 市 化 以 及 矿 业 林 业 和 水 产 养 殖 业 用 地, 导 致 中 国 农 田 大 量 减 少 但 是 人 口 和 人 均 食 物 消 费 量 却 在 增 加, 可 耕 地 面 积 又 有 限, 这 将 对 食 品 安 全 构 成 威 胁 (16) 从 1991 到 2000 年, 农 田 人 均 拥 有 量 减 少 到 0.1 公 顷, 仅 为 世 界 人 均 耕 地 的 一 半 未 回 收 未 用 过 的 工 业 废 料 和 生 活 垃 圾 倾 倒 在 大 多 数 城 市 周 围 的 空 地 上, 污 染 并 吞 并 或 破 坏 农 田 高 达 10 万 平 方 千 米 (14) 工 业 固 体 废 料 增 加, 但 回 收 再 利 用 的 增 加 已 使 其 废 弃 物 排 放 量 降 低 ( 附 图 9) 中 国 是 世 界 上 森 林 最 贫 乏 的 国 家 之 一 世 界 人 均 拥 有 森 林 0.6 公 顷, 而 中 国 人 均 仅 为 0.1 公 顷 就 森 林 覆 盖 率 而 言, 日 本 为 64%, 世 界 平 均 值 达 30%, 中 国 仅 为 18%( 附 表 ) 虽 然 单 一 树 种 的 种 植 面 积 的 扩 大, 进 而 导 致 森 林 总 面 积 增 加 ( 附 图 10), 但 是 天 然 林, 尤 其 145

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 是 成 熟 林 的 面 积 却 在 减 少 森 林 砍 伐 是 引 起 中 国 土 壤 侵 蚀 和 洪 水 泛 滥 的 一 个 主 要 原 因 1998 年 的 洪 水 波 及 中 国 2.4 亿 人 口, 中 国 政 府 为 之 警 醒, 采 取 了 许 多 措 施, 包 括 在 主 要 河 流 流 域 ( 如 长 江 黄 河 ) 的 中 上 游 禁 止 砍 伐 天 然 林 其 它 最 为 严 重 的 土 地 退 化 形 式 包 括 对 草 原 与 湿 地 的 破 坏 中 国 天 然 草 原 面 积 世 界 第 二 ( 仅 次 于 澳 大 利 亚 (1) ), 其 覆 盖 率 为 40%, 主 要 分 布 于 干 旱 的 西 北 地 区 (10) 然 而, 中 国 人 均 草 地 拥 有 量 不 到 世 界 平 均 值 的 一 半 从 二 十 世 纪 80 年 代 初 开 始, 中 国 草 地 以 每 年 大 约 15,000 平 方 千 米 的 速 度 减 少 由 于 过 度 放 牧 气 候 变 化 以 及 采 矿 和 其 它 各 种 形 式 的 开 发 和 生 产, 中 国 90% 的 草 原 已 经 退 化 自 二 十 世 纪 50 年 代 以 来, 每 公 顷 草 产 量 减 少 了 40%, 杂 草 和 毒 草 蔓 延 危 害 高 质 量 草 种 中 国 草 原 的 退 化 影 响 广 泛 深 远, 不 仅 涉 及 中 国 农 民, 也 影 响 草 原 地 区 以 外 的 人 们 和 其 它 国 家 例 如, 西 藏 高 原 的 草 原 既 是 中 国 也 是 印 度 巴 基 斯 坦 孟 加 拉 泰 国 老 挝 柬 埔 寨 越 南 的 主 要 河 流 的 源 头 ( 附 图 1) 中 国 大 约 有 660,000 平 方 千 米 的 湿 地, 约 占 世 界 总 和 的 10% 然 而, 由 于 转 化 为 农 田 和 其 它 生 产 用 途, 湿 地 面 积 不 断 减 少 中 国 最 大 的 淡 水 沼 泽 地 ( 即 位 于 东 北 的 三 江 平 原 ) 的 五 分 之 三 已 被 抽 干 成 为 农 田 如 果 按 照 目 前 的 损 失 速 度, 其 余 部 分 将 在 20 年 内 全 部 消 失 殆 尽 (10) 由 于 许 多 天 然 湿 地 的 丧 失, 中 国 现 存 天 然 湿 地 仅 占 国 土 面 积 的 3.8%, 小 于 世 界 的 6.0% 随 着 水 位 波 动 的 增 大 减 缓 洪 水 能 力 的 降 低 以 及 蓄 水 能 力 的 减 少, 湿 地 的 服 务 功 能 也 明 显 下 降 除 此 而 外, 湿 地 还 面 临 着 其 它 威 胁, 比 如 污 染 加 剧 资 金 不 足 以 及 低 效 的 法 律 和 法 规 等 淡 水 由 于 工 业 和 城 市 生 活 污 水 排 放, 加 上 农 业 和 水 产 养 殖 业 排 放 的 的 肥 料 农 药 和 粪 便 而 造 成 大 面 积 的 富 营 养 化, 中 国 大 部 分 河 流 和 地 下 水 的 水 质 较 差 而 且 还 在 变 得 更 差 (7) 过 去 十 多 年 来, 中 国 的 污 水 排 放 量 一 直 在 不 断 上 升 ( 附 图 11) 中 国 约 有 75% 的 湖 泊 受 到 污 染, 以 致 1997 年 政 府 宣 布 一 直 为 北 京 提 供 重 要 水 源 的 北 京 官 厅 水 库 的 水 不 再 适 于 饮 用 虽 然 工 业 污 水 处 理 的 百 分 比 不 断 增 加, 但 是 生 活 污 水 处 理 率 只 有 20%, 远 低 于 发 达 国 家 的 80% 水 平 图 4: 中 国 水 产 品 产 量 水 资 源 短 缺 和 浪 费 进 一 步 加 剧 了 中 国 水 问 题 的 严 重 性 中 国 人 均 淡 水 拥 量 只 有 世 界 的 四 分 之 一 ; 而 且 分 布 不 均, 北 方 地 区 人 均 水 拥 有 量 只 有 南 方 地 区 的 三 分 之 一 淡 水 的 根 本 性 不 足 加 上 使 用 浪 费, 造 成 中 国 100 多 个 城 市 淡 水 严 重 短 缺, 甚 至 导 致 工 业 生 产 中 断 在 146

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 城 市 用 水 和 灌 溉 用 水 中, 三 分 之 二 的 水 源 依 赖 于 地 下 水 一 些 地 方 地 下 水 已 快 耗 尽, 引 起 城 市 地 面 下 陷, 使 得 海 水 已 开 始 渗 入 大 部 分 沿 海 城 市 的 地 下 含 水 土 层 此 外, 中 国 已 成 为 世 界 河 水 断 流 最 严 重 的 国 家, 河 水 资 源 的 进 一 步 使 用 将 使 河 水 断 流 情 况 更 为 加 重 黄 河 下 游 从 1972 到 1997 年 的 25 年 中, 有 20 年 发 生 断 流 黄 河 断 流 天 数 也 令 人 惊 讶 的 从 80 年 代 的 90 天 增 加 到 1997 年 的 230 天 (10) 由 于 鱼 类 消 费 量 的 急 剧 增 加, 污 染 和 过 度 捕 捞 使 得 淡 水 渔 业 资 源 遭 到 严 重 破 坏 在 过 去 的 25 年 中, 人 均 鱼 类 消 费 量 几 乎 增 长 了 5 倍 (17), 同 时, 鱼 类 软 体 动 物 类 和 其 它 水 生 种 类 出 口 量 增 大 结 果 导 致 白 鲟 接 近 灭 绝, 以 前 中 国 产 量 丰 富 的 黄 鱼 和 带 鱼 等 鱼 类 现 在 却 需 要 进 口, 长 江 野 生 鱼 类 的 捕 捞 量 已 减 少 了 75% 为 了 防 止 渔 业 资 源 的 崩 溃,2003 年 长 江 第 一 次 禁 止 捕 捞 为 了 满 足 对 鱼 类 产 品 的 需 求, 淡 水 鱼 养 殖 业 急 剧 增 长 ( 图 4) 海 洋 中 国 海 洋 面 积 达 300 万 平 方 千 米, 并 拥 有 广 阔 的 大 陆 架 以 及 海 岸 线 外 长 达 200 海 里 的 专 署 经 济 区 由 于 陆 地 污 染 物 排 放 石 油 溢 出 和 其 它 海 洋 活 动 等, 几 乎 所 有 的 沿 海 地 区 都 遭 到 污 染 (1) 国 家 海 洋 局 2004 年 记 录 了 867 个 将 污 染 物 排 入 大 海 的 主 要 排 泄 口, 其 中 20 个 排 泄 口 仅 在 2003 年 就 排 放 了 约 8.8 亿 吨 的 污 水, 其 中 包 括 铅 镉 和 砷 等 有 毒 物 质 在 内 的 130 万 吨 污 染 物 二 十 世 纪 60 年 代 中 国 海 洋 平 均 每 五 年 发 生 一 次 赤 潮, 而 目 前 已 上 升 平 均 每 年 90 次 ( 图 5) 污 染 和 过 度 捕 捞 冲 击 渔 业 资 源 天 然 捕 捞 量 急 剧 下 降 ( 例 如 曾 经 丰 富 的 渤 海 对 虾 产 量 降 低 了 90%), 从 而 造 成 养 殖 海 产 品 增 加 ( 图 4) 从 二 十 世 纪 50 年 代 初 到 2002 年, 中 国 红 树 林 面 积 减 少 了 73% 生 物 多 样 性 图 5: 中 国 海 域 年 平 均 赤 潮 发 生 量 中 国 拥 有 超 过 世 界 10% 的 维 管 类 植 物 和 陆 生 脊 椎 动 物 (18) 然 而, 人 类 活 动 的 影 响 已 造 成 15~20% 的 中 国 物 种 ( 包 括 大 熊 猫 ) 处 于 濒 危 之 中 许 多 稀 有 动 植 物, 比 如 扬 子 鳄, 濒 临 灭 绝 为 了 保 护 生 物 多 样 性, 到 2003 年 底 为 止, 中 国 政 府 已 建 立 了 近 2000 个 自 然 保 护 区 ( 图 6), 以 及 许 多 动 物 园 博 物 馆 植 物 园 野 生 动 物 饲 养 中 心 和 基 因 细 胞 库 大 多 数 保 护 区 于 过 去 的 20 年 中 建 立 自 然 保 护 区 面 积 已 占 国 土 面 积 的 14.4%, 高 于 世 界 平 均 水 平 和 大 多 数 发 达 国 家 的 水 平 但 是, 这 些 保 护 区 必 须 得 到 更 好 的 管 理, 中 国 仍 需 要 建 立 更 多 战 略 意 义 更 加 重 要 的 保 护 区 (18) 147

