中国生态学家面临的挑战

中国生态学家面临的挑战

中国生态学家面临的挑战^[1]

1978年是中国历史上最伟大的转折点，中国从此走上了改革开放的道路。短短的26年，中国逐步融入全球的经济一体化进程中，并以惊人的速度走向复兴的辉煌时代。中国在国际舞台上的战略地位已被绝大多数国家所承认，同时被要求对全球的和平与发展承担更多的义务与责任。中国政府向世界宣布，中国将是一个负责任的大国。我国的生态学家特别是青年生态学家应当充分理解这一点，不但应该关心中国的环境和生态学问题，也应关心全球的环境和生态学问题。据我们看，中国的重大环境和生态学问题无一不与全球的重大环境和生态学问题密切相关。复旦大学生态学高级讲习班最重要的宗旨就是试图在青年一代的生态学家中培养他们的全球性视野，加强他们对生态学的热爱，巩固对科学的献身精神，并同授课老师和其他同行，对生态学研究中的科学方法论及逻辑思维进行探讨。

下面，我们就全球视野下中国生态学家面临的重大生态学问题发表以下看法。

中国生态学家面临的挑战之一：全球变化与区域生态安全

在全球化进程中，经济一体化必然带来环境与生态问题的全球化和一体化，国家与国家、区域与区域之间的冲突常常表现在环境与生态问题上，因此全球变化是当代生态学研究的热点之一。当前，任何一个国家的经济结构和生产方式必定或多或少地影响全球的环境，特别是大气中二氧化碳浓度升高、全球气候变暖和海洋的大面积污染都已经超越了传统的国界的概念。过去任何国家排放二氧化碳或其他温室气体，都无法得到他国的制约，但这种国内经济行为却改变了全球的气候，让全人类来忍受这些国家强加于他们身上的严重环境问题。《京都议定书》是一个很好的例子，不同社会制度的国家坐在一起理性地讨论全球气候的变化问题，并通过国际公约来协调各个国家的利益和责任，二氧化碳排放配额的分配已初显成效。中国作为发展中国家，在《京都议定书》的框架下还有一段时间的过渡时期，但随着逐步成为发达国家，必定要承担更多的义务和责任。在外交谈判中，中国的生态学家已经面临着巨大的压力，他们必须向政府提供有说服力的科学证据和数据，维护中国的合法权益，并承担相应的责任。但据目前情况来看，这样的生态学家在我国极其匮乏。另外，我国的进出口贸易性质也发生了根本的变化，从资源输出为主转化为输入为主的国家，因此，中国有可能通过贸易，加速利用其他国家的土地和水等资源，把生态成本、问题和后果留在其他国家。随着全球资源短缺趋势的不断加剧，不排除今后国际贸易中会附加更多条件，形成更多非贸易壁垒，以制约资源输入型国家对资源输出国家可能造成的环境问题。中国与其他国家的贸易摩擦日益增多，除了反倾销问题以外，贸易中的生态摩擦、环境争端问题也日趋明显。而我国的生态学界尚未敏感地意识到贸易中的生态经济学问题，在今后的环境外交和贸易争端中置国家于不利位置。很显然，在进入全球化的时代，中国的生态学家必须具有全球化的战略眼光，只有关心全球的环境与生态学问题，才有可能解决好中国自己的环境与生态学问题；同时，必须清醒地认识到自己的历史使命，意识到自己将在今后中国的环境外交中起到重要作用。

