冰凍圈生態(tài)學(xué)未來發(fā)展趨勢

多尺度融合與多技術(shù)結(jié)合的長期觀測體系與全球共享網(wǎng)絡(luò)?？紤]到冰凍圈生物群落及其棲息地的巨大空間異質(zhì)性，以及冰凍圈對氣候變化的極度敏感性導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)格局、過程與功能的高度時間變異性等，要解答關(guān)于冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)分布格局與功能的現(xiàn)狀和未來趨勢等相關(guān)的關(guān)鍵問題，迫切需要構(gòu)建可以涵蓋所有冰凍圈生境類型及生態(tài)系統(tǒng)類型的長期監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，并形成可融合不同尺度的足夠的代表性樣地。采用統(tǒng)一抽樣設(shè)計、測量方法和分類標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建統(tǒng)一規(guī)范指導(dǎo)下的多尺度融合的長期監(jiān)測體系。利用現(xiàn)有多種先進(jìn)技術(shù)手段，發(fā)展“空、天、地”立體的綜合觀測試驗平臺體系，并實現(xiàn)全球冰凍圈數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)。這就能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)理解冰凍圈不同生態(tài)系統(tǒng)與氣候、冰凍圈要素間密切交互且不斷變化的生物地球化學(xué)和生物物理作用過程。

冰凍圈-生物圈相互作用關(guān)系與機(jī)理。冰凍圈-生物圈相互作用是地球表層多圈層相互作用中最為復(fù)雜的過程，存在多方面未知領(lǐng)域，如明確原有生態(tài)系統(tǒng)隨冰凍圈要素變化而出現(xiàn)類型更替、結(jié)構(gòu)改變等顯著變化節(jié)點及其閾限等。未來首先需要從深入理解冰凍圈主要生境要素變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響機(jī)理出發(fā)，最終實現(xiàn)對冰凍圈-生物圈相互作用關(guān)系與機(jī)理的整體認(rèn)識，包括：積雪變化對生態(tài)系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)和功能的影響，積雪變化對生物地球化學(xué)循環(huán)的影響與反饋；河湖冰變化對湖泊與河流淡水生態(tài)系統(tǒng)的影響，以及對相鄰陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)的級聯(lián)效應(yīng)；氣候變化背景下凍土-植物生態(tài)相互作用關(guān)系與閾值，以及全球變化與凍土-生態(tài)系統(tǒng)演變理論與寒區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)模型等。

冰凍圈生物地球化學(xué)循環(huán)?，F(xiàn)階段冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究主要關(guān)注的前沿問題是土壤異養(yǎng)呼吸的區(qū)分及貢獻(xiàn)、環(huán)境變化下氮素循環(huán)及其對碳循環(huán)的耦合作用、冰凍圈地理過程（如侵蝕）或成土作用（如凍擾過程）的改變對碳循環(huán)的影響等。未來以冰凍圈碳循環(huán)為重點的前沿發(fā)展方向主要包括?4?個方面：冰凍圈碳源匯動態(tài)過程與驅(qū)動機(jī)制；冰凍圈碳-氮生物地球化學(xué)循環(huán)耦合作用；冰凍圈碳循環(huán)的生態(tài)地理過程與凍擾作用，包括河流碳-氮輸移通量的時空動態(tài)與驅(qū)動機(jī)制；區(qū)域或全球尺度碳-氮平衡的關(guān)鍵地理過程及其尺度變異性等。

冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)模擬。現(xiàn)階段一些應(yīng)用較為廣泛的陸地生態(tài)系統(tǒng)模式均在嘗試應(yīng)用于冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)模擬研究中，但對冰凍圈過程考慮過于簡單，基本不能刻畫冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)演變。因此，未來冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)模型，需要加強(qiáng)基于多年凍土區(qū)植被動態(tài)演替機(jī)理的動態(tài)模擬、冰凍圈碳-氮-水耦合循環(huán)過程定量模擬，并將多年凍土區(qū)特殊土壤質(zhì)地及其變化納入生態(tài)系統(tǒng)模式中等。

冰凍圈生態(tài)服務(wù)與生態(tài)安全。冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與格局顯著變化，對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生態(tài)安全有何影響，是冰凍圈生態(tài)學(xué)研究最為薄弱的領(lǐng)域，明顯滯后于其他溫帶、熱帶等區(qū)域的相關(guān)研究，預(yù)料未來這一問題的研究將成為冰凍圈科學(xué)領(lǐng)域的前沿和熱點。應(yīng)著重?5?個方面的研究：冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)形成與穩(wěn)定維持機(jī)制；冰凍圈生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估與模擬；寒區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對冰凍圈變化的響應(yīng)與區(qū)域生態(tài)安全調(diào)控；探索冰凍圈變化下寒區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)維持和生態(tài)安全保障的調(diào)控對策與技術(shù)體系；建立冰凍圈生態(tài)安全維護(hù)管理和保育策略與模式。

（作者：王根緒 中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所研究員、博士生導(dǎo)師；楊燕，中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所；張光濤，中國科學(xué)院海洋研究所；常瑞英，中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所?！吨袊茖W(xué)院院刊》供稿）

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