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 图 6: 自 然 保 护 区 数 量 ( 蓝 色 ) 和 面 积 ( 红 色 ) 在 中 国 本 地 物 种 减 少 的 同 时, 来 自 水 陆 两 种 途 径 的 外 来 入 侵 物 种 却 在 大 大 增 加 到 2004 年, 已 有 入 侵 物 种 400 多 种, 例 如 豚 草 ( 一 种 北 美 土 生 植 物 ) 水 生 风 信 子 和 福 寿 螺 (19) 有 些 入 侵 物 种 已 变 成 害 虫 和 杂 草, 严 重 损 害 了 中 国 的 农 业 水 产 业 林 业 以 及 畜 牧 业 生 产, 仅 2000 年 一 年 就 造 成 经 济 损 失 145 亿 美 元, 占 当 年 中 国 国 内 生 产 总 值 的 1.4% 大 部 分 入 侵 物 种 是 有 意 或 无 意 地 通 过 国 际 贸 易 和 其 它 活 动 引 入 中 国 的 从 1986 到 1990 年 间, 仅 在 上 海 港, 从 来 自 30 个 国 家 的 349 艘 船 只 携 带 的 进 口 物 品 中 就 发 现 了 近 200 种 外 来 杂 草 环 境 对 中 国 公 众 的 影 响 中 国 环 境 退 化 不 仅 有 害 于 中 国 的 蚯 蚓 和 黄 鱼, 而 且 也 有 害 于 自 己 的 公 众 环 境 退 化 对 公 众 的 影 响 可 分 为 以 下 几 类 : 社 会 经 济 损 失, 健 康 费 用 增 加, 更 频 繁 和 更 严 重 的 自 然 灾 害 社 会 经 济 损 失 下 面 我 们 从 小 到 大 依 次 例 举 社 会 经 济 损 失 的 情 况 中 国 每 年 需 花 费 7.2 千 万 美 元 来 控 制 鳄 杂 草 的 蔓 延 (20) 这 种 杂 草 原 来 是 从 巴 西 引 进 来 做 猪 饲 料 的 其 蔓 延 严 重 破 坏 花 园 甘 薯 地 以 及 橘 园 由 于 水 资 源 短 缺 迫 使 工 业 停 产, 仅 西 安 市 每 年 就 造 成 2.5 亿 美 元 的 经 济 损 失 (10) 沙 尘 暴 每 年 损 失 5.4 亿 美 元 (21) 酸 雨 破 坏 庄 稼 和 森 林, 每 年 减 产 损 失 7.3 亿 美 元 (22) 为 了 防 止 沙 尘 暴 对 北 京 的 袭 击, 建 设 绿 色 防 护 林 花 费 就 高 达 60 亿 美 元, 土 地 荒 漠 化 每 年 造 成 直 接 经 济 损 失 70 亿 美 元, 除 鳄 杂 草 以 外 其 它 一 些 主 要 外 来 入 侵 物 种 上 每 年 所 造 成 的 损 失 也 达 70 亿 美 元 同 这 些 损 失 相 比,1996 年 的 洪 水 所 导 致 的 一 次 性 经 济 损 失 (270 亿 美 元, 小 于 1998 年 洪 水 的 损 失 ) 以 及 每 年 水 和 空 气 污 染 造 成 的 经 济 损 失 (540 亿 美 元 ) 更 加 巨 大 (7,10) 在 过 去 的 20 年 中, 由 于 环 境 污 染 和 生 态 破 坏 每 年 造 成 的 经 济 损 失 相 当 于 中 国 国 内 生 产 总 值 的 7~20% (23) 除 了 严 重 的 经 济 损 失 之 外, 污 染 和 资 源 竞 争 已 经 在 中 国 引 发 了 许 多 社 会 冲 突 据 联 合 国 粮 农 组 织 统 计,2001 年 在 中 国 西 南 部 地 区 发 生 森 林 资 源 管 理 的 主 要 冲 突 就 有 18 起 类 似 地, 水 资 源 的 短 缺 诱 发 了 黄 河 上 下 游 之 间, 黄 河 两 岸 之 间, 以 及 工 业 农 业 和 生 态 不 同 需 求 者 之 间 的 水 战 健 康 费 用 增 加 环 境 污 染 危 害 公 众 健 康, 从 而 使 社 会 用 于 医 疗 卫 生 的 费 用 增 加 从 1996 到 2001 年, 中 国 在 公 共 卫 生 上 的 花 费 增 长 了 80%, 相 当 于 每 年 增 加 13%( 从 1996 年 的 350 亿 美 元 到 2001 年 的 630 亿 美 元 ) (24), 其 中 一 部 分 用 于 应 付 环 境 所 造 成 的 健 康 问 题 由 于 空 气 污 染 每 148

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 年 大 约 死 亡 30 万 人 (7) 中 国 城 市 居 民 的 血 液 平 均 含 铅 量 几 乎 是 国 际 上 被 认 为 高 危 险 的 和 危 及 儿 童 智 力 发 育 含 铅 量 标 准 的 二 倍 室 外 空 气 中 总 悬 浮 颗 粒 浓 度 的 增 加 使 发 生 呼 吸 道 疾 病 的 危 险 增 大 即 使 短 时 间 呼 吸 污 染 空 气, 也 可 导 致 新 生 婴 儿 体 重 过 轻, 增 加 婴 儿 患 病 率 和 死 亡 率 (25) 自 然 灾 害 中 国 自 然 灾 害 发 生 频 率 数 量 规 模 和 影 响 之 大 众 所 周 知 人 类 活 动 造 成 自 然 灾 害, 尤 其 是 沙 尘 暴 滑 坡 干 旱 和 洪 水 等 发 生 频 率 增 大 (10) 过 度 放 牧 土 壤 侵 蚀 草 地 退 化 土 地 荒 漠 化 以 及 部 分 人 为 造 成 的 干 旱 又 引 起 更 频 繁 更 严 重 的 沙 尘 暴 从 公 元 300 年 到 1949 年, 中 国 西 部 地 区 遭 受 沙 尘 暴 袭 击 平 均 每 31 年 一 次 自 1990 年 以 来, 沙 尘 暴 几 乎 年 年 发 生 1993 年 5 月 的 巨 大 沙 尘 暴 使 百 余 人 丧 生 近 年 干 旱 程 度 的 不 断 增 大 被 认 为 是 由 于 森 林 砍 伐 而 使 水 循 环 破 坏 造 成 的, 还 可 能 是 由 于 过 度 地 抽 取 地 下 水 和 开 发 湖 泊 和 湿 地 而 使 地 表 水 减 少 造 成 的 每 年 约 有 16 万 平 方 千 米 的 农 田 因 灾 害 而 歉 收, 这 是 二 十 世 纪 50 年 代 的 两 倍 森 林 砍 伐 使 洪 水 发 生 频 率 大 大 增 加 1996 和 1998 年 的 洪 水 是 近 年 来 最 严 重 的 两 次 因 为 干 旱 使 植 物 枯 萎, 继 之 而 来 的 洪 水 又 给 裸 地 造 成 更 严 重 的 土 壤 侵 蚀, 干 旱 和 洪 水 频 繁 交 替 发 生 比 单 独 发 生 造 成 更 大 损 失 中 国 与 世 界 的 相 互 影 响 中 国 与 世 界 各 地 的 相 互 联 系 已 日 趋 紧 密 中 国 领 土 广 阔, 人 口 众 多, 因 而 中 国 的 环 境 变 化 必 然 影 响 到 世 界 其 余 地 区 世 界 其 它 国 家 通 过 投 资 和 贸 易 的 方 式 促 进 中 国 经 济 的 迅 速 发 展, 从 而 增 加 了 中 国 对 世 界 环 境 的 影 响 在 1980 年 以 前, 中 国 的 国 际 贸 易 是 微 不 足 道 的 ( 图 7a), 即 使 到 了 1991 年, 在 中 国 的 外 资 也 是 可 以 忽 略 不 计 的 但 近 几 年 来, 这 二 者 却 几 乎 呈 指 数 增 长 ( 图 7b) 从 1978 到 2003 年, 中 国 国 际 贸 易 增 长 了 40 倍 图 7: 中 国 贸 易 和 国 外 投 资 a, 进 口 量 ( 红 色 ) 出 口 量 ( 蓝 色 ) 总 进 出 口 量 ( 绿 色 ) b, 国 外 直 接 投 资 149