中国生态学家面临的挑战之二：外来种入侵与有效控制

生物在地球上的自然分布格局是由生物与环境的相互作用以及重大的地质事件造成的，但是这一自然分布格局正在被逐步打破。早期动植物在非自然分布区的传播大多与移民有关，新移民往往习惯于将他们所在地的植物与动物带到移民地点。这一种非自然的分布格局往往只涉及栽培植物、家养动物和花卉树木等，因此早期的外来种对当地的生态系统造成严重影响的实例不多。在全球范围内，尽管外来种对土著生态系统的影响问题在很早以前就有学者关注，但这一方面的研究长期以来并未受到生态学界的重视。只是随着经济一体化和国际贸易的日益发展，大量的非目的物种被飞机、海轮和火车进行远距离传播，特别是跨越大洋的传播，造成了严重生态后果后，近几年来科学家们才把外来种入侵作为全球变化的重要组成部分。更有甚者，借植被恢复和环境治理为名，目前出现有意识无知识的盲目引种，为未来的生态灾难留下了隐患。我们认为外来种入侵更大程度上是环境与生态学问题，与人们习惯上理解的全球变化有相当大的差别。关于外来种入侵造成巨大危害的报道常常见诸报端，各国政府已经高度重视外来种入侵带来的崭新的环境与生态学问题。据我们研究，由于交通便利、人流频繁和贸易繁荣，许多外来有害生物通过各种载体进入到我国东南沿海地区，我国东南部是外来种入侵的重灾区。例如上海崇明东滩国际重要湿地已经受到来自北美的互花米草的大规模入侵，严重地威胁了本土生物多样性的维持和生态系统健康；加拿大一枝黄花以惊人的速度侵占了大面积的陆地生态系统；凤眼莲从江浙两省越界涌入黄浦江流域，连年给黄浦江外滩景观带来视觉污染。上海市政府启动了多项应急机制来对付这些外来种造成的生态灾害。目前，外来种入侵问题在中国各大区有迅速蔓延的趋势，国家环保总局已经正式公布了一批入侵种的名单，但是我国的生态学家对这一态势还缺少足够的思想准备，更谈不上科学技术上的储备。近几年，中央有关部门已经设立了外来种入侵机制与有效控制的重大项目，但这仅仅是个开端。2004年，美国生态学大会上论文最多、讨论最热烈的就是入侵生态学问题。有眼光的生态学家已经提示我们，入侵生态学不但有重大的实际需求，而且将使生态学产生跨越式进步，因为入侵生态学给我们生态学理论研究提供了一种崭新的学术思路。

中国生态学家面临的挑战之三：重要生态区与生物多样性保护

由于人类对生物资源的滥用和对生境的破坏，导致了大量的物种处于濒危状态或面临灭绝的威胁。保护生物学作为生态学的一个重要分支，它的早期主要着重于研究濒危物种的濒危机制以及保护途径。我国生态学家曾在大熊猫、扬子鳄、白鳍豚等物种的保护生物学方面做出了杰出的贡献。但是尽管国际社会、各国政府、民间团体和科学家们做出了巨大的努力，地球上物种濒危的状态不但没有根本的改变，相反物种的濒危速度还在加剧，濒危物种的数目还在不断增多。世界自然基金会（WWF）在前几年对这一状况进行了反思，它告诫人类：我们在拯救濒危物种的过程中，可能赢得了一个一个的战役，却正在输掉整个战争。换句话说，我们就单个物种进行保护的战术值得反思，只有有效地保护物种的栖息地和它们赖以生存的生态系统，才能真正有效地保护物种。因此世界自然基金会提出了“Global 200 Ecoregions”，将全球200多个重要生态区告知科学家与公众，并引导我们通过保护重要生态区来进行物种保护。近10年来是我国批准建立国家级自然保护区最多的时期，所有保护区的总面积已经超过了国土面积的14%，达到了世界平均水平。这一时期，本文第一作者担任了国家环保总局国家级自然保护区评审委员会副主任，亲眼目睹了中国政府抢救性保护我国重要生态区的艰辛历程。开展中国重要生态区的研究以及合理布局我国的自然保护区已经成为当务之急。尽管政府十分重视生物多样性保护工作，但我国的相应研究工作还是极其贫乏的，能称得上自然保护区专家的少之又少。我国是世界上生物多样性最为丰富的国家之一，这一战略资源是我国数千年文明发展史的重要基石，要应对现在和将来可能发生的重大挑战，我们还必须依赖这一战略资源。如何有效地保护生物多样性并合理利用是摆在我们面前的又一重大命题。此外，需要特别指出的是，由于近二三十年来，国内一味崇尚微观生物学，从而导致我国宏观生物学人才的严重短缺，特别是生物分类学和生物地理学的人才奇缺，这将严重影响我国重要生态区与生物多样性保护的研究。因此我们呼吁，国家有关部委特别是教育部和国家自然科学基金委员会，应该采取紧急措施，改变我国宏观生物学人才奇缺的严峻局面，同时在青年生态学家的培养过程中加强生物分类学、生物地理学、地球系统科学等方面的专业训练。

