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 国际前沿
中国生态系统研究网络在知识创新工程中将发挥更大的作用
关键字:生态系统,知识创新   时间: 2003-04-15  点击率: 844124
  摘 要: 近几十年来,由于人口迅速增加、经济飞速发展,以及人类对自然资源的掠夺式经营,在全球范围内使得生态系统退化及生存环境恶化,造成了毁林、水土流失、荒漠化、洪涝灾害、水体富营养化及物种的消失甚至绝灭等一系列十分严重的生态灾害,这已成为威胁人类生存及社会经济可持续发展的关键因子。因此,资源和环境问题已经成为全世界所共同关注的热点问题。
1 建设目的

近几十年来,由于人口迅速增加、经济飞速发展,以及人类对自然资源的掠夺式经营,在全球范围内使得生态系统退化及生存环境恶化,造成了毁林、水土流失、荒漠化、洪涝灾害、水体富营养化及物种的消失甚至绝灭等一系列十分严重的生态灾害,这已成为威胁人类生存及社会经济可持续发展的关键因子。因此,资源和环境问题已经成为全世界所共同关注的热点问题。

为了对生态系统和环境的变化状况进行监测,进而寻求解决资源和环境问题的途径和方法,上世纪70年代末,一些国家、地区、国际组织或重要的国际合作项目,已建立了90多个以监测和解决资源和环境问题为目标的生态环境监测或研究网络。在国家尺度上有美国长期生态研究网络(US LTER Network)和英国的环境变化监测网络(ECN);全球尺度上有全球陆地观测系统(GTOS)、全球气候观测系统(GCOS)和全球海洋观测系统(GOOS)等。它们都已经在了解资源环境问题和促进生态学发展方面发挥了重要作用。

上世纪80年代以来,一方面由于地球系统科学的出现与发展,特别是国际地圈--生物圈计划(IGBP)的提出与实施;另一方面,由于日益严重的全球性资源、环境问题所造成的压力,使生态学家们提出了以从事长期、大地域尺度生态学监测和研究为目的的国家、区域乃至全球网络研究的议题。就是在这种背景下,中国科学院开始筹建中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network CERN)的工作。

2 发展历程及目标、任务

1986年召开的中国科学院第一次野外观测试验站工作会议明确了野外台站在促进学科发展和服务于经济建设方面的作用和地位。会议要求贯彻“开放、联合”精神,加强综合试验研究,建立仪器设备的定期维修和标定制度,保证各项观测试验数据和资料的规范化、标准化。这次会议对于野外站建设和工作的制度化、规范化和标准化起到了十分重要的促进作用,为开放制度的建立和CERN的建立奠定了良好的思想基础。

1988年开始,中国科学院从已有的100多个定位研究站中,选出条件较好的农田、森林、草原、湿地、荒漠、湖泊和海洋生态系统定位研究站29个,并建立水分、土壤、大气、生物和水域5个分中心以及1个综合研究中心,组成了中国生态系统研究网络(CERN)的基本框架。

与其它网络相比较,CERN的设计有如下特征:在整个网络的目的性方面,强调网络的整体性和总体目标,强调直接报务于解决社会、经济发展与资源、环境方面的问题;在观测方面,强调观测仪器、设备和观测方法的标准化,以便取得具有可比性的数据;在数据方面,强调数据格式的统一和数据质量的控制、数据共享和数据的综合分析;在研究方法上,强调包括社会科学在内的多学科参与的综合研究,强调按统一的目标和方法进行的,有多个站参与的网络研究。该网络的建设工作采取了“自上而下”的途径。在网络总体设计期间,曾通过国内、外专家的多次评议,他们肯定了该设计的先进性和可行性,这为CERN的总体目标和各项任务的实现奠定了可靠的基础。
中国生态系统研究网络(CERN)于1988年正式成立,隶属于中国科学院。在国家“八五”大中型建设项目和世界银行贷款的支持下,完成了信息系统、技术系统、基础设施建设任务。CERN各站和中心的仪器、设施、工作和生活条件大为改善。目前,CERN各生态站已经具备了对大气、土壤和水分等环境因子,以及对生态系统的结构、能量流动、物质循环及其动态特征进行野外观测和试验的能力;具备了在绝大部分野外站和全部中心之间以及与国内外其它计算机网络之间进行通讯和数据交换的能力;拥有一批试验室、计算机房和生活用房,以及道路、围栏、晒场、水井等试验区辅助设施。

2002年3月底,CERN生态网络共有科研人员627人,分为研究队伍、监测与技术队伍两大类,其中研究人员396人,占63.2%;监测人员231人,占36.8%
CERN分别于1993年、1997年代表我国以创始成员的身份,加入国际长期生态研究网络(ILTER Network)、全球陆地观测系统生态网络(GTN-E)。中国的CERN与美国的LTER和英国的ECN并称世界三大生态网,是亚洲最先进的国家生态网。

CERN的长期目标是:以地面网络式观测、试验为主,结合遥感、地理信息系统和数学模型等现代生态学研究手段,实现对我国各主要类型生态系统和环境状况的长期、全面的监测和研究,为改善我国的生存环境,保证自然资源的可持续利用及发展生态学做贡献。

它的具体任务是:按统一的规程对我国主要类型农田、森林、草原、湖泊和海洋生态系统的重要生态学过程和水、土壤、大气、生物等生态系统的组分进行长期监测;全面、深入地研究我国主要类型生态系统的结构、功能、动态和持续利用的途径和方法;为各站所在的地区提供自然资源持续利用和改善生存环境的优化经营样板;为地区和国家关于资源、环境方面的重大决策提供科学依据;积极参与国际合作研究,为认识并解决全球性重大资源、环境问题做贡献。