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 从 2002 年 起, 中 国 超 过 美 国 成 为 世 界 上 吸 引 外 资 最 多 的 国 家 ( 附 表 ) 中 国 政 府 通 过 建 立 经 济 开 发 特 区, 向 外 国 投 资 者 提 供 优 惠 的 税 收 政 策 和 关 税 待 遇 来 鼓 励 外 国 投 资 如 下 (26, 所 述, 外 国 投 资 和 国 际 贸 易 对 环 境 的 影 响 既 有 有 利 的 一 面, 又 有 不 利 的 一 面 27) 利 弊 兼 有 的 进 口 中 国 进 口 的 许 多 产 品 技 术 知 识 和 资 金 是 有 利 于 环 境 且 有 利 于 中 国 发 展 的 1992 到 2004 年 间, 世 界 银 行 向 中 国 提 供 资 金 220 亿 美 元, 其 中 大 约 10% 用 于 环 境 项 目 许 多 进 口 原 材 料 和 产 品 有 利 于 降 低 国 内 自 然 资 源 的 消 耗 并 减 少 污 染 排 放 量 例 如 农 产 品 进 口, 使 中 国 减 少 化 肥 农 药 水 的 使 用 以 及 低 产 农 田 面 积 ; 石 油 和 天 然 气 进 口 使 中 国 减 少 燃 煤 污 染 自 1993 年 以 来, 中 国 石 油 消 费 量 已 超 过 其 石 油 生 产 量, 且 缺 口 不 断 增 大 (9) 从 1980 到 2002 年, 中 国 进 口 初 级 产 品 的 价 值 从 70 亿 美 元 增 长 到 490 亿 美 元 从 另 一 方 面 来 看, 一 些 进 口 却 对 中 国 环 境 造 成 了 明 显 的 危 害 除 了 前 面 提 到 的 入 侵 物 种 外, 另 一 个 例 子 是 垃 圾 进 口 一 些 发 达 国 家 将 未 经 处 理 的 垃 圾 出 口 到 中 国, 其 中 包 括 有 毒 的 化 学 物 质 另 外, 正 在 迅 猛 发 展 的 中 国 制 造 业 接 受 垃 圾 和 废 料 作 为 可 回 收 原 材 料 的 廉 价 来 源 例 如 在 浙 江 省 海 关 的 记 录 中, 于 2002 年 9 月 从 美 国 装 载 的 360 吨 电 子 垃 圾 货 物 运 到 中 国, 其 中 包 括 废 料 电 子 设 备 和 零 件 ( 如 破 损 的 或 淘 汰 的 电 视 机, 计 算 机 屏 幕, 复 印 机 和 键 盘 ) 根 据 对 这 类 垃 圾 进 口 资 料 的 不 完 全 统 计, 从 1990 到 1997 年, 垃 圾 直 接 进 口 量 从 100 万 吨 增 长 到 1100 万 吨 (28) ; 从 1998 到 2002 年, 经 由 香 港 运 入 中 国 的 垃 圾 从 210 万 吨 增 长 到 270 万 吨 以 上 尽 管 有 些 人 认 为, 进 口 有 害 垃 圾 是 中 国 进 行 正 常 国 际 贸 易 的 一 部 分, 但 中 国 政 府 禁 止 并 一 直 在 努 力 阻 止 垃 圾 进 口 比 垃 圾 进 口 更 为 严 重 的 是, 当 许 多 外 国 公 司 通 过 转 让 先 进 技 术 以 帮 助 中 国 改 善 环 境 状 况 的 同 时, 其 它 一 些 公 司 则 将 污 染 密 集 型 工 业 转 入 中 国, 其 中 包 括 在 输 出 国 属 于 非 法 的 技 术, 对 中 国 环 境 造 成 了 严 重 损 害 1995 年 估 计 有 16,998 个 污 染 密 集 型 工 业 公 司, 工 业 产 值 总 和 大 约 为 500 亿 美 元 (28) 由 于 财 政 和 各 种 其 它 原 因, 中 国 常 常 不 可 能 采 用 发 达 国 家 的 先 进 技 术 标 准, 相 应 的 一 些 发 达 国 家 通 过 出 口 过 时 的 甚 至 非 法 技 术 来 牟 利 和 获 得 竞 争 优 势 中 国 许 多 官 员 和 经 济 学 家 认 为, 从 长 远 来 看, 污 染 密 集 型 工 业 将 提 高 经 济 效 益 并 减 少 污 染, 进 而 有 利 于 中 国 的 发 展 然 而, 污 染 密 集 型 工 业 将 对 环 境 人 类 健 康 以 及 社 会 经 济 的 正 常 发 展 造 成 严 重 损 害, 有 些 损 害 如 生 物 多 样 性 的 减 少 则 是 无 法 恢 复 的 损 己 利 人 的 出 口 因 为 产 品 出 口 国 外, 污 染 却 留 在 国 内, 出 口 贸 易 是 引 起 中 国 污 染 加 剧 的 一 个 主 要 原 因 中 国 出 口 的 大 部 分 产 品 是 初 级 品, 其 制 造 过 程 产 生 严 重 污 染 并 耗 竭 大 量 的 资 源 例 如, 从 1989 到 2002 年 由 污 染 严 重 的 乡 镇 企 业 加 工 的 产 品, 其 出 口 价 值 增 长 了 31 倍, 其 中 纺 织 业 增 长 了 22 倍, 食 品 业 增 长 了 18 倍 (29) 入 侵 物 种 的 输 出 中 国 生 物 多 样 性 丰 富, 可 能 导 致 中 国 输 出 许 多 入 侵 物 种 如 三 种 著 名 的 北 美 林 木 病 虫 害 ( 栗 树 枝 枯 病 误 命 名 的 荷 兰 榆 树 病 和 亚 洲 长 角 甲 虫 ) 就 起 源 于 中 国 及 其 附 近 的 东 亚 地 区 (19) 中 国 草 鱼 已 定 居 于 美 国 45 个 州 的 河 流 和 湖 泊, 并 与 当 地 鱼 种 竞 争, 从 而 改 变 其 水 中 植 物 浮 游 生 物 以 及 无 脊 椎 动 物 群 落 150

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 大 气 污 染 物 的 输 出 在 发 达 国 家 1995 年 停 止 使 用 破 坏 臭 氧 的 气 体 ( 如 氟 氯 碳 化 物 ) 之 后, 中 国 成 为 世 界 上 最 大 的 破 坏 臭 氧 的 气 体 生 产 者 和 消 费 者 (1) 中 国 的 氧 化 硫 排 放 居 世 界 领 先 地 位, 其 产 出 量 是 美 国 的 两 倍 中 国 人 均 二 氧 化 碳 和 氮 氧 化 合 物 的 排 放 量 远 远 低 于 世 界 富 裕 国 家, 其 中 二 氧 化 碳 的 人 均 排 放 量 甚 至 低 于 墨 西 哥 俄 罗 斯 和 泰 国 ( 表 1, 附 表 ) 然 而 由 于 中 国 的 人 口 数 量 巨 大, 其 二 氧 化 碳 排 放 量 仍 居 世 界 第 二, 约 占 世 界 总 排 放 量 的 12% 来 自 中 国 的 空 气 悬 浮 颗 粒 同 样 给 区 域 和 全 球 大 气 造 成 影 响 当 主 风 向 为 东 风 时, 来 自 中 国 沙 漠 退 化 牧 场 和 闲 置 农 田 的 污 染 尘 埃 和 沙 土, 就 被 吹 向 韩 国 日 本 太 平 洋 岛 并 可 以 在 一 周 内 横 跨 太 平 洋 进 入 美 国 和 加 拿 大 (30) 这 些 空 气 悬 浮 颗 粒 产 生 的 原 因 包 括 中 国 的 燃 煤 经 济 过 度 放 牧 以 及 土 壤 侵 蚀 等 中 国 一 直 在 同 国 际 社 会 和 受 影 响 的 国 家 一 道, 努 力 减 少 空 气 悬 浮 颗 粒 温 室 气 体 和 破 坏 臭 氧 层 物 质 的 排 放 森 林 砍 伐 转 向 国 外 中 国 木 材 消 费 量 占 世 界 第 三 位 (1) 由 于 木 材 可 为 造 纸 和 纸 浆 建 材 建 筑 提 供 几 乎 所 有 的 原 材 料, 因 而 中 国 木 产 品 的 需 求 量 与 供 应 量 的 差 距 越 来 越 大, 尤 其 自 1998 年 洪 水 之 后 国 家 宣 布 禁 伐, 需 求 与 供 给 的 差 距 更 大 自 禁 伐 以 来, 中 国 从 热 带 和 温 带 进 口 木 材 增 加 了 6 倍 (31) 作 为 热 带 林 木 的 进 口 者, 中 国 进 口 量 迅 速 增 长 跃 居 世 界 第 二, 仅 次 于 日 本, 并 将 很 快 超 过 日 本 随 着 中 国 加 入 世 界 贸 易 组 织, 木 制 品 关 税 从 15~20% 降 到 2~3%, 因 而 中 国 木 材 进 口 将 会 进 一 步 增 加 其 结 果 是, 中 国 将 象 日 本 一 样, 通 过 将 森 林 砍 伐 转 向 国 外 来 保 护 本 国 的 森 林 资 源 (31), 从 而 使 包 括 马 来 西 亚, 巴 布 亚 新 几 内 亚 和 澳 大 利 亚 在 内 的 一 些 木 材 出 口 国 的 森 林 资 源 遭 到 严 重 破 坏 未 来 中 国 的 未 来 将 是 什 么 样 子? 环 境 问 题 在 加 速, 试 图 找 到 解 决 环 境 问 题 的 努 力 也 在 强 化 然 而, 哪 一 个 更 快 呢? 人 口 与 政 策 风 险 悲 观 主 义 者 认 为 许 多 风 险 在 中 国 正 在 变 成 现 实 经 济 增 长 仍 是 中 国 建 设 实 践 中 优 先 考 虑 的 因 素, 而 环 境 保 护 或 可 持 续 发 展 只 是 屈 居 其 后 尽 管 中 国 人 口 增 长 率 已 降 低, 但 是 估 计 2030 年 人 口 将 达 到 15 亿 即 使 中 国 现 有 人 口 总 数 不 变, 到 2030 年 中 国 平 均 每 户 人 数 估 计 将 降 到 2.2 人, 仅 此 一 项 中 国 也 将 新 增 2.5 亿 多 家 庭 ( 比 2000 年 全 部 西 半 球 国 家 家 庭 总 户 数 还 多 ) 中 国 公 众 环 境 意 识 较 低, 其 部 分 原 因 是 中 国 教 育 投 资 占 国 内 生 产 总 值 的 比 例 少 于 发 达 国 家 的 二 分 之 一 虽 然 中 国 人 口 占 世 界 的 20%, 但 其 教 育 资 金 仅 占 世 界 教 育 投 资 的 1% 一 个 大 学 生 一 年 的 学 费 相 当 于 一 个 城 市 工 人 的 全 年 工 资, 或 三 个 农 民 全 年 的 收 入, 因 此 大 部 分 家 庭 承 受 不 起 子 女 上 大 学 的 费 用 中 国 先 行 环 境 法 规 大 都 是 单 个 分 散 制 定 的, 而 且 缺 乏 有 效 的 执 行 机 制 以 及 对 长 期 效 果 的 评 估, 因 此 采 用 和 强 化 系 统 方 法 迫 在 眉 睫 国 家 对 重 要 环 境 资 源 制 定 的 价 格 极 低, 结 果 151