中国生态学家面临的挑战之四：流域生态学与科学管理

到目前为止，国内生态学家的研究重点之一是各种各样的单独的生态系统。应当说我国的森林生态系统、草原生态系统等研究已在国际上占有一席之地，特别是中国植被区划和植被类型的研究成果最为显著，这是几代老科学家的心血积累，其标志性成果是吴征镒主编的《中国植被》和孙鸿烈主编的《中国生态系统》。这些基础性工作，对全球生态学研究起了重要作用。但是我们还必须看到，我们在很大程度上忽视了流域水平的生态学问题，而我国目前许多重大的环境与生态学问题正是流域水平的问题，譬如黄河断流。近年来，黄河断流发生的频率不断增加，时间不断提前，断流的地点也越来越远离河口，黄河断流的表征虽然发生在河口和下游，但是问题却出在整个流域。分析下来，原因大致不外乎以下几点：上游的过度用水及流域用水的空间配置不合理；两岸农耕和放牧过度，植被受到严重破坏；中上游水利工程建设改变了全流域的水文特征，再叠加全球气候的变化，特别是水循环和水资源的时空变化。因此，黄河断流的问题已无法从生态系统的层面上加以解决，生态学家必须和地学家、水利学家、系统科学家和决策专家协作起来，从全流域的视角出发，才可能对黄河断流的问题有一个科学的、全面的认识，并加以解决。另外，长江流域环境与生态的变化也是一个流域层面上的问题。虽然科学家们对长江流域的水生生物进行了许多研究，取得了一些成果，但是他们逐步开始意识到如果不从全流域来思考和解决问题，他们的任何努力都是徒劳的。长江上游和主要支流已经密布了大大小小数以百计的水利工程；中游曾经历过对湖泊群的大规模围垦，绝大多数湖泊都改变了通江湖泊的性质；中下游城市化过程与发达的农业向长江水域排放了大量超标甚至未经处理的废水，造成了严重污染；长江河口进行了大面积围垦，甚至在潮下位就对湿地加速围垦，这不但使河口湿地面积大大减少，而且改变了湿地生态系统的结构与功能。据我们研究，长江流域的人为干扰有十余种方式，无论发生在上游、中游、下游还是河口，都会强烈影响长江流域的环境与生态问题。譬如，河口是一个重要的生态敏感区，许多江海洄游性鱼类生活史的重要环节必须在这里完成，一旦河口水分盐度改变，将严重威胁洄游鱼类的生存，其后果将是整个长江江海洄游性鱼类面临危机。此外，江湖阻隔对江湖洄游性鱼类的生存也有致命影响，至于长江中上游的大坝建设可能造成的生态灾害更是众所周知。如果生态学家和管理专家不从全流域角度去思考问题，绝不可能解决越来越严重的长江流域的环境与生态问题。流域生态学问题在10年前已被中国科学院水生生物研究所的专家在国内提出，但由于我们还习惯于生态系统水平的研究，难以找到流域生态学研究的切入点，因此国内流域生态学研究得不到较快的发展。而云南大学生态学家主持的跨境河流环境与生态的“973”研究课题（纵向岭谷区生态系统变化及西南跨境生态安全）则是一个良好的开端。

中国生态学家面临的挑战之五：湿地生态系统的保护与水资源安全

湿地生态系统与陆地生态系统和海洋生态系统并称为地球三大生态系统，尽管湿地面积仅占全球陆地面积的6%，但其重要性绝不亚于另外两种生态系统。当前，由于水资源短缺问题越来越受到全球的关注，有人预言21世纪全球将在水资源的争夺上展开激烈的竞争与冲突。淡水是人类生存的物质基础之一，我国由于人口众多，人均水资源远低于全球平均水平，近几年经济的发展已受到能源短缺的制约，水资源对我国经济高速发展的制约也已显露。在地球水循环的过程中，湿地不但是淡水资源的主要来源地，也是水资源的巨大净化器。据研究，所有的生态系统中受到最严重威胁的就是湿地生态系统。众所周知的淮河流域的污染，滇池、巢湖、太湖等数以千计的湖泊的高度富营养化，已经威胁到区域经济的发展和安全。国际上对湿地生态系统保护和水资源安全的重视要早于我国，发达国家生态学家们对湿地生态系统的研究已有相当的历史与丰富的经验。我国对湿地的关注应追溯到1994年召开的“岳阳会议”，这是当时的国家林业部联合其他部委和国际组织召开的我国第一次湿地国际研讨会。可见，中国生态学家对湿地生态系统保护与水资源安全的关注的历史并不长。湿地生态系统是一个极其独特的生态系统，它的结构和功能与其形成的地质过程有关，也与周边生态系统与其相互作用有关，更受到全球水循环的强烈影响，因此，湿地生态系统是十分脆弱的生态系统，人类的任何一个轻度干扰都可能改变其命运。除了对水资源供应这一重要作用外，湿地还有其他多种生态服务功能。湿地的生物多样性十分独特，水生生物是人类的主要蛋白质来源，许多全球迁移的鸟类也大多以湿地为中途停歇点，湿地的破坏将对全球生态系统产生巨大影响。作为世界上湿地类型最多的国家之一，我国拥有的国际重要湿地也为世界所瞩目。中国的重要湿地主要指青藏高原的高原湖泊湿地、蒙新干旱区内陆湖泊湿地、长江中下游浅水湖泊群、东北三江平原湿地和东部沿海海滨湿地，这些湿地对我国的社会与经济发展有着重要的作用，同时为我国湿地科学的发展提供了理想的研究对象。但是，绝大多数重要湿地还是研究的空白。令人担忧的是，我国学术界对湿地重要性的认识还远远不够，他们的眼光还盯在森林生态系统和草原生态系统上，因此在我国开展湿地生态系统的研究还受到来源于学术界的阻力。到目前为止，我国还没有一个专门进行湿地研究的学术机构。