CERN的建立是野外站建设工作的一次飞跃,它克服了单站监测和研究的局限性,使得在我国开展生态学对比研究成为可能,能够为国家的宏观决策提供更全面、系统的科学数据。

3 目前的主要工作及成果

较为圆满地完成各项建设项目的基础上,CERN的工作已全面展开,并已在以下几个方面取得了重要进展:

监测我国环境和主要类型生态系统的重要生态过程的变化状况,是中国科学院生态网络的主要任务之一。中国生态系统研究网络各生态站从1998年已经开始全面、系统地采集、传输和积累数据,从而为监测和研究生态系统及环境的动态和生态系统优化管理示范工作奠定了坚实的基础。

中国生态系统研究网络已经在生物个体、种群、生态系统、景观、区域,乃至更大空间尺度,以及数年和数十年等不同空间和时间尺度上开展研究工作。为开展对生态系统的结构(水平结构、垂直结构和营养结构等)、功能(能量流动、水分循环和养分循环等)和动态(季相动态和系统演替等)创造了有利条件。

各生态站对生态系统进行优化管理和经营示范工作得到了加强,从而对促进各生态站所在地区农业的发展,发挥了非常重要的作用。中国科学院在资源环境领域获得的两个国家科技进步特等奖?D包兰线沙坡头地段铁路治沙防护体系的建立(1988年)、黄淮海平原中低产地区综合治理的研究与开发(1993年),主要是基于沙坡头站、封丘站、禹城站等野外台站的监测、试验、研究和示范工作。

通过中国生态系统研究网络建设项目的实施,以及同时开展的观测研究和示范项目,培养出了一大批跨世纪的学术带头人和业务骨干。“九五”期间,培养硕士343人,博士246人,博士后34人,吸引百人计划人才11人。他们将是我国未来生态学、环境科学和自然科学发展的中坚力量。

中国生态系统研究网络以网络为单位,自1989年以来,争取到中国科学院重大和院特别支持项目3项和国家重大基金2项;在网络所属各生态站中,有一批分别是国家攀登计划或国家农业攻关项目(如黄土高原、黄淮海、松嫩平原和南方红黄壤地区等)的重要试验、研究和示范基地;所有的站都争取到一大批国家基金面上项目和地方委托项目。“九五”期间,CERN各站、分中心和综合中心共承担各类项目579个,争取经费2.03亿元。

中国生态系统研究网络成立十余年来,发表了大量具有较高水平的研究论文并获得国家各种奖励。 2002年底初步统计,共发表SCI论文175篇、EI论文49篇、国内核心期刊论文886篇、一般学术期刊论文270篇,合计1380篇;获得国家二等奖10个、省部级一等奖26个、省部级二等奖49个,合计85个。

CERN目前已与世界上重要的生态网络,如全球陆地观测系统(GTOS)、国际长期生态研究网络(ILTER)、美国长期生态研究网络(USLTER)、英国环境变化监测网络(ECN)等建立了长期稳定的合作关系。CERN已经成为全球生态网络的一个重要组成部分。第五届亚太地区长期生态系统研究网络区域会议和ILTER 2003年年会将在中国北京召开。

4 未来的展望

科技部从1999年开始,开展国家重点野外试验(台)站试点工作,从中国科学院、农业部、国家林业局、地震局、气象局、测绘局和海洋局等7个部门的众多野外台站中遴选出25个台站(分属生态、环境、地球物理、农学、测绘、遥感等领域)作为首批试点站。

CERN已有8个站进入国家重点站序列,今年还有3个站即将进入国家重点站序列。科技部原则同意中国科学院的中国生态系统研究网络(CERN)整体进入国家重点野外台站试点站行列。CERN为将来建立国家层次的生态网络奠定了坚实的基础。

中国生态系统研究网络,将通过推广和应用已有的成果和技术,建立高产、高效、多功能和可持续生态系统的经营示范样板,主要在区域层次上对发展农业和生态环境建设做出积极贡献。这将对于保证我国21世纪的食物安全和生态环境的改善具有重要意义。

中国生态研究网络主要以生态站为基地,以我国主要生态类型农田、森林、草地、沙漠、湿地、湖泊和海湾为对象,开展生态系统结构、功能和动态方面的长期综合性研究,这将极大地推动我国生态学、资源科学、环境科学和其他相关学科的发展。

由于全球性资源环境问题的存在和发展,目前已经有90多个不同空间尺度和不同观测研究对象的生态网络。与其他网络相比较,中国生态网络工程是目前组织得最好,一次性投入最多的一个网络,已被国际间公认为“样板”,并给予了极高的评价。中国生态研究网络已成为全球生态网络的一个重要组成部分。这将为中国学者更多地参与全球性资源环境问题的研究,从而为认识和解决全球性资源环境问题做出贡献奠定基础。

为了进一步加强和完善中国生态系统研究网络建设,中国科学院2002年启动了CERN二期建设项目。其目的是加强和完善CERN现有的29个生态站、5个分中心和1个综合中心的建设,同时,增补7个生态站进入CERN,使CERN覆盖我国主要生态类型区,成为代表我国(国家级的)、达到国际先进水平的生态监测与研究网络,为生态学研究、全球变化研究提供长期、系统的科学数据,为我国生态与环境保护、资源合理利用和国家可持续发展提供科学的决策依据和科技支撑。

( 中国生态系统研究网络 综合研究中心 于贵瑞,梁飚 )


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