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 是 在 鼓 励 浪 费 比 如 从 黄 河 中 抽 取 10~100 吨 水 用 于 灌 溉, 其 费 用 仅 相 当 于 一 小 瓶 矿 泉 水 的 价 格 (10) 中 国 土 地 属 国 家 所 有, 但 在 相 对 较 短 的 时 期 内, 同 一 块 土 地 往 往 被 很 多 不 同 的 农 民 所 使 用, 因 而 农 民 缺 乏 在 土 地 上 进 行 长 期 投 资 并 对 其 进 行 妥 善 管 理 的 动 力 产 业 与 建 设 风 险 中 国 环 境 还 面 临 着 许 多 局 部 的 风 险 汽 车 拥 有 量 不 断 增 长, 而 农 田 和 湿 地 却 在 不 断 消 失, 其 有 害 后 果 将 会 不 断 累 积 随 着 社 会 的 不 断 富 足, 肉 类 和 鱼 类 消 费 量 增 加 由 畜 禽 和 水 产 养 殖 造 成 的 污 染 ( 如 畜 禽 和 鱼 类 排 泄 物 造 成 的 污 染, 未 被 食 用 的 鱼 食 造 成 的 富 营 养 化 ) 也 将 增 大 中 国 是 世 界 上 最 大 的 水 产 养 殖 者, 也 是 世 界 上 唯 一 的 水 产 养 殖 比 野 外 捕 捞 提 供 更 多 水 产 品 的 国 家 中 国 正 在 进 行 世 界 上 三 项 最 大 的 开 发 项 目 ( 图 1), 预 期 都 将 产 生 相 当 严 重 的 环 境 问 题 长 江 三 峡 大 坝 ( 世 界 上 最 大 的 水 坝, 于 1993 年 开 工 并 计 划 于 2009 年 竣 工 ) 企 图 提 供 电 力 控 制 洪 水 并 改 善 水 上 交 通, 但 要 付 出 300 亿 美 元 的 经 济 代 价 百 余 万 移 民 搬 迁 的 社 会 代 价 伴 随 的 滑 坡 水 污 染 水 土 流 失 生 物 多 样 性 损 失 以 及 对 世 界 上 第 三 大 河 流 生 态 系 统 的 破 坏 等 环 境 代 价 (32) 成 本 更 高 的 是 于 2002 年 开 工 的 南 水 北 调 项 目, 估 计 到 2050 年 才 可 完 工 此 项 目 计 划 耗 资 590 亿 美 元, 但 其 结 果 将 造 成 污 染 扩 散 和 长 江 流 域 水 资 源 分 布 不 均 衡 另 一 个 更 大 的 项 目 是 正 在 进 行 的 中 国 西 部 大 开 发, 其 开 发 范 围 涉 及 全 国 土 地 面 积 的 一 半 中 国 领 导 人 视 其 为 国 家 发 展 的 关 键 对 世 界 影 响 的 增 加 与 所 有 其 它 影 响 相 比, 更 重 要 的 潜 在 影 响 是, 由 于 中 国 是 世 界 上 人 口 最 多 的 国 家, 而 且 经 济 增 长 速 度 最 快, 因 而 会 造 成 更 严 重 的 后 果 总 的 国 家 生 产 和 消 费 量 是 人 口 规 模 与 人 均 生 产 和 消 费 量 之 积 尽 管 中 国 人 均 生 产 和 消 费 量 仍 然 很 低, 但 由 于 其 人 口 数 量 巨 大, 其 生 产 和 消 费 总 量 却 很 高 例 如, 中 国 四 种 主 要 金 属 ( 钢 铁, 铝, 铜 和 铅 ) 的 人 均 消 费 率 仅 是 世 界 上 发 达 工 业 国 家 的 9% 由 于 中 国 正 在 迅 速 接 近 发 达 国 家 的 经 济 发 展 水 平, 即 使 其 它 国 家 的 人 口 生 产 和 消 费 率 保 持 不 变, 如 果 中 国 人 均 消 费 率 达 到 发 达 国 家 水 平, 仅 这 一 项 增 长 将 使 全 世 界 工 业 金 属 生 产 或 消 费 量 增 长 94%, 石 油 生 产 和 消 费 量 增 长 106% 换 句 话 说, 中 国 达 到 世 界 发 达 国 家 的 消 费 标 准 将 使 世 界 上 人 类 资 源 使 用 和 环 境 影 响 大 约 增 加 一 倍 然 而, 目 前 人 类 对 资 源 的 利 用 以 及 对 世 界 影 响 的 水 平 是 否 可 持 续 都 值 得 怀 疑 一 些 传 统 模 式 必 须 抛 弃 或 改 革 这 就 是 为 什 么 中 国 环 境 问 题 就 是 世 界 环 境 问 题 的 原 因 希 望 的 迹 象 也 有 迹 象 表 明 中 国 环 境 问 题 的 前 景 是 乐 观 的 中 国 通 过 加 入 环 境 协 定, 在 世 界 上 担 当 着 越 来 越 多 的 责 任 和 义 务 中 国 正 在 制 定 许 多 关 于 环 境 的 法 律 政 策 和 法 规 并 逐 步 加 以 完 善 中 国 公 众 的 环 境 意 识 正 在 不 断 提 高 中 国 也 正 在 尽 力 推 动 清 洁 生 产 和 可 持 续 发 展 有 些 环 境 和 产 品 标 准 甚 至 已 达 到 发 达 国 家 的 标 准 能 耗 强 度 正 在 降 低 生 产 技 术 和 废 弃 物 处 理 技 术 也 在 得 到 改 善 在 生 产 和 污 染 控 制 方 面, 中 国 正 在 努 力 推 广 诸 如 生 态 农 业 以 及 一 些 传 统 上 有 益 于 环 境 的 生 态 技 术 例 如, 中 国 南 方 地 区 在 水 稻 田 中 养 鱼, 可 循 环 利 用 鱼 排 泄 物 为 肥 料, 以 增 加 水 稻 产 量, 并 通 过 鱼 类, 对 害 虫 和 杂 草 进 行 控 制 以 减 少 除 草 剂 杀 虫 药 和 人 工 化 肥 的 使 用, 152

