1.全球变化是指由自然和人为因素引起的地球系统结构和功能的变化, 以及这些变化所产生的影响,主要包括大气成分变化(如CO2浓度及其他温室气体的变化)、气候变化、土地利用和土地覆盖变化、生物多样性变化、冰川消融及海平面上升等。

　　2.全球变化已经导致生态系统发生深刻改变, 这些改变将直接影响甚至威胁人类的生存环境及社会经济的可持续发展。

　　3.全球变化与生态系统的研究正是在这样的背景下形成的, 是一门宏观与微观相互交叉、多学科相互渗透的前沿研究领域, 主要研究全球变化要素对生态格局、过程和功能的影响,以及生态系统对全球变化的响应和适应, 目标是实现人类对生态系统服务的可持续利用。

　　4.关于全球变化与陆地生态系统领域研究的前沿方向, 可总结为以下几个方面。

　　(1)加强控制实验联网观测和综合集成研究。由于涉及大尺度时空格局与过程, 全球变化与陆地生态系统研究需要反映不同时空尺度的生态系统各组分的分布与动态信息。在不同方面和多个时空尺度上开展对生态系统的动态监测可为全球变化与陆地生态系统研究提供不可或缺的数据和信息基础。正因如此, 包括国际长期生态研究网络(ILTER)、全球生物多样性监测网络(BMN)、国际通量研究网(FLUXNET)、国际关键带研究网络(CZO)、国际养分添加联网控制实验(NutNet)、国际干旱实验网络(IDE) 、中国生态系统研究网络(CERN)、中国通量(ChinaFlux)等在内的一系列全球-区域-国家尺度环境变化与生态系统联网研究发展迅猛, 成为全球变化与陆地生态系统研究的主流手段。因此, 基于多尺度、多途径的生态系统长期监测及评价指标的研究成为全球变化与生态系统研究的重点内容。与此同时, 随着遥感数据、野外台站观测数据、实验数据以及模型模拟数据的快速积累, 促进了生态数据的综合分析和处理技术的发展。如何及时、有效地挖掘生态数据, 揭示大尺度生态学问题, 将会成为未来全球变化生态学研究的一个主要方向。

　　(2)生态系统地下过程的响应与反馈机制研究。过去20多年来, 全球变化因子对植物光合和生长、生产力和产量的影响等方面取得较大进展, 但生态系统地下过程的响应方面仍然存在一定挑战和较大不确定性。例如, 不同时空尺度上土壤微生物如何调控不同生态系统碳-氮循环? 在未来全球变化情形下, 土壤碳组分的精细计量及其响应的微生物学机制是什么? 土壤微生物调控的土壤养分有效性变化是否以及如何影响植物与生态系统对全球变化的响应? 生态系统渐进式氮限制的形成与土壤微生物-植物互作有什么相互关系? 这些是全球变化研究领域内悬而未决的热点问题, 对这些问题的回答将有助于我们更深刻理解地球生态系统的响应。这方面的研究重点和热点主要包括: 将稳定同位素和基因组学等相关技术耦合, 定向研究土壤微生物群落以及相关功能微生物, 揭示微生物调控碳氮循环等耦合过程和机理。

　　(3)综合考虑自然和人为等多因子复合研究。全球变化因子间通常不是独立的, 而是相互作用的。目前对单个因子的变化研究取得较大进展, 而对多因子交互作用的研究较少, 研究结果存在很大的不确定性。全球变化包括了CO2/O3浓度升高、干旱胁迫、氮沉降和降水格局分布、土地利用变化等多因子复合影响, 生态系统在复合因素影响下往往呈现复杂的作用特征。比如O3浓度升高和增温对于植物的负效应往往能抵消一部分CO2浓度升高的“施肥”正效应, 而抵消的强度与生态系统类型、物种、增温幅度、升高的CO2/O3浓度、实验持续时间等因素相关。未来的研究需结合多种手段, 加强多个全球变化因子的交互作用对生态系统过程和功能的综合影响研究, 明确短期响应与长期适应规律,深入揭示格局背后的环境控制机制和生物驱动机制。

　　(4)加强对极端气候事件以及脆弱生态系统的研究。全球变化背景下极端气候事件的发生日益频繁,但关于生态系统结构和功能对极端事件的响应机制和恢复过程的研究十分缺乏。研究极端气候事件对陆地生态系统的触发、影响和生态系统的反馈机制,能够增强我们了解和预测未来极端气候事件对陆地生态系统过程和服务功能的影响。脆弱生态系统往往是全球变化的启动区和敏感区(如山地、高原、极地、湿地、热带雨林分布区), 利用长期观测、控制实验、模型模拟等手段, 未来需要加强研究生态系统特别是脆弱生态系统内关键生物, 生态系统碳、氮、水循环等关键生态学和生物学过程对极端气候事件的响应, 更准确地评估极端气候事件所造成的生态系统服务功能的丧失, 解析生态系统在极端气候事件干扰后的恢复过程, 更多关注多相态、非对称性、突变等关键环节, 从而揭示陆地生态系统关键过程对极端环境变化的响应和恢复机制。

　　(5)生态系统响应全球变化的过程模拟与未来预测。生物与环境因子通过发生复杂的相互作用, 产生一系列生态学过程, 形成多样化的生态系统功能。因此, 准确模拟生态系统的关键过程对预测我国各类生态系统的功能具有极其重要的意义。如果缺乏对陆地生态系统过程的准确模拟, 人类将难以准确预测气候与海洋等其他系统或圈层的未来动态。近年来, 生态系统过程的区域与全球模拟研究在国际上迅速发展, 这些模型普遍构建于新近发现或发展出的生态系统生态学机理与理论。这种发展态势也使实验生态学与野外生态系统观测获益, 尤其促使实验和观测数据同生态系统模型得到了空前的融合。我国在世界上拥有最丰富的生态系统类型,在生态系统实验与观测方面具有坚实的基础, 但在生态系统过程的模拟与功能预测方面, 则落后于国际先进水平。因此, 结合生态学实验或长期观测资料, 针对各类生态系统尤其是脆弱生态系统或敏感区域(如青藏高原高寒生态系统)开展模拟研究, 将有助于提升我国在生态系统功能的短期预报、中长期预估和科学管理等方面的能力。

　　(6)加强生态系统服务功能可持续性及人地耦合关系的研究。生态系统为人类提供的各种必不可少的服务一直是人类生存和发展的基础。但是, 人类活动和气候变化正在不同时间和空间尺度上对生物多样性、生态系统生产力、水土资源保持、碳汇功能、森林火灾、病虫害等方面产生深刻影响, 并显著改变生态系统脆弱性及稳定性。在此背景下生态系统服务功能的持续降低和退化给学界带来了严峻的挑战。因此, 需要深入探究人类活动和全球变化对生态系统和人类福祉及其反馈关系的影响, 重点关注未来气候变化情形下不同生态系统服务功能的响应与适应, 提高人地关系耦合度, 降低人地耦合系统的脆弱性, 有效适应和减缓全球变化带来的不利影响;为有效加强生态系统管理、保持生态系统健康和维持生态系统服务功能的可持续性提供理论依据。

参考文献：《全球变化与生态系统研究现状与展望》