冰凍圈生態學未來發展趨勢

多尺度融合與多技術結合的長期觀測體系與全球共享網絡。考慮到冰凍圈生物群落及其棲息地的巨大空間異質性，以及冰凍圈對氣候變化的極度敏感性導致的生態系統格局、過程與功能的高度時間變異性等，要解答關于冰凍圈生態系統分布格局與功能的現狀和未來趨勢等相關的關鍵問題，迫切需要構建可以涵蓋所有冰凍圈生境類型及生態系統類型的長期監測網絡，并形成可融合不同尺度的足夠的代表性樣地。采用統一抽樣設計、測量方法和分類標準，構建統一規范指導下的多尺度融合的長期監測體系。利用現有多種先進技術手段，發展“空、天、地”立體的綜合觀測試驗平臺體系，并實現全球冰凍圈數據共享網絡。這就能夠實現系統理解冰凍圈不同生態系統與氣候、冰凍圈要素間密切交互且不斷變化的生物地球化學和生物物理作用過程。

冰凍圈-生物圈相互作用關系與機理。冰凍圈-生物圈相互作用是地球表層多圈層相互作用中最為復雜的過程，存在多方面未知領域，如明確原有生態系統隨冰凍圈要素變化而出現類型更替、結構改變等顯著變化節點及其閾限等。未來首先需要從深入理解冰凍圈主要生境要素變化對生態系統的影響機理出發，最終實現對冰凍圈-生物圈相互作用關系與機理的整體認識，包括：積雪變化對生態系統組成、結構和功能的影響，積雪變化對生物地球化學循環的影響與反饋；河湖冰變化對湖泊與河流淡水生態系統的影響，以及對相鄰陸地和海洋生態系統的級聯效應；氣候變化背景下凍土-植物生態相互作用關系與閾值，以及全球變化與凍土-生態系統演變理論與寒區陸地生態系統模型等。

冰凍圈生物地球化學循環。現階段冰凍圈生態系統碳循環研究主要關注的前沿問題是土壤異養呼吸的區分及貢獻、環境變化下氮素循環及其對碳循環的耦合作用、冰凍圈地理過程（如侵蝕）或成土作用（如凍擾過程）的改變對碳循環的影響等。未來以冰凍圈碳循環為重點的前沿發展方向主要包括?4?個方面：冰凍圈碳源匯動態過程與驅動機制；冰凍圈碳-氮生物地球化學循環耦合作用；冰凍圈碳循環的生態地理過程與凍擾作用，包括河流碳-氮輸移通量的時空動態與驅動機制；區域或全球尺度碳-氮平衡的關鍵地理過程及其尺度變異性等。

冰凍圈生態系統動態模擬。現階段一些應用較為廣泛的陸地生態系統模式均在嘗試應用于冰凍圈生態系統動態模擬研究中，但對冰凍圈過程考慮過于簡單，基本不能刻畫冰凍圈生態系統演變。因此，未來冰凍圈生態系統動態模型，需要加強基于多年凍土區植被動態演替機理的動態模擬、冰凍圈碳-氮-水耦合循環過程定量模擬，并將多年凍土區特殊土壤質地及其變化納入生態系統模式中等。

冰凍圈生態服務與生態安全。冰凍圈生態系統結構與格局顯著變化，對區域生態系統服務和生態安全有何影響，是冰凍圈生態學研究最為薄弱的領域，明顯滯后于其他溫帶、熱帶等區域的相關研究，預料未來這一問題的研究將成為冰凍圈科學領域的前沿和熱點。應著重?5?個方面的研究：冰凍圈生態系統服務形成與穩定維持機制；冰凍圈生態系統服務評估與模擬；寒區生態系統服務對冰凍圈變化的響應與區域生態安全調控；探索冰凍圈變化下寒區生態系統服務維持和生態安全保障的調控對策與技術體系；建立冰凍圈生態安全維護管理和保育策略與模式。

（作者：王根緒 中國科學院、水利部成都山地災害與環境研究所研究員、博士生導師；楊燕，中國科學院、水利部成都山地災害與環境研究所；張光濤，中國科學院海洋研究所；常瑞英，中國科學院、水利部成都山地災害與環境研究所。《中國科學院院刊》供稿）

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