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 在 不 增 加 环 境 破 坏 的 情 况 下 使 水 稻 产 生 更 多 的 食 物 蛋 白 和 碳 水 化 合 物 加 入 WTO 以 及 将 在 北 京 召 开 的 2008 年 奥 运 会, 促 使 中 国 政 府 更 加 重 视 环 境 问 题 为 了 减 轻 北 京 的 空 气 污 染, 政 府 要 求 机 动 车 加 以 改 造 以 便 使 用 天 然 气 和 液 化 石 油 气 作 为 燃 料 只 通 过 一 年 多 的 时 间, 中 国 就 淘 汰 含 铅 汽 油 的 使 用, 这 在 欧 洲 和 美 国 是 经 过 多 年 努 力 才 实 现 的 新 出 厂 的 汽 车 也 必 须 符 合 欧 洲 国 家 流 行 的 汽 车 废 气 排 放 标 准 另 一 个 令 人 鼓 舞 的 事 情 是,1998 年 禁 伐 并 开 始 的 天 然 林 保 护 工 程 ( 图 1) 将 降 低 洪 涝 灾 害 发 生 的 风 险 (33) 自 1990 年 以 来, 中 国 已 通 过 植 树 造 林 和 固 定 沙 丘 的 方 式 恢 复 荒 漠 化 土 地 2.4 万 平 方 千 米 (10) 于 2000 年 开 始 的 退 耕 还 林 计 划, 通 过 给 把 农 田 转 化 为 林 地 或 草 地 的 农 民 提 供 粮 食 和 现 金 补 助, 将 环 境 敏 感 的 陡 峭 山 坡 退 耕 还 林 到 2003 年 底, 已 有 7.9 万 平 方 千 米 的 农 田 种 上 了 树 或 草 (34) 预 计 到 2010 年 此 计 划 结 束 时, 大 约 将 有 13 万 平 方 千 米 的 农 田 被 退 耕 (35), 成 为 世 界 上 最 大 的 保 护 项 目 之 一 中 国 正 在 设 计 和 采 纳 绿 色 国 民 经 济 核 算 体 系, 即 把 环 境 损 失 纳 入 GDP 核 算 ( 也 称 绿 色 GDP) 建 议 和 展 望 中 国 怎 样 才 能 将 其 环 境 变 化 趋 势 从 恶 化 转 为 改 善? 从 这 篇 综 述 我 们 可 以 直 接 给 出 许 多 具 体 的 建 议 比 如, 中 国 可 以 通 过 技 术 进 口 减 少 化 肥 和 农 药 的 使 用 量 减 少 机 动 车 污 染 排 放 改 善 纸 和 氨 水 的 生 产 以 及 提 高 灌 溉 系 统 效 率 处 理 废 水 节 约 用 水 和 其 它 资 源 推 广 清 洁 能 源 的 使 用, 以 及 停 止 破 坏 湿 地 下 面 我 们 给 出 六 点 更 一 般 性 的 建 议 : 1. 应 该 严 格 执 行 和 强 化 实 施 现 有 的 大 量 环 境 法 律 和 规 章 制 度 由 于 一 些 政 府 官 員 的 地 方 保 护 主 义 和 利 益 导 向, 对 污 染 企 业 不 能 进 行 有 效 的 环 境 管 理 为 了 避 免 利 益 冲 突, 相 关 环 境 资 源 政 策 法 规 的 制 定 应 当 从 各 级 资 源 开 发 机 构 转 移 到 国 家 环 境 保 护 总 局, 以 实 行 统 一 监 督 管 理, 使 环 境 资 源 得 以 合 理 开 发 和 利 用 许 多 地 方 官 员 为 了 提 高 当 地 的 GDP 而 对 其 污 染 企 业 实 行 地 方 保 护 主 义, 国 家 环 保 总 局 应 有 权 关 闭 或 停 止 污 染 严 重 的 生 产 单 位 选 拔 政 府 官 员 应 当 环 境 保 护 和 经 济 发 展 两 项 指 标 并 重 此 外, 环 境 保 护 部 门 执 法 人 员 的 数 量 和 质 量 都 有 待 进 一 步 加 强 环 境 保 护 政 策 执 行 不 力 还 在 于 资 金 缺 乏 中 国 GDP 比 日 本 和 美 国 低 ( 附 表 ), 而 环 境 问 题 却 比 他 们 严 重, 所 以 中 国 环 境 投 资 在 GDP 中 更 应 有 较 高 的 比 例 中 国 的 环 保 预 算 应 从 当 前 GDP 的 1.2% 提 高 到 世 界 富 裕 国 家 的 水 平 ( 欧 洲 和 日 本 1.5%, 美 国 2%) 或 者 更 高 这 种 作 法 仅 从 经 济 角 度 来 看 也 是 划 算 的, 因 为 提 高 环 境 保 护 投 资 将 消 除 大 部 分 由 于 环 境 破 坏 而 造 成 的 经 济 损 失 2. 由 于 中 国 经 济 正 在 向 市 场 经 济 转 变, 应 将 更 多 的 市 场 经 济 工 具 用 于 环 境 问 题 可 能 的 办 法 包 括 : 取 消 对 破 坏 环 境 的 工 业 ( 如 煤 炭 业 ) 的 补 助 ; 对 价 格 过 低 的 生 态 系 统 服 务 ( 如 水 资 源 ) 制 定 合 理 的 价 格 ; 强 化 污 染 物 排 放 交 易 以 减 少 污 染 ; 增 收 更 高 的 环 境 税, 如 提 高 汽 车 消 费 税 ; 为 居 住 在 自 然 保 护 区 内 和 附 近 的 居 民, 如 那 些 居 住 在 濒 危 大 熊 猫 保 护 区 的 居 民 提 供 一 定 的 补 偿 ; 将 直 接 与 间 接 的 环 境 成 本 ( 如 污 染 ) 以 及 生 态 系 统 服 务 价 值 ( 如 湿 地 ) 纳 入 从 地 方 到 国 家 的 各 级 政 府 核 算 中 3. 不 但 要 将 注 意 力 集 中 在 当 前 增 长 速 度 已 较 低 的 人 口 规 模 上, 还 应 密 切 关 注 家 庭 户 数 的 增 加 家 庭 规 模 的 减 少 和 家 庭 消 费 的 增 长 (5) 政 府 应 当 创 造 各 种 机 制 来 鼓 励 家 庭 间 资 源 153

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 共 享 造 成 中 国 家 庭 户 数 急 剧 增 加 和 家 庭 规 模 减 小 的 两 个 主 要 因 素 是 离 婚 率 的 增 加 和 四 代 同 堂 的 家 庭 数 目 的 减 少 很 多 老 年 人 单 独 居 住, 而 没 有 与 其 子 孙 住 在 一 起 离 婚 手 续 的 大 大 简 化 以 及 离 婚 现 象 逐 步 得 到 社 会 的 广 泛 认 可 使 离 婚 率 骤 然 提 高 光 2004 年 有 160 多 万 对 夫 妇 提 出 离 婚 申 请, 比 2003 年 增 加 了 21% 离 婚 造 成 家 庭 户 数 加 倍 且 家 庭 规 模 降 低, 从 而 使 人 均 资 源 消 耗 和 浪 费 增 加, 因 此, 离 婚 对 环 境 产 生 危 害 政 府 提 供 婚 姻 调 解 离 婚 咨 询 以 及 强 制 性 的 一 个 月 或 更 长 时 间 的 等 待 期, 将 有 助 于 人 们 更 严 肃 地 考 虑 离 婚 问 题 政 府 应 采 取 一 些 鼓 励 措 施 促 进 资 源 共 享, 如 构 想 始 于 丹 麦 的 公 共 住 宅 和 创 始 于 美 国 和 俄 罗 斯 的 生 态 村 这 些 措 施 不 仅 为 共 同 居 住 者 提 供 社 会 经 济 效 益, 而 且 有 利 于 提 高 资 源 利 用 率, 并 降 低 人 均 生 态 足 迹 4. 大 幅 度 提 高 教 育 投 资 教 育 可 以 提 高 人 们 的 环 境 意 识, 降 低 人 口 出 生 率 从 而 改 善 中 国 环 境 除 此 之 外, 教 育 投 资 还 可 以 提 升 中 国 劳 动 力 的 素 质, 从 而 创 造 经 济 效 益 较 好 的 中 小 学 教 育 将 有 助 于 生 物 多 样 性 丰 富 但 环 境 脆 弱 地 区 ( 如 中 国 西 部 地 区 ) 的 孩 子 更 多 地 进 入 大 学, 这 是 因 为 大 学 毕 业 生 更 有 机 会 在 其 他 地 区 找 到 工 作 并 定 居, 从 而 减 少 人 类 对 敏 感 生 态 系 统 的 压 力 5. 应 当 制 定 更 加 有 效 的 措 施 来 保 护 生 物 多 样 性 污 染 的 空 气 和 水 可 以 日 后 净 化, 但 丧 失 的 物 种 和 遗 传 物 质 却 永 远 无 法 恢 复 生 物 多 样 性 为 人 类 生 存 提 供 必 要 的 物 资 和 服 务, 其 中 包 括 生 产 卫 生 和 营 养 的 食 品 净 化 水 和 空 气 制 造 氧 气 缓 和 气 候 变 化 帮 助 农 作 物 和 其 它 植 物 授 粉 控 制 农 作 物 害 虫 以 及 碳 储 存 等 例 如,1970 年 在 中 国 发 现 的 野 生 雄 性 水 稻 不 孕 品 种, 使 高 产 的 杂 交 水 稻 得 以 培 育 成 功, 从 而 带 来 了 第 二 次 绿 色 革 命 6. 其 它 国 家 能 够 也 应 该 帮 助 中 国 进 行 环 境 保 护 从 中 国 进 口 产 品 的 国 家 给 中 国 留 下 了 环 境 污 染 由 于 中 国 人 均 资 源 消 费 和 污 染 物 排 放 比 发 达 国 家 仍 低 得 多, 从 道 义 上 讲 中 国 有 权 利 也 有 能 力 进 行 发 展 然 而, 环 境 影 响 已 超 越 中 国 国 界, 因 而 其 它 国 家 从 自 身 的 利 益 出 发 也 应 帮 助 中 国 中 国 的 环 境 问 题 像 其 它 国 家 一 样, 已 超 越 了 政 府 的 解 决 能 力, 因 此 外 国 帮 助 中 国 的 一 种 方 式 可 以 是 支 持 中 国 的 非 政 府 环 境 组 织 的 发 展 中 国 现 有 2000 多 个 刚 刚 起 步 的 环 境 非 政 府 组 织, 但 大 部 分 规 模 较 小, 资 金 缺 乏 相 对 孤 立, 急 需 帮 助 同 中 国 政 府 一 道, 国 际 社 会 可 以 帮 助 环 境 非 政 府 组 织 提 高 公 共 环 境 意 识 提 供 政 策 建 议 并 监 督 政 策 执 行 情 况 另 外 一 些 帮 助 中 国 的 方 式 包 括 培 训 环 境 规 划 和 管 理 人 员 交 流 和 分 享 解 决 环 境 冲 突 的 办 法 转 让 有 利 于 环 境 的 技 术 ( 如 清 洁 生 产 水 资 源 保 护 和 废 弃 物 处 理 ) 转 让 高 新 技 术 以 产 生 额 外 好 处, 减 少 中 国 与 其 它 国 家 间 对 能 源 以 及 其 它 全 球 资 源 不 断 增 长 的 竞 争 最 终 结 果 将 会 如 何? 中 国 环 境 正 徘 徊 于 加 速 破 坏 与 强 化 保 护 之 间 巨 大 的 中 国 人 口 数 量 和 急 速 发 展 的 中 国 经 济 意 味 着 中 国 的 发 展 要 比 其 它 国 家 具 有 更 大 的 动 量 在 过 去 的 20 年 中, 中 国 已 创 造 了 一 个 经 济 发 展 的 奇 迹 展 望 未 来 的 20 年, 我 们 期 望 中 国 也 能 创 造 一 个 环 境 保 护 的 奇 迹, 为 其 它 国 家 在 社 会 经 济 和 环 境 的 协 同 发 展 树 立 一 个 典 范 其 结 果 不 仅 造 益 中 国, 还 将 影 响 整 个 世 界 ( 李 舒 心 贺 光 明 王 如 松 译 ) 154

