题目:Identification of 100 fundamental ecological questions
期刊:Journal of Ecology
时间:2013年1月
DOI:10.1111/1365-2745.12025
一作兼通讯:William J. Sutherland
机构:Cambridge University
William Sutherland(图源:https://www.zoo.cam.ac.uk/directory/bill-sutherland)
William J. Sutherland,生于1956年,英国剑桥大学动物学系教授,在Nature、Science、PNAS、Ecology Letters、Trends in Ecology and Evolution等国际一流期刊发表论文约600篇,总引用6.2万次,h-index = 117。2013-2015年任英国生态学学会(BES)主席。
2013年是英国生态学学会(British Ecological Society,BES)成立100周年。为此,BES组织了一系列纪念活动。比如,Peter Grubb和John Whittaker编纂了“BES百年最有影响力的100篇生态学论文”。公众号此前对论文进行了汇总,详见:英国生态学百年(1913-2013):BES最有影响力的100篇论文。
William J. Sutherland则领衔一众科学家对基础生态学研究关键性科学问题的评选活动。他们希望以此为契机,梳理生态学研究的现状并对未来的优先性研究进行展望。评选首先由388位参与人提交了754个问题。然后通过反复的讨论、词语重组织、投票等进一步筛选,最终挑选出100个基础的生态学问题。在Journal of Ecology这篇文章中,这100个问题被划分为与7个主题相关的大类。7个主题分别是:生态与演化(ecology and evolution)、种群(populations)、疾病与微生物(disease and micro-organisms)、群落与多样性(communities and diversity)、生态系统及其功能(ecosystems and functioning)、人类影响与全球变化(human impacts and global change)和方法(methods)。
时至今日,其中的一些问题有了显著的进展,比如生态系统恢复力的度量(参见公众号推文:Science | 使用“退出时间”来绝对定量生态恢复力)。而更多的问题,仍然有待探索。重新思考这些问题,或许可以对生态学未来的发展,有一定的助益。(公众号此前的推文,对100个问题中的多个问题有所涉及,由于时间关系,不再一一挑出,感兴趣的读者,可以浏览如下两个推文精选:生态学文献分享2021推文精选;生态学文献分享2020推文精选)
100个问题的翻译版如下,由于水平所限,可能存在问题的地方,加注了英文原词,浏览更多内容,请自行下载原文:https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/1365-2745.12025。
生态与演化(Ecology and Evolution)
1. 栖息地碎片化导致的物种联通减少以及全球化导致的物种联通增多,有哪些演化后果(evolutionary consequences)?
2. 演化对自然界的推列/拓展关系(scaling relationships)的改变有多大?
3. 适应性的局域性如何(how local is adaptation)?
4. 表观变异的生态学起因与后果是什么?
5. 不同水平(基因、个体或集团)的选择作用对生活史演化及种群动态的相对重要性如何?
6. 生活史中性别差异的选择力是什么,其对种群动态的影响是什么?
7. 对于不易界定个体和适合度的生物(如真菌),该如何修改、调整演化与生态学理论?
8. 密度依赖性的强度与形式如何影响种群动态与生活史演化的反馈?
9. 表型可塑性(phenotypic plasticity)如何影响演化路径?
10. 生活史权衡的生理基础是什么?
种群(Populations)
11. 决定物种分布区边缘(range margins)的生态与演化机制是什么?
12. 如何从个体水平的具体过程中得出种群尺度的格局?
13. 物种、种群性状与景观结构如何互作、并决定实际扩散距离?
14. 扩散与运动行为的遗传基础是什么?
15. 位于扩散或休眠分布尾部的个体是否具有独特的基因型或表型?
16. 有机体如何做出运动决策(比如扩散、迁徙、觅食或求偶)?
17. 不同的基本种群动态参数是否会在不同的空间尺度发生可预测的变化,以及这些参数如何共同影响种群的时空动态?
18. 种群动态参数与空间结构如何改变环境随机性对种群动态的影响?
19. 环境随机性和环境变化如何与密度依赖性互作,从而影响种群动态与物种分布?
20. 代际效应(trans-generational effects)对生活史的影响有多大?
21. 过往环境产生的延滞效应(carry-over effects)对个体后期生活史及种群动态的影响幅度与持续性如何?
22. 是什么导致了一些海洋生态系统中存在巨大的招募(recruitment)变异?
23. 生活史性状间的协同变异如何影响其对种群动态的贡献?
24. 直接互作与间接互作在决定某一物种对其他物种的影响时,其相对重要性如何?
25. 个体变异对种群、群落与生态系统动态的重要性如何?
26. 哪些基本种群动态性状决定了自然种群对干扰和扰动的恢复力?
疾病与微生物(Disease and Micro-organisms)
27. 多重感染在疾病动态的驱动作用有多大?
28. 寄生与互利共生在宿主物种多样性的形成与维系中有什么作用?
29. 地下生物多样性多样性如何影响地上生物多样性,以及相反?
30. 微生物多样性与群落及生态系统功能的关系是什么?
31. 大型生物群落的组成与多样性受到其与微生物互作的影响有多大?
32. 植物与土壤之间的生物与非生物反馈在影响植物生长方面的相对重要性如何?
33. 微生物与宿主的共生(symbioses)如何影响消费者与高营养级生物的互作?
34. 在何种生态条件下,寄生生物是种群动态的关键调控者?
35. 大生态格局是否同样适用于大型生物和微型生物,以及同样的格局是否源于同样的过程?
36. 从微生物模式群落中可以学到什么(关于大型群落)?
37. 种内多样性对宿主-寄生生物动态和互利共生互作动态的贡献是什么?
