生态学的大难题

刚刚起步的美国国家生态系统观测网络面临严酷现实

—Science对美国国家生态观测网（NEON）的报道

Jeffrey Mervis撰文

十几年前，生态学家Scott Ollinger帮助启动了美国生态学向大科学进军的最重要尝试。他和其他研究人员一同将美国国家科学基金会（NSF）欲建立监控环境变化的美洲大陆观测台的梦想变成具体规划。由此出现的是美国国家生态观测网（NEON）——一连串独特的、散布在从阿拉斯加到波多黎各的100多个数据采集站。

因此，当2013年NEON为Ollinger提供了监管该网络预期获得的关于气候、土地使用、生物多样性和入侵物种长期变化的大量数据，他激动不已。Ollinger在新罕布什尔大学的职位安排了3年的休假。随后，他匆匆赶往位于科罗拉多州博尔德的NEON总部。

然而，Ollinger尚在途中时便获悉，为NEON支付经费的NSF搁置了为开始运行一些新建站点而最初划拨的1.11亿美元资助。他说，这意味着“我在抵达的当天基本上就被解雇了”。

这一令人不安的消息是随后到来的更坏消息的前兆。尽管身为观测台主任的Ollinger有着醒目的头衔，但他发现在NEON如何建设或者不断壮大的科研人员队伍的日常活动方面几乎没有影响力。他回忆说，很快，“我努力作出但又被否决的决定数目达到了一个我感觉自己已无法胜任的点”。不到一年后，感到失望透顶而又无能为力的Ollinger回到了家中。

Ollinger的经历反映了自诞生起便困扰着NEON的管理问题，以及该项目和最终利用其数据的科学家共同体之间的紧张关系。刚刚过去的这个夏天，这些问题产生的恶果开始显现出来。

项目突然缩减

8月3日，NSF突然宣布缩减项目规模，以试图防止在4.34亿美元建设预算的基础上预计出现的8000多万美元经费超支。9月8日，管理该项目的非营利性机构——NEON有限公司解雇了首席执行官（CEO）Russ Lea。Lea曾是林学家和高校管理者，而这是在NSF生物学理事会会长James Olds要求该公司修正“领导层面的缺陷”后作出的决定。没过多久，Olds告诉一个正在调查究竟什么地方出了错的国会委员会，如果NEON有限公司表现欠佳，NSF将考虑替换掉它。

NSF官员表示，NEON的处境是由获得必需的建站许可所带来的持续困难，以及建设NEON传感器面临的技术挑战促成的。其中，一些传感器采用了新方法收集数据。NEON的支持者认为，NSF建造的其他大型、复杂科学项目在规模和领导阶层方面均经历了阶段性变化，特别是在它们从建设转向运营阶段时。Olds表示，由于NEON的复杂性和独特性，它尤其具有挑战性。

不过，NEON内外的科学家都认为，该项目的不幸要更加严重。他们指向了NSF、NEON有限公司和科研界之间的长期不和。比如，Ollinger是自2007年起担任然后离开NEON最高科学领导职位的5位研究人员之一。刚刚过去的这个春天，NEON首席科学顾问团的成员甚至考虑集体辞职。

目前，随着NEON的重组，对其爱恨交织的科学家表示，NSF和NEON有限公司需要迅速扭转局面。“我祝他们好运。”曾在本世纪初作为NSF项目经理帮助NEON落地的新墨西哥大学植物生物学家Scott Collins说，“他们需要觉醒，改变NEON的运营方式，并且获得项目背后的科研界的支持。”在Collins看来，NSF在基础设施方面投入了大量资金，“如果NEON失败了，生态学将不会再获得其他机会”。

溪流观测遭搁置

NEON的规划者花费了10年的时间和数次尝试，才勾画出一幅被NSF监管机构和国会认可的蓝图。最终规划提出，将美国划分为20个生态区域，其中每个区域将拥有两个布满标准化传感器和采样地点的核心观测站。一个核心站点将聚焦诸如森林或草地等陆地生态系统，另一个则关注水生环境，比如溪流或湖泊。此外，这些区域将支持研究人员能在NEON预期运行的30多年间多次移动的56个可再定址站点。最初的规划还包括一项名为STREON（溪流试验性观测网络）的长期试验。STREON将通过在10个站点添加营养成分——磷酸盐和氮——并且移除一些生物体，模拟水生生态系统中突然的环境变化。