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 作 者 简 介 1. 刘 建 国, 美 国 密 歇 根 州 立 大 学 鱼 类 和 野 生 动 物 系 雷 切 尔. 卡 森 讲 席 教 授 (Rachel Carson Chair) 和 大 学 杰 出 教 授, 系 统 综 合 与 可 持 续 发 展 研 究 中 心 主 任, 北 京 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 客 座 研 究 员, 上 海 复 旦 大 学 特 聘 教 授 通 讯 地 址 :Center for Systems Integration and Sustainability, Department of Fisheries and Wildlife, Michigan State University, East Lansing, MI 48824,USA, 电 子 邮 箱 :jliu@panda.msu.edu 2.Jared Diamond, 美 国 加 州 大 学 洛 杉 矶 分 校 地 理 系 教 授, 通 讯 地 址 :Department of Geography, Bunche Hall, University of California, Los Angeles, CA 90095-1524, USA; 电 子 邮 箱 :jdiamond@geog.ucla.edu 参 考 文 献 : 请 见 英 文 自 然 杂 志 2005 年 6 月 30 日 一 期 第 1186 页 或 访 问 下 面 的 自 然 杂 志 网 站 http://www.nature.com/nature/journal/v435/n7046/full/4351179a.html 致 谢 : 感 谢 Kim Borland Mason Bradbury 陈 晓 东 Jayson Eageler Linda Fortin 贺 光 明 Edward Laurent 李 舒 心 刘 伟 欧 阳 志 云 Nathan Pfost William Taylor Brent Wheat 和 Daniel Wieferich 为 我 们 提 供 了 大 量 有 益 的 帮 助 Rory Howlett 和 三 位 匿 名 的 评 审 者 对 本 文 完 稿 提 出 了 许 多 建 设 性 的 修 改 意 见, 我 们 在 此 一 并 表 示 衷 心 的 感 谢! 此 外, 我 们 对 美 国 国 家 科 学 基 金 会 生 物 复 杂 性 项 目, 美 国 全 国 儿 童 健 康 与 人 类 发 展 研 究 所 (R01 HD39789), 美 国 密 西 根 农 业 试 验 站, 和 中 国 国 家 自 然 科 学 基 金 委 员 会 (30428028) 所 提 供 的 资 助 深 表 谢 意 155

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 附 图 : 附 图 1a: 中 国 主 要 地 理 背 景 附 图 1b: 中 国 草 地 和 沙 漠 156

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 附 图 1c: 中 国 主 要 森 林 类 型 附 图 2: 中 国 人 口 动 态 157

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 附 图 3: 中 国 人 口 增 长 动 态 附 图 4: 中 国 人 均 居 住 面 积 158

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 附 图 5: 中 国 部 分 工 业 产 品 产 量 159

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 附 图 6: 中 国 能 源 消 耗 组 成 变 化 趋 势 附 图 7:(a) 中 国 乡 镇 企 业 总 数 和 每 个 企 业 平 均 职 工 人 数 (b) 乡 镇 企 业 经 营 总 收 入 160

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 附 图 8:(a) 中 国 工 业 废 气 排 放 总 量 (b) 二 氧 化 硫 烟 尘 和 工 业 粉 尘 排 放 量 附 图 9: 工 业 固 体 废 弃 物 产 生 和 排 放 量 的 变 化 161

原 文 刊 于 2005 年 6 月 30 日 Nature 1179-1186 页 附 图 10: 中 国 森 林 覆 盖 率 变 化 情 况 附 图 11: 中 国 污 水 年 际 排 放 量 162

中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 简 介 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 简 介 目 标 和 使 命 (1) 在 海 外 中 国 生 态 学 者 中, 以 及 在 海 外 生 态 学 者 与 国 内 生 态 学 者 之 间, 促 进 生 态 学 科 及 各 有 关 学 科 的 学 术 交 流 (2) 在 中 国 生 态 学 者 和 其 它 国 家 生 态 学 者 之 间 开 辟 并 保 持 一 条 有 效 的 渠 道, 以 促 进 相 互 了 解 和 合 作 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 把 促 进 中 国 生 态 学 及 有 关 学 科 的 发 展 做 为 自 己 的 崇 高 使 命 成 立 背 景 和 概 况 1986 年, 美 国 生 态 学 会 和 国 际 生 态 学 会 联 合 会 议 在 纽 约 的 Syracuse 举 行 与 会 的 中 国 学 生 曾 提 议 成 立 一 个 中 国 海 外 生 态 学 者 自 己 的 组 织 1988 年 8 月, 美 国 生 态 学 会 年 会 在 加 州 大 学 戴 维 斯 分 校 召 开 会 议 期 间, 约 20 名 中 国 留 学 生 讨 论 并 决 定 成 立 一 个 自 己 的 学 术 组 织, 即 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 年 会 后, 邬 建 国, 武 昕 原 和 伍 业 钢 承 担 起 海 外 生 态 协 会 的 筹 建 和 组 织 工 作 同 时, 三 Wu 还 于 1988 年 编 辑 出 版 了 第 一 期 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 会 刊 这 期 会 刊 刊 登 了 第 一 批 35 名 会 员 的 名 单 三 年 后, 协 会 的 注 册 会 员 已 超 过 100 名 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 ( 即 SINO-ECO) 于 1989 年 在 美 国 正 式 成 立,1990 年 通 过 了 第 一 部 会 章 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 是 一 个 非 盈 利 纯 学 术 组 织, 在 美 国 特 拉 华 州 注 册 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 第 一 届 主 席 为 刘 建 国 其 后 各 届 主 席 分 别 为 : 韩 兴 国 牟 溥 陈 吉 泉 何 希 董 全 齐 晔 林 光 辉 林 俊 达 潘 愉 德 缪 世 利, 现 任 主 席 为 彭 长 辉 目 前, 协 会 大 多 数 会 员 拥 有 博 士 学 位, 就 职 于 北 美 各 大 学, 研 究 机 构 和 各 级 政 府 部 门 协 会 在 其 它 国 家 也 拥 有 一 些 会 员 许 多 会 员 在 包 括 ( 但 不 限 于 ) 全 球 变 化 生 态 学 景 观 生 态 学 生 态 系 统 恢 复 保 护 生 物 学 遥 感 生 物 地 球 化 学 水 生 生 态 学 和 生 物 入 侵 等 研 究 领 域 发 挥 了 重 要 作 用 协 会 会 员 还 在 生 态 学 研 究 的 进 展 和 运 用 生 态 学 原 理 解 决 实 际 问 题 上 作 出 了 杰 出 的 贡 献 主 要 工 作 和 业 绩 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 成 立 以 来, 协 会 会 员 为 促 进 海 外 与 国 内 生 态 学 者 之 间 的 学 术 交 流 和 中 国 生 态 学 及 有 关 学 科 的 发 展, 做 了 大 量 的 工 作 一 些 主 要 的 工 作 和 成 绩 如 下 : 1. 组 织 学 术 会 议, 讲 座 和 专 题 研 讨 会 近 年 来, 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 会 员 在 国 内 组 织 参 加 了 多 次 相 当 成 功 的 讲 学 和 讲 座 例 如,1990 年 由 武 昕 原 参 加 组 织 的 生 态 学, 保 护 生 态 学 和 环 境 保 护 大 会 ;1994 年 由 邬 建 国 主 持 的 生 态 学 现 状 和 现 代 生 态 学 研 讨 会 ;1995 由 林 俊 达 和 何 希 主 持 的 水 生 生 态 学 进 展 讲 163

