中國網/中國發展門戶網訊  隨著人類命運共同體、可持續發展、生態安全等一系列全球生態環境問題成為新時期人類社會發展面臨的現實問題，生態文明建設成為中華民族永續發展的千年大計，這對生態學的研究提出了新的要求。如何實現從小尺度到大尺度（全球）、從短期到長期的觀測，獲取全球尺度生態系統觀測數據，認知區域乃至全球生態系統動態變化規律，保護和恢復生態系統是當前生態系統觀測研究面臨的重大挑戰。國際生物學計劃（International Biological Program，1964—1974?年）的實施，逐步形成了生態學領域“大科學、大數據”理念，即通過實施大科學工程，獲取海量觀測數據，開展協同科學研究。隨后催生了長期生態學研究網絡（LTER），標志著生態學領域進入“大科學、大數據”時代。當前區域／全球尺度的網絡化生態系統長期觀測成為獲取大尺度生態信息的重要平臺，如?LTER、英國環境變化監測網絡（ECN）、中國生態系統研究網絡（CERN）等，使得獲取海量、大尺度、多源異構生態數據成為可能。生態學已從一門依靠小規模合作與短時間個人觀測的實驗學科演化為一門實施長時間大規模觀測、跨學科合作的大數據學科。

在大數據時代，如何獲取海量生態數據，如何基于大數據實現生態學“大”理論的發展和突破，服務于新時期生態文明建設等重大問題的解決，具有重要意義。本文首先論述了目前生態系統觀測研究現狀，其次分析了大數據時代生態系統觀測研究特征，最后提出了我國大數據背景下的生態系統觀測研究發展建議。

生態系統觀測研究現狀

縱觀生態學發展的歷程和趨勢，目前生態系統觀測研究呈現以下特征。

生態觀測技術迅猛發展，全球新一代生態觀測研究網絡逐步形成

生態系統觀測與實驗是獲取生態數據的重要手段。近年來，生態觀測技術發展迅猛，極大地提升了微觀和宏觀尺度生態觀測數據的獲取能力。例如：分子標記引入生態學領域引發了宏觀生物學研究的革命；穩定同位素技術可追蹤碳、氮、水等地球化學循環過程；高通量野外觀測技術，如渦度相關技術實現了對生態系統功能變化的直接測定。全球新一代多尺度生態觀測研究網絡逐步形成，如基于物聯網、自動觀測、融合地面和遙感觀測的美國國家生態觀測網絡（NEON）與澳大利亞生態觀測研究網絡（TERN）成為新一代大陸尺度生態觀測研究網絡的代表。這些新一代生態觀測研究網絡使用了大量生態觀測傳感器，涵蓋多種觀測指標，采集海量多源異構數據，為生態學研究進入“大數據時代”奠定了堅實的基礎。

生態系統與全球變化成為生態學研究熱點，跨尺度整合成為生態學研究前沿問題

隨著人類活動對地球系統的影響日益加深，陸地表層的生態學過程發生強烈變化，生態系統服務局部顯著下降，而人口增加和生活水平的提高則對生態系統服務提出更高要求。全面認識生態系統的結構功能及其與環境變化的關系成為現代生態學研究的重點，也是應對全球氣候變化、生物多樣性保護和維持生態系統功能的核心研究內容。同時，面對生態系統的復雜性和多尺度等特征，目前還沒有發展出統一的大理論對多個層次的眾多過程在多時間尺度上進行概括，也沒有建立一套有效的方法開展多尺度的定量描述和整合分析。因此，如何整合不同尺度的生態學過程，使從分子到個體層次的生態學現象能夠在現實的生態系統格局和過程中得到體現，實現理論上的發展；如何在全球尺度開展跨生態系統研究，實現對從大陸到全球尺度的生態學過程認識，從而更好地管理生態系統，為社會和人類福祉服務，是當前生態學的研究前沿。