中国生态学家面临的挑战之六：农业生态系统健康与食物安全

广义的农业生态系统包括农田生态系统、水产养殖生态系统、草原畜牧生态系统。由于这些生态系统是在人类强干扰下的高生产力生态系统，因此有大量的外来物质输入，包括肥料和农药等。据未公布数据来看，我国食物安全的形势是世界上最为严峻的国家之一，几乎绝大多数食物中都含有影响人类健康的残留物，即使在大型超市里的食物也不例外。而这些农业生态系统本身也处在极不健康的状态下。以沿海的水产养殖生态系统为例，在清塘、投饵、催肥和防病过程中，有许多抗生素、激素和其他化学物质进入生态系统，这不但对水产品的卫生质量造成影响，而且沉积在底泥中的有毒物质将会长期影响生态系统。随着中国逐步进入到较高水平的小康阶段，人们不但需要物质与精神的满足，也会对自身的生存质量和环境加强关注。上海市是中国改革开放的一面旗帜，其社会、经济、科技、文化的高速发展让世人震惊，但食品安全已成为市政府和公众最为关注的问题之一。因此，上海市中长期科技发展纲要将生态上海与健康上海、精品上海、数字上海放在同等重要的位置。这一战略布局既表明了市政府的战略远见，又向生态学家提出了新的挑战。我国农业生产也在不断走向国际化，许多农副产品要进入到国际市场，必须要确保产品的质量。近年来，媒体上屡屡报道，我国农产品出口受阻，并使农民生产积极性受到严重的挫伤，其主要原因是农产品的质量和安全存在问题。据报道，欧洲等发达国家正在提高食品安全的质量指标，这对我国的农业现代化将提出更高的要求。而中国生态学家应当为中国农业现代化做出重要贡献。尽管目前，不少农林院校在农业生态系统上进行了大量研究，但是仍缺少维持农业生态系统健康这一事关战略大局的长效工作。而且我们深信，农业生态系统健康和食品安全的研究不但会受到我国公众的积极支持，而且会受到以现代农业经济为主的地方政府的高度关注。