中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 简 介 座 ;2001 年 潘 愉 德 组 织 的 西 部 开 发 考 察 研 讨 会 ; 由 缪 世 利 主 持 的 2002 年 演 替 理 论 与 生 态 恢 复 的 研 讨 会 及 2004 年 在 北 京 举 办 的 生 物 入 侵 国 际 研 讨 会, 以 及 最 近 由 彭 长 辉 和 江 洪 主 持 的 2005 年 广 州 国 际 生 态 系 统 碳 平 衡 研 讨 会 2. 合 作 研 究 多 年 来, 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 许 多 会 员 一 直 在 积 极 促 进 和 参 加 与 国 内 学 者 的 各 种 合 作 合 作 的 内 容 包 括 ( 但 不 限 于 ): 合 作 研 究 合 著 论 文 或 专 著 讲 学 和 组 织 讲 座 3. 发 表 论 文 和 编 辑 出 版 论 文 集 过 去 十 多 年, 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 会 员 参 加 编 写 了 四 部 中 文 学 术 专 著 :(1) 现 代 生 态 学 博 论, 中 国 科 学 技 术 出 版 社 1992 年 出 版 发 行, 主 编 刘 建 国 ( 协 会 会 员 ) 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 会 员 参 加 了 该 书 全 部 章 节 的 撰 写 (2) 大 坝 对 生 态 和 环 境 的 影 响 ( 当 代 中 国 研 究 专 集 ), 当 代 中 国 研 究 中 心 1997 年 出 版 发 行, 编 委 伍 业 钢 等 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 会 员 参 加 了 该 专 集 全 部 章 节 的 撰 写 (3) 全 球 生 态 学 : 气 候 变 化 与 生 物 响 应, 高 等 教 育 出 版 社 2001 年 出 版 发 行, 副 主 编 林 俊 达 ( 协 会 会 员 ) 该 专 著 约 50% 的 内 容 由 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 会 员 撰 写 (4) 现 代 生 态 学 讲 座 ( 第 二 卷 ), 科 学 出 版 社 2001 年 出 版, 主 编 邬 建 国, 韩 兴 国 该 专 著 约 70% 的 内 容 由 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 会 员 撰 写 此 外, 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 会 员 还 在 各 种 专 业 刊 物 包 括 美 国 的 科 学 和 英 国 的 自 然 杂 志 上 发 表 了 数 以 千 计 的 科 研 论 文 4. 学 术 和 咨 询 服 务 现 在, 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 许 多 会 员 已 成 为 各 自 专 门 领 域 的 专 家, 权 威 和 知 名 学 者 他 ( 她 ) 们 当 中 的 许 多 人, 被 中 国 科 学 院 及 其 各 研 究 所, 国 务 院 各 部 委 的 研 究 所, 教 育 部 及 各 省 市 的 高 等 院 校, 以 及 各 级 政 府 部 门 聘 为 科 研 顾 问, 技 术 顾 问, 兼 职 和 客 座 教 授 和 环 境 与 生 态 咨 询 专 家, 为 中 央 政 府 和 各 级 地 方 政 府 提 供 咨 询 介 绍, 引 进 新 方 法 和 新 技 术 等 在 美 国 的 一 些 会 员 还 经 常 负 责 或 参 与 为 国 内 学 者 安 排 学 术 访 问 5. 与 中 国 生 态 学 会 和 美 国 生 态 学 会 的 合 作 中 华 海 外 生 态 者 协 会 发 起 和 赞 助 成 立 了 美 国 生 态 学 会 亚 洲 分 会 美 国 生 态 学 会 亚 洲 分 会 在 加 强 亚 洲 和 北 美 生 态 学 者 之 间 的 交 流 中 起 到 促 进 作 用 1995 年 起, 中 华 海 外 生 态 者 协 会 成 为 中 国 生 态 学 会 的 团 体 会 员, 协 会 的 每 届 主 席 任 期 内 自 动 当 选 中 国 生 态 学 会 理 事 1995 年 以 来, 中 国 的 几 大 生 态 学 刊 物 ( 生 态 学 报 应 用 生 态 学 报, 植 物 生 态 学 报 和 生 态 学 杂 志 ) 都 分 别 有 本 协 会 数 名 会 员 担 任 编 委 本 届 领 导 机 构 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 的 日 常 工 作, 由 协 会 主 席 及 其 领 导 下 的 执 行 委 员 会 承 担 协 会 2004-2006 届 的 主 席 及 执 行 委 员 会 的 成 员 如 下 : 主 席 : 彭 长 辉 博 士, 魁 北 克 大 学 蒙 特 利 尔 分 校,peng.changhui@uqam.ca 副 主 席 : 江 洪 博 士, 美 国 科 瓦 利 斯 生 物 保 护 所,hongjiang@consbio.org 164

中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 简 介 财 务 负 责 人 : 公 关 负 责 人 : 会 刊 主 编 : 网 页 管 理 : 程 裕 富 博 士, 加 里 福 尼 亚 州 立 大 学,ycheng@exchange.calstatela.edu 魏 晓 华 博 士, 不 列 颠 哥 伦 比 亚 大 学 澳 肯 那 根 分 校,awei@ouc.bc.ca 古 滨 河 博 士, 南 佛 罗 里 达 州 水 资 源 管 理 局,bgu@sino-eco.org 花 东 博 士, 魁 北 克 大 学 蒙 特 利 尔 分 校,dhua@sino-eco.org 联 系 人 和 地 址 : Dr. Changhui Peng, Professor and Canada Research Chair Institiute of environment sciences, University of Quebec at Montreal (UQAM) Case Postale 8888, Succ Centre-Ville, Montreal, QC, Canada H3C 3P8 电 话 :514-987-3000 ext. 1056; 传 真 :514-987-4718 电 邮 :peng.changhui@uqam.ca, 网 址 :http://www.sino-eco.org 中 华 海 外 生 态 学 者 协 会 (SINO-ECO) 欢 迎 国 际 和 国 内 各 界 同 行 和 朋 友 与 我 们 联 系 165

中 国 生 态 学 学 会 简 介 中 国 生 态 学 学 会 简 介 中 国 生 态 学 学 会 ( 英 文 名 称 :Ecological Society of China, 英 文 缩 写 :ESC) 是 中 国 生 态 科 学 技 术 工 作 者 自 愿 组 成 依 法 登 记 的 全 国 性 学 术 性 公 益 性 非 营 利 性 学 术 团 体, 是 中 国 科 学 技 术 协 会 的 组 成 部 分, 是 发 展 中 国 生 态 科 学 事 业 的 重 要 社 会 力 量 中 国 生 态 学 会 于 1979 年 12 月 在 昆 明 成 立, 马 世 骏 院 士 任 第 一 二 届 理 事 长 现 任 理 事 长 是 王 如 松 研 究 员 学 会 现 挂 靠 在 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 学 会 宗 旨 : 弘 扬 生 态 科 学 普 及 生 态 知 识 推 进 生 态 决 策 服 务 城 乡 建 设 促 进 国 际 交 流 学 会 主 要 任 务 : 开 展 国 内 外 学 术 交 流, 促 进 生 态 学 的 发 展 ; 普 及 生 态 科 学 知 识, 传 播 生 态 学 思 想, 推 广 生 态 技 术 ; 编 辑 出 版 发 行 生 态 学 科 技 书 刊 及 相 关 的 音 像 制 品 ; 组 织 全 国 生 态 学 工 作 者 参 与 国 家 生 态 环 境 建 设 政 策 法 律 法 规 制 定 和 科 学 决 策 工 作 ; 对 国 家 经 济 建 设 中 的 重 大 决 策 进 行 科 学 论 证 和 科 技 咨 询, 提 出 政 策 建 议 ; 促 进 民 间 国 际 科 技 合 作 ; 认 定 会 员 资 格, 开 展 对 会 员 和 科 技 人 员 的 继 续 教 育 和 培 训 工 作 ; 举 办 为 会 员 服 务 的 事 业 和 活 动 ; 加 强 学 会 组 织 建 设, 发 展 壮 大 会 员 队 伍 组 织 管 理 : 学 会 拥 有 全 国 会 员 7000 多 人, 学 会 下 设 17 个 专 业 委 员 会 ( 学 组 ): 动 物 生 态 专 业 委 员 会, 海 洋 生 态 专 业 委 员 会, 种 群 生 态 专 业 委 员 会, 微 生 物 生 态 专 业 委 员 会, 数 学 生 态 专 业 委 员 会, 化 学 生 态 专 业 委 员 会, 城 市 生 态 专 业 委 员 会, 农 业 生 态 专 业 委 员 会, 景 观 生 态 专 业 委 员 会, 湿 地 生 态 专 业 委 员 会, 生 态 工 程 专 业 委 员 会, 污 染 生 态 专 业 委 员 会, 旅 游 生 态 专 业 委 员 会, 生 态 卫 生 与 生 态 健 康 专 业 委 员 会, 网 络 生 态 专 业 委 员 会, 中 医 药 生 态 专 业 委 员 会, 红 树 林 生 态 学 研 究 学 组 以 及 5 个 工 作 委 员 会 : 教 育 工 作 委 员 会, 科 普 工 作 委 员 会, 青 年 工 作 委 员 会, 咨 询 工 作 委 员 会 和 出 版 工 作 委 员 会 全 国 31 个 省 市 自 治 区 成 立 了 地 方 生 态 学 会 组 织 ( 未 含 港 澳 台 ) 学 会 主 办 与 联 合 主 办 有 生 态 学 报 应 用 生 态 学 报 生 态 学 杂 志 和 英 文 版 林 业 研 究 等 刊 物 1984 年 作 为 团 体 会 员 加 入 国 际 生 态 学 会 (INTCOL) 2003 年 2 月 6 日, 中 国 日 本 韩 国 三 国 生 态 学 会 组 成 的 东 亚 地 区 生 态 学 会 联 盟 在 北 京 正 式 成 立 中 国 生 态 学 会 第 七 届 理 事 会 主 要 领 导 名 单 名 誉 理 事 长 : 李 文 华 理 事 长 : 王 如 松 副 理 事 长 : 于 贵 瑞 方 精 云 刘 世 荣 苏 智 先 张 知 彬 钦 佩 骆 世 明 秘 书 长 : 欧 阳 志 云 联 系 方 式 地 址 : 北 京 市 海 淀 区 双 清 路 18 号 邮 政 编 码 :100085 电 话 :010-62849101,62849113 电 子 信 箱 :esc@mail.rcees.ac.cn 传 真 :010-62849101 主 页 网 址 :www.esc.org.cn 166