NEON将会在几十个陆地和水体站用一套标准的自动设备和数据采集方法，监测长期的、大陆趋势的气候、土地利用、生物多样性和外来物种入侵。核心站计划运行30年以上，可移动站将会每8-10年移动一次。站的大小是变化的，最大的是500km²横穿大黄石生态系统。

自2011年起，项目管理者完成了48个站点的建设工作——不到最初规划中的一半，并且花掉了NEON建设预算的约三分之二。最新的规模缩减保留了40个核心站点，但从56个可再定址站点中去掉了15个，包括7个专门用于研究城市生态系统的站点。NEON还突然中断了两类地面仪器的建设：测量氮氧化物和甲烷通量的传感器以及采集地面根部生长视频的光纤电缆。同时，它放弃了STREON试验，尽管NSF官员强调，他们将在另一个由NSF资助的项目中欢迎类似STREON的新提议。

对于水生科学家来说，STREON的失去是一次最新的失败。长久以来，他们一直对NEON忽视河流和湖泊站点的建设颇为不满。今年6月，一些著名科学家向NEON请愿，希望在完成水生观测台上投入更多资金。感觉到STREON面临被砍掉的风险，他们还要求任何想放弃STREON的决定必须同其协商。

NEON管理者断然拒绝了两个请求，并且表示，“我们不能让观测台一个组成部分的优先级高于其他部分。”不过，组织了上述请愿并且支持STREON建设的堪萨斯州立大学生态学家Walter Dodds认为，此次规模缩减就是这么做的。“对于水生学家来说，这真是个可怕的消息。”

仍须多方面弥补

尽管存在很多问题，但NEON取得了相当大的进展。管理者表示，今年8月，15个区域中的33个站点已准备运行。据Lea预测，到明年9月，目前规划的81个站点将具备超过60%的最终运行能力。他介绍说，最终目标是“到2017年，具备100%的运行能力”。

不过，达到100%的运行能力将要求NEON完全解决长期存在的许可问题。NEON并未拥有任何站点，因此在它开展任何工作前，必须获得土地拥有者的许可，无论是联邦或者州立机构，还是非营利性环保组织、高校或者个人。同时，开工建设不得不经历很多次环境评审。这些流程花费的时间超出了任何人的预期。“和最初的想法比，我们需要多经历可能5～10次许可。”Lea表示，“这对时间和资源来说都是巨大的浪费。”

NEON核心陆地站布满传感器的观测塔，靠近维吉尼亚州弗兰特罗亚尔

尤其是STREON带来了NEON从未清除的更高许可障碍。“把污染物放入一个溪流分支中30年，对于大多数人来说是一件很难忍受的事情。”Lea介绍说。

NEON官员还不得不处理从当地居民抗议到最终令波多黎各一个城市站点“流产”的两起谋杀案的一切事情。在夏威夷和阿拉斯加，许可过程一直悬而未决，以至于今年夏天NSF官员提议在NEON中放弃这两个州和波多黎各。科学家作出惊恐的反应，并且指出，仅夏威夷就提供了NEON站点中25%的气候多样性。而且，这3个站点使受到监控的生物多样性数量翻番。在服务于NEON的NSF长期项目经理Elizabeth Blood看来，这个想法只是一次试探舆论的行动，并且最终被放弃。

科罗拉多州大学土壤科学家、临时代替Lea任NEON有限公司CEO的Eugene Kelly表示，此次规模缩减为外界科学家提供了重新融入该项目的宝贵机会。8月，美国生态学会发表了一份来自16位现任和卸任会长的支持信。他们写道：“我们对从NEON中可能出现的新科学保持着兴奋”，并且希望NSF和NEON有限公司“重新和生态学界建立联系”。

不过，NEON董事会主席James Collins承认，该项目曲折的历史意味着还有很多方面需要弥补。“它仍需要向全社会证明自己。”

说明：

文章刊登在2015年9月24日Science杂志，DOI: 10.1126/science.aad4620，Ecology’s megaproblem—Fledgling national observing network faces harsh realities

http://specialprojects.sciencemag.org/neon/

译文转自2015年11月30日《中国科学报》第3版 国际http://news.sciencenet.cn/html/shownews.aspx?id=332825