中国生态学家面临的挑战之七：植被恢复与生态灾害防治

中国是世界上森林覆盖率最低的国家之一，除了自然条件（主要我国有大面积的高寒荒漠区、干旱区和半干旱区）以外，主要原因是历史上发生过多次大规模的森林砍伐。另外，草原和草甸类型的植被也不容乐观。由于过度放牧，青藏高原草甸草原已经出现了严重的退化，鼠害猖獗和毒杂草丛生。我国的主要河流长江、黄河和澜沧江都发源于青藏高原，因此青藏高原被称为“中华水塔”。由于高原草甸受到严重的破坏，以及中上游森林植被的减少，这些流域水患不断。1998年的长江特大洪水更是给我国造成了巨大经济损失，也给千百万老百姓带来了灾难。据文献记载，1998年长江中上游的降雨量并不是历史上最高的年份，这样的降雨量本可以安全度险，但由于植被的破坏，以及中游湿地的围垦，加之该年全球气候稍暖，春天早到，使长江爆发了本不应发生的生态灾害。最近有报道指出，由二氧化碳带来的全球气温上升，使得西藏高原的冰川在快速缩小，这一变化将直接影响整个流域的水循环，可能引发洪灾，影响社会经济的稳定发展。生态学家发现，由于红树林的破坏，使这些国家海岸湿地对风潮暴的阻挡能力大大下降。目前，我国的红树林面积比解放前已大大减少，我国的海岸正在遭受海水的侵蚀。东南亚海啸使我们意识到，科学技术的进步对人类社会的繁荣和发展起到了重要的作用，但是一旦有重大灾害发生的时候，就会暴露出人类能力的有限。我们唯一可以采取的措施就是保护好地球上的自然植被，自然植被是地球留给我们最好的自然遗产，它能降低自然灾害的发生频率或者减轻自然灾害的危害。可是，由于人类的过度利用和破坏植被，我们几乎找不到一片原始森林，找不到一片“风吹草低见牛羊”的肥沃草原，我们面对的是一个又一个退化的生态系统，因此恢复生态学应运而生。生态系统的恢复最主要的是植被的恢复，建立自然保护区和生态功能区对轻度受损的生态系统比较有效，对中度和重度受损的生态系统的恢复必须进行人类的适度干预。中央政府已投巨资实施了天然林保护工程，编写草原和湿地保护的国家计划也正在紧锣密鼓之中。可惜，由于植被恢复的理论与技术研究严重滞后，这些工程常常仓促上阵，其结果是事倍功半。恢复生态学是一项长期、艰苦的工作，它既需要理论支撑，又需要开发有效的技术工程手段相辅，只有负责任的生态学家才会将毕生精力投入到这一项事业中去。另外，我国半干旱区草原由于放牧过度，已经出现了大面积的荒漠化土地，同时又加剧了沙尘暴的频繁发生。首都北京受到沙尘暴袭击的次数越来越多，强度越来越大，除了在周边地区植树造林以外，根本的出路是降低放牧强度，尽快恢复草原植被。

结语

应当说，中国生态学家面临的环境与生态学问题远不止以上说的这些，随着时间的推移，也许有更为突出的问题需要我们去解决。但是，上述7个方面是我国近期和中期面临的最紧迫的问题。

中国生态学家面临的挑战不但有亟须我们去解决的问题，也有来源于我们自身的先天不足。我们应当承认，我国的生态学研究水平和对世界科学的贡献力要远低于其他学科，这已被科学院有关专家的研究数据所证明。例如，我国生态学家缺乏理论素养，很少人从事理论生态学研究，生态学的重要的概念、原理和理论无一例外都是国外科学家提出来的。我国生态学界在国际上有影响的工作大致只有以下几项：东亚飞蝗种群生态学、中国植被与区划和中国植被图。我们缺少高质量的长期定位研究及定位站，具有国际影响的论文少之又少。在目前强调SCI论文数和影响因子的情况下，不少生态学家更是急功近利，只求数量不问从事科学研究的本来目的，不断地改变研究方向去追踪所谓的热点问题。我国的生物学教学也存在着严重的缺陷，植物学、动物学、微生物学和生态学等宏观生物学课程已大大削弱，不少教师和学生言必称分子和基因，不少青年学者连标本鉴定和土壤识别都十分困难，这种状况下绝不可能产生优秀的生态学家。因此，中国生态学家必须面对来自自身的挑战。

在本文结束时，我们再一次强调，中国的生态学家必须有全球的视野，只有关心全球的环境与生态学问题，才有可能解决好中国的环境与生态学问题；必须清楚地意识到生态学不仅需要理论研究，而且生态学的生命力在于解决人类面临的重大环境与生态学问题，它有极强的实践性；必须完善我们的生态学家培养的机制，使我们在一个坚实而宽广的基础上去参与国际生态学界的竞争，并完成历史赋予我们的伟大使命。

作者后记

陈吉泉教授是美国Toledo大学生态学教授，在美国生态学界和华人学者中有一定影响。在他首次应邀到复旦大学作演讲时，与他讨论了我国生态学发展的诸多事项。他的热忱、能力和作风深深打动了我。我们随即商定在复旦大学建立“欧美生态学家创新团队”，以推动我国生态学人才的培养，此项建议得到了复旦大学校方的大力支持。4年来，“复旦大学欧美生态学家创新团队”首席教授陈吉泉博士为此倾注了许多心血，指导我们在长江河口建立了3台碳通量塔，主办了3届复旦大学高级生态学暑期讲习班，推动了中美学者对长江与密西西比河河口的比较研究。高级讲习班的学术报告最终成书，现在国内广为流传。这种“柔性”人才引进的一种模式，看来是比较成功的。骆亦其、刘建国、林俊达、程维信和Watkinson等十几位生态学家都为中国生态学科的发展做出了贡献。

【注释】

[1]刊于陈吉泉、李博等主编的《生态学家面临的挑战——问题与途径》（高等教育出版社，2005年），本文作者为陈家宽、马涛和李博，由陈家宽执笔。