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区域生态学

/regional ecology/
最后更新 2024-12-14
浏览 358
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研究区域内部生态结构、过程和功能及其相互关联,以及区域间生态要素耦合和相互作用机理的学科。

英文名称
regional ecology
所属学科
生态学

作为新兴的生态学分支学科,区域生态学源于地理学中的“区域”和生态学中的“生态学”。生态系统生态学景观生态学区域地理学为区域生态学研究提供了基本理论和方法,区域生态学的发展则拓展了生态学的学科内涵,丰富了生态经济学和区域地理学等学科的研究内容。随着经济社会的发展,区域的内涵已不仅仅是空间上的概念(地球表面的地域单元),而是更多地强调不同地域之间因某种联系而形成的共同体,区域生态学中的“生态学”内涵也已经超越了其起源时的生物学范畴。区域生态学已发展成为一门综合研究生物、环境、资源及人类相互作用的基础性和应用性学科。

区域生态学源自美国学者J.H.布朗1989年发表的文章和1995出版的《宏生态学》专著中的“宏生态学(macroecology)”一词,初始定义为研究大时空尺度下不同物种之间的食物和空间分配规律的学科,空间尺度包括地区、国家甚至全球。因其研究尺度与地理学中“区域”所包含的尺度近似,故也将“macroecology”翻译为“区域生态学”。区域生态学产生之初,存在着与生物地理学是否相似的争议。2002年,《自然》(Nature)杂志上曾就两个学科的关系展开讨论。多数科学家认为,从学科的产生、发展和研究范畴来看,二者既有联系,又有区别,是两个不同的学科。生物地理学主要致力于描述和解释物种的分布格局,并不针对区域生态问题开展研究;而区域生态学不仅研究物种的分布格局,还要探寻区域自然生态系统结构、过程和功能的客观规律和基本原理。

在西方,区域生态学侧重于研究大尺度生态空间格局、物种分布、物种多样性的纬度梯度、外来物种入侵等生物保护问题,以及下垫面异质性与区域碳循环关系、区域碳足迹和气候变化对生态系统的影响等。在中国,由于资源环境压力较大,区域生态学研究更关注解决经济发展过程中的生态环境问题,如区域生态安全格局构建、生态资源配置、产业优化布局等。马世骏、王如松等提出复合生态系统理论与城市生态调控方法,傅伯杰、欧阳志云、陈利顶等开展了流域生态演变机制与修复机理、城镇化与生态安全演变等研究。高吉喜及其团队多年来从事区域生态学基础理论与实践研究,于2015年出版了中国第一本区域生态学专著《区域生态学》,系统阐述了区域生态学学科理论体系,并初步建立了区域生态学研究方法体系,标志着中国区域生态学研究逐步走向成熟。

区域生态学作为一门新兴交叉学科,研究目标是实现人与自然和谐共存、区域与区域之间协调发展,主要研究内容包括三方面。

包括:①生态域研究。研究由生态供体和生态受体通过生态介质共同组成的生态域的结构、过程和功能耦合机制,进一步探索生态域、生态供体、生态受体、生态介质等概念的内涵和特征。其中,生态供体是指提供生态服务的生态功能体,生态受体是指接受生态功能的生态功能体。②生态供体与生态受体地-地空间耦合机制研究。研究生态供体区与受体区的生态联系,分析生态供体与受体之间生态要素的相互依存、相互影响关系,研究两者间的相互作用和耦合度。③生态供体与生态受体人-地关系耦合机制研究。主要研究生态域内的生态承载能力,人居、产业生态适宜性,评估资源环境禀赋与经济社会发展的协调性,分析生态域内的人-地关系及其耦合度。