中 国 科 学 院 系 统 生 态 重 点 实 验 室 简 介 中 国 科 学 院 系 统 生 态 重 点 实 验 室 简 介 1 成 立 背 景 中 国 科 学 院 系 统 生 态 重 点 实 验 室 是 在 我 国 著 名 生 态 学 家 马 世 骏 院 士 和 王 如 松 研 究 员 的 领 导 下 于 1986 年 成 立 的 是 中 国 第 一 个 从 事 社 会 - 经 济 - 自 然 复 合 生 态 系 统 生 态 学 可 持 续 发 展 理 论 与 生 态 建 设 的 综 合 研 究 单 位 系 统 生 态 重 点 实 验 室 的 目 标 是 发 展 社 会 - 经 济 - 自 然 复 合 生 态 系 统 生 态 学, 成 为 中 国 复 合 生 态 系 统 可 持 续 发 展 的 研 究 基 地 人 才 培 养 基 地 以 及 生 态 系 统 分 析 评 价 规 划 与 可 持 续 发 展 政 策 咨 询 中 心 2 研 究 方 向 实 验 室 的 主 要 研 究 方 向 是 以 生 态 学 生 态 经 济 学 系 统 科 学 为 基 础, 以 社 会 - 经 济 - 自 然 复 合 生 态 系 统 为 对 象, 围 绕 国 家 和 区 域 重 大 生 态 环 境 问 题 开 展 跨 学 科 的 综 合 研 究 在 理 论 上 研 究 不 同 尺 度 复 合 生 态 系 统 中 人 与 自 然 的 系 统 耦 合 关 系 与 生 态 控 制 论 机 理 ; 在 方 法 上 研 究 复 合 生 态 系 统 的 评 价 规 划 及 管 理 理 论 与 方 法 ; 在 应 用 上 综 合 研 究 国 家 和 区 域 生 态 环 境 特 征 与 生 态 安 全 的 演 变 机 制, 探 索 区 域 生 态 建 设 与 可 持 续 发 展 模 式, 为 国 家 及 区 域 解 决 重 大 生 态 环 境 问 题 提 供 科 学 依 据 目 前 研 究 的 方 向 有 : (1) 不 同 尺 度 复 合 生 态 系 统 结 构 功 能 及 控 制 论 机 理 ; (2) 复 合 生 态 系 统 格 局 过 程 及 耦 合 关 系 的 辨 识 与 模 拟 ; (3) 人 类 活 动 胁 迫 下 复 合 生 态 系 统 的 动 力 学 特 征 与 响 应 机 制 ; (4) 复 合 生 态 系 统 的 生 态 评 价 规 划 及 管 理 方 法 ; (5) 区 域 生 态 产 业 发 展 生 态 环 境 保 育 与 生 态 建 设 模 式 研 究 ; (6) 国 家 与 区 域 生 态 安 全 及 其 演 变 机 制 与 可 持 续 发 展 政 策 研 究 ; 3 实 验 室 发 展 概 况 3.1 研 究 组 与 研 究 人 员 经 过 近 20 年 的 发 展, 实 验 室 已 形 成 一 支 以 中 青 年 科 学 家 为 主 体, 知 识 结 构 和 年 龄 组 成 合 理 有 广 泛 国 内 和 国 际 合 作 基 础 的 研 究 梯 队 共 有 研 究 组 6 个 : 城 市 与 产 业 生 态 ; 系 统 分 析 与 模 拟 ; 景 观 生 态 ; 生 态 系 统 评 价 与 生 态 规 划 ; 污 染 生 态 ; 国 情 研 究 与 环 境 政 策 实 验 室 现 有 固 定 人 员 35 名, 其 中 研 究 员 13 名, 副 研 究 员 8 名, 秘 书 1 名, 技 术 人 员 5 名 研 究 人 员 中 有 中 国 工 程 院 院 士 1 名, 博 士 生 导 师 13 名, 包 括 从 国 外 应 聘 回 国 工 作 的 中 国 科 学 院 百 人 计 划 入 选 者 2 名, 国 家 基 金 委 杰 出 青 年 基 金 获 得 者 ( 含 1 名 海 外 杰 出 青 年 基 金 获 得 者 )4 名 另 外, 研 究 人 员 中 有 国 家 基 金 委 创 新 研 究 群 体 1 个 目 前, 实 验 室 以 博 士 研 究 生 为 主 的 流 动 人 员 总 数 已 经 达 到 100 余 人 3.2 主 要 工 作 和 业 绩 167

中 国 科 学 院 系 统 生 态 重 点 实 验 室 简 介 自 2000 年 以 来, 实 验 室 固 定 研 究 人 员 主 持 与 参 加 了 142 项 国 家 省 部 委 地 方 横 向 及 国 际 合 作 项 目 包 括 国 家 自 然 科 学 基 金 49 项,973 项 目 课 题 4 项, 国 家 科 技 部 攻 关 项 目 课 题 8 个 专 题 7 个, 国 家 重 大 工 程 任 务 4 项, 欧 盟 科 学 基 金 美 国 科 学 基 金 等 国 际 合 作 项 目 12 项 高 层 次 和 多 渠 道 的 科 研 经 费 来 源 为 实 验 室 的 稳 定 发 展 提 供 了 重 要 保 障 建 室 以 来, 实 验 室 在 社 会 - 经 济 - 自 然 复 合 生 态 系 统 理 论 我 国 城 乡 可 持 续 发 展 模 式 京 津 地 区 城 市 生 态 系 统 与 污 染 综 合 防 治 酸 雨 生 态 环 境 效 应 与 防 治 对 策 我 国 地 区 发 展 差 异 我 国 人 口 - 资 源 - 环 境 的 国 情 研 究 中 国 水 生 态 安 全 系 统 模 拟 土 地 可 持 续 管 理 生 态 系 统 服 务 功 能 自 然 保 护 区 规 划 与 管 理 等 方 面 取 得 了 一 系 列 创 新 性 的 研 究 成 果 先 后 获 国 家 科 技 进 步 一 等 奖 二 等 奖 和 三 等 奖 共 4 项, 省 级 科 技 进 步 一 等 奖 二 等 奖 和 三 等 奖 共 24 项 发 表 论 文 1200 多 篇, 出 版 专 著 100 余 部 已 初 步 成 为 我 国 城 市 与 区 域 复 合 生 态 学 与 可 持 续 发 展 的 理 论 方 法 和 模 式 的 研 究 中 心 和 人 才 培 训 基 地 3.3 国 际 合 作 与 交 流 : 实 验 室 有 广 泛 的 国 际 合 作 与 交 流, 主 要 合 作 与 交 流 的 形 式 包 括 : 主 动 参 与 国 际 研 究 计 划 ; 联 合 申 请 研 究 项 目 ; 合 作 培 养 研 究 生 ; 与 国 际 上 一 流 研 究 机 构 建 立 长 期 合 作 和 交 流 计 划 ; 举 办 学 术 研 讨 会 和 国 际 培 训 班 ; 邀 请 外 面 专 家 来 实 验 室 讲 座 ; 派 实 验 室 科 研 人 员 出 国 开 会 和 学 习 4 联 系 人 和 通 讯 地 址 地 址 : 100085 北 京 市 海 淀 区 双 清 路 18 号 中 国 科 学 院 生 态 环 境 研 究 中 心 电 话 : +86-10-62849191 传 真 : +86-10-62943822 Email: zyouyang@mail.rcees.ac.cn 联 系 人 : 欧 阳 志 云 研 究 员 168