经典文献 | 生态学研究的全球分布

【摘要】生态学观测的地理环境塑造了生态学理论，但至今仍未有研究探讨生态学研究的全球分布。作者基于10个生态学高被引期刊（American Naturalist, Conservation Biology, Ecological Applications, Ecological Monographs, Ecology, Ecology Letters, Global Change Biology, Journal of Animal Ecology, Journal of Applied Ecology, and Journal of Ecology）在2004-2009年间发表的8040篇陆地生态系统的研究论文（2573个研究地点），量化了生态学研究的全球分布。结果表明全球生态学研究主要集中在保护区、温带落叶林以及富裕国家。即使在人口密集的居住区或农耕区，生态学家也更倾向于在天然（natural）群落开展研究。在生态学经典期刊中出现的这种研究偏倚性可能会限制生态学理论的普适性，也可能阻碍全球75%陆地（人类活动区）的生物多样性保护工作。

【引言】野外研究地点的地理环境极大地影响生态学研究得到的生态模式、过程和动态，甚至会限制生态学“理论”的普适性。以往的生态学研究更多的集中于温带、生物多样性热点地区和远离人烟的地方，这使得生态学研究得到的结论被人们所质疑。虽然近些年来人们已经意识到了城市生态系统的重要性，但有关城市及郊区的生态学研究仍然仅占生态学文献的0.4-6.0%。与当前生态学家关注的区域相比，人类居住区和农耕区占了全球陆地无冰区的75%，并且贡献了近90%以上的陆地NPP。过去也有不少学者基于经验知识对生态学研究全球分布偏倚性提出了批评，但很少有研究对这种偏倚性进行量化评估。对生态学研究偏倚性进行量化是有意义且非常有必要的，主要有三方面原因：1、生态学野外研究是费时且费力的。通过量化生态学研究的偏倚性能够在未来更加高效开展生态学研究；2、生态学知识常被用于确定生物多样性保护的优先级。量化生态学研究的偏倚性对于了解哪些生物群落、区域和景观仍未得到充分研究和低估是至关重要的；3、研究地点的地理分布反映了生态学的学科规范。生态学家对野外地点的选择受到大量财务和制度约束的影响，也受到学科的哲学基础、价值观和历史的影响。

【方法】统计2004-2009年在10本IF>4.5的生态学期刊中发表的8040篇文献，通过逐篇翻阅文献，获取研究区的经纬度信息和研究内容。本研究主要关注的是陆地生态系统野外观测文献，不包含室内试验、模型或水域生态系统研究，同时也剔除了综述类或meta分析的研究，最终从8040篇文献中提取到了2573个野外陆地研究点。查阅文献时，首先对方法部分进行分析，基于每篇文献中的研究地点描述信息，将研究地点分类为“保护区（protected）”、“人口密集区（densely settled）”或“农业/牧区（agriculture/rangeland）”。比如，当研究地点描述中包含详细的地点名称或地理坐标时，可以通过Google Earth和World Database on Protected Areas（www.wdpa.org）查询研究地点所属类别。如果无法确定该研究地点属于哪一类（保护区、人口密集区或农/牧区），则归为unspecified。

此外，作者为了分析生态学研究的全球地理环境，根据1330篇文献中提供的地理坐标或野外站点名称信息从全球数据集中分别获取了各研究地点（1476个研究地点）的潜在生物区系、人口分布、潜在NPP、行政边界以及国民总收入。作者通过以上两步分析主要想验证两个假说：1、生态学研究地点在全球陆地区域是均匀分布的；2、在每个地理类别中有相同数量的研究地点(例如在每个生物群系中进行相同数量的研究)。

【结果】有63%的生态学野外研究地点在保护区内，虽然全球保护区还不到13%的陆地面积；农/牧区面积占了将近45%，但却只有12.5%的研究地点在农/牧区内。人口聚集区面积占6.9%，但在该区域的研究地点占比只有3.9%。在一些unspecified的地点中，有一部分是在森林区域，这些地方很可能也是处于被保护状态，因此在保护区内的研究地点占比大概在63%-84%之间。

在所有的生物区系中，温带森林区的研究地点占比是最高的，大概是预期比例的4倍（欧洲和北美），热带森林区的研究仅占1.7%。荒漠区面积占12.4%，但研究地点占比仅有2.8%。此外，稀树草原（Savanna）、灌丛（open shrubland）和沙漠的研究也明显不足。将观察到的研究分布与在每个生物群系中进行的研究数量相等的预期分布进行比较，无论全球范围如何，温带落叶林地、热带常绿林地和混交林的研究频率约为预期的两倍，而苔原和沙漠是研究最不足的生物群系。此外，大多数研究是在生产力高的地点进行的，大约65%的研究地点都排在前5位。

通过比较地点的分布与人类全球范围预期的分布，我们发现城市的采样频率比预期的高约14倍。相对于它们的全球面积，混合居民点、人口密集的牧场和偏远牧场的研究地点比例更多，而居住牧场和非林地和贫瘠土地的研究则很少。尽管这些结果似乎与内容分析的结果相矛盾，但通过整合两种分析的数据后发现：在按地理坐标分类为密集聚落的研究中，只有19%的研究实际上被作者描述为密集聚落，45%被描述为受保护地点，16%被描述为农田或牧场，20%被描述为森林或开阔地。

利用文献的地理坐标分析发现全球生态学研究主要分布在73个国家。根据无冰陆地面积占比，有9个国家的研究地点比例高于预期：格陵兰(1085×)、哥斯达黎加(49×)、瑞士(47×)、以色列(43×)、巴拿马(33×)、英国(20×)、瑞典(12×)、德国(10×)和美国(5×)。从陆地总面积来看，中东的生态学研究是最缺乏的，其次是非洲、亚洲和南美洲。中美洲的研究是最多的，其次是欧洲和北美。国民总收入低的国家也非常缺乏生态学的研究，而国民总收入高的国家往往有非常密集的生态学研究地点。大约90%的生态学研究是在国民总收入占全球70%~100%的国家内开展的，其中有41%的生态学研究是在国民总收入前五个的国家中进行的，这五个国家分别是：美国、中国、日本、德国和法国。

转自：“生态科研笔记”微信公众号

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