包括:①研究生态域的生态格局、过程、功能,识别生态域内生态要素、生态系统和生态功能体的分布格局;研究特定时空尺度下生态功能体类型的齐全性和相互间的配置格局,生态功能体的完整性与稳定性。②界定生态过程的连续性及其判别方法;研究生态域内物质和能量的迁移、积累与转化特征,分析区域生态联系与生态资产流转规律。③研究基于特定生态格局和过程下的生态功能及其生态系统服务供给能力;分析保障生态安全前提下的生态产品供给方式和途径。④分析生态域内生态格局、过程、功能三位一体关系,包括格局变化对生态过程的影响机制,生态过程塑造生态格局的动因与驱动原理,生态格局对生态过程变化的响应机理,生态格局、过程和功能的相互作用机制与协同效应;研究生态域内生态格局完整性、过程连通性、功能匹配性的建设机制与途径。

包括:①研究生态系统服务及产品流转过程,包括生态系统服务与产品流转类型及特征判别、流转过程驱动因素及阻力因素分析。②生态系统服务及产品流转规律与定量模型构建,主要研究各种生态域内或生态域之间生态系统服务和生态产品的流转规律、流转方向,研究如何构建生态模型定量化分析生态系统服务和生态产品的流转量和流转机制,解析各类生态供体与生态受体间的生态系统服务及其支撑能力。③基于区域生态系统服务及产品流转的生态补偿机制,分析生态补偿的主体和客体,剖析区域生态系统服务及产品流转成本,制定相应的生态补偿价值核算模型与标准,确定基于生态系统服务流转的生态补偿价值,制定合理化的生态补偿途径模式与方式。

为了揭示生态供体与生态受体地-地矛盾和人-地矛盾的产生机理,解决区域性生态环境问题,区域生态学重点采用地理信息系统、遥感和全球定位系统(3S技术)分析方法,野外观测-室内模拟集成方法,模型模拟方法等开展研究。

利用遥感(RS)的大尺度空间数据获取能力、全球定位系统(GPS)的定位功能以及地理信息系统(GIS)的强大分析功能,实现大尺度区域生态要素、地理数据、土地覆被、经济社会统计数据的融合与分析,从而定量化评估诊断区域生态格局、过程、功能三位一体关系,评估生态供体-受体耦合关系,以及区域人居环境、产业结构和产业布局适宜性等。

建立大尺度野外生态观测样地,监测区域生态环境质量、结构、功能变化,通过野外观测,并结合必要室内模拟分析,识别、诊断区域主要生态问题;同时,可与遥感手段相结合,构建天地一体化生态系统监测体系,认识区域生态系统在物质循环、信息交换、能量传递方面的特征规律。

基于野外试验数据与不同尺度的遥感融合数据,利用梯度分析、空间可达性分析等方法,分析生态域内不同生态功能体之间的空间格局与耦合关系,模拟建立生态供体-生态受体空间耦合关联模型,定量分析生态过程中物质与能量的迁移与转化规律,评价生态供体发挥的生态功能和生态受体获得的生态效益;集成多目标决策支持系统、投入产出模型、情景分析方法,模拟建立自然生态与经济社会耦合模型,评估生态保护建设对区域经济社会的支撑作用,分析人类活动对区域的生态影响。

区域生态学基础研究还不够深入,相关理论和方法体系有待进一步完善,真正能够融合生态学、经济学与社会学的技术模型还不成熟。针对区域生态结构完整性、过程连续性、功能匹配性的综合性定量化研究成果很少。未来区域生态学将呈现出以下发展趋势:①研究视角将更偏向系统、整体和综合,生态学与经济学、社会学的融合正在成为新方向。②研究目标由机理研究转向服务于可持续发展,直接服务于经济、社会发展和国家利益。③研究内容侧重理论探索和实际问题解决,面向解决人类生存与发展的科技需求。④研究尺度上,针对区域甚至全球的大尺度研究将逐渐成为热点。

  • 高吉喜.区域生态学.北京:科学出版社,2015.
  • BROWN J H.Macroecology.Chicago:University of Chicago Press,1995.
  • BLACKBURN T M, GASTON K J.Macroecology is distinct from biogeography.Nature,2002,418:723.
  • BROWN J H.Macroecology: progress and prospect.Oikos,1999,87:3-14.
  • BROWN J H, MAURER B A.Macroecology: the division of food and space among species on continents.Science,1989,243:1145-1150.

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