群落与多样性(Communities and Diversity)
38. 如何以物种性状为替代(proxy)来预测营养互作的强度?
39. 简约性状的分布对群落属性及其对环境变化的响应的预测效果如何?
40. 物种性状如何影响生态网络结构?
41. 什么时候(如果可能的话),很多个(难以度量的)弱相互作用的累积效应,将超过少数(容易度量的)强互作用的累积效应?
42. 生态群落中的间接互作有多普遍,重要性如何?
43. 空间与时间上的环境异质性如何影响不同尺度的多样性?
44. 物种丧失如何影响存留物种的灭绝风险?
45. 随机过程与确定过程调控群落多样性与组成的相对重要性如何,该相对重要性如何随生态系统类型而改变?
46. 如何机械地预测某一区域可以共存多少个物种?
47. 局域物种的组成与多样性在多大程度上受到扩散限制和区域物种库的调控?
48. 对于现代生态学过程的形成,生物地理因素与演化历史的贡献是什么?
49. 初级生产者的多样性对更大群落的多样性的影响有多大?
50. 在一个生物入侵普遍存在的世界中,构建法则(assembly rules)是意义是什么?
51. 营养互作与非营养互作决定群落组成时的相对重要性如何?
52. 动态的灭绝-重新定殖平衡(extinction-recolonization equilibria)对破碎化景观中的物种构成有多重要?
53. 什么机制促成了众多生态系统中草本与木本植物的长期共存?
54. 资源脉冲(resource pulses)如何影响资源利用与有机体之间的互作?
55. 稀有物种对生态群落功能有多重要?
56. 多样性与多样化的反馈是什么?
57. 自然植物群落的化感作用(allelopathy)的功能重要性如何?
生态系统与功能(Ecosystems and Functioning)
58. 哪些生态系统更容易抵达临界点,以及原因是什么?
59. 如何识别一个生态系统是否濒于临界点?
60. 哪些因素与机制决定了生态系统应对外界干扰的恢复力,以及如何度量这种恢复力?
61. 哪些生态系统的哪些属性对群落组成的变化最为敏感?
62. 生物多样性变化如何影响和改变生态系统功能?
63. 不同组织层次(如基因,物种丰度,功能多样性等)的生物多样性对生态系统功能的相对贡献如何?
64. 海洋、淡水与陆地生物区系的生态系统与动力学之间的共性是什么?
65. 生态互作网络的结构如何影响生态系统的功能与稳定性?
66. 空间结构如何影响生态系统功能,以及如何整合尺度内与尺度间以评估生态系统功能?
67. 氮、磷以外的其他养分(如铁)如何影响生态系统的生产力?
68. 生物入侵与本地物种的丧失对生态系统属性的变化有多大影响?
69. 有没有一些具有显著的全球重要性、但是仍然鲜有研究的生态系统?
70. 在随机或者定向的环境变化背景下,哪些物种(如果有的话)在功能上是冗余的?
71. 迟滞(hysteresis)是生态系统的例外还是常态?
72. 是否能够基于物种性状来预测生态系统对环境变化的响应?
人类影响与全球变化(Human Impacts and Global Change)
73. 灭绝债务(extinction debt)的量级有多大,以及何时可以偿还?
74. (自然)从人类的开发利用中恢复,以及响应其他形式的放松选择(relaxed selection)中,演化(evolution)扮演着何种角色?
75. 捕获(harvesting)对生态系统结构及动力学的间接效应是什么?
76. 同处变化的气候中,地球生态系统与大气的主要反馈与互作是什么?
77. 海洋与陆地碳汇的未来量级的关键决定因素是什么?
78. 大气变化将如何影响陆地生态系统的初级生产力?
79. 海洋酸化将如何影响海洋生态系统的初级生产力?
80. 气候变化将在多大程度上导致食物链的解耦联(uncouple)?
81. 自然群落将如何响应频率不断增大的极端气候事件?
82. 面对快速的环境变化,物种选择适应、改变分布区还是走向灭绝的决定因素是什么?
83. 是什么决定了物种分布响应气候变化的速率?
84. 在多大程度上,可以将古生态学分布区外推、以理解21世纪物种分布区的变化?
85. 在何种情形下,景观结构(如廊道)将显著影响物种的分布与数量?
86. 生物地理屏障的破坏(breakdown of barriers)对持久的局域多样性变化有多大影响?
87. 种间互作如影响物种对全球变化的响应?
88. 世界范围内顶级捕食者的减少,对生态系统的影响是什么?
89. 更新世巨型动物群的灭绝给现代生态系统留下的遗产是什么?
方法(Methods)
90. 其他学科有哪些待开发的理论可以用于指导生态学研究,以及生态学的哪些理论可以指导其他学科的研究?
91. 怎样才能更好地开发和利用经验的模型系统来帮助理解自然系统?
92. 过去的生态学预测有几多成功,以及原因是什么?
93. 已发表的生态误差(ecological errors)的本质是什么,以及这些误差如何影响学术理解与政策?
94. 发表偏差(publication bias)如何影响我们对生态学的理解?
95. 什么样的新技术最能推动我们对生态学的认识?
96. 怎么做才能结合多尺度、多类型的监测以做出稳健的生态学推断(ecological inferences)?
97. 被广泛研究的生态学格局(如物种-多度分布,物种-面积关系等),在多大程度上仅仅是统计推断的结果、而非真正的生态学过程?
98. 判别生态变化的幅度与方向,最合适的基线(baselines)是什么?
99. 基于观测过程的模型反馈,在多大程度上可以提高我们推测(infer)生态过程的能力?
100. 如何将人类行为与生态动力学之间的反馈纳入生态学模型?
转自:“生态学文献分享”微信公众号
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