本文轉(zhuǎn)自微生態(tài)與微進(jìn)化

基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)研究充滿樂趣，并且是自然世界管理的重要理論工具。2013年英國生態(tài)學(xué)會創(chuàng)立100周年時(shí)，為了展望未來的工作重點(diǎn)，曾向全球生態(tài)學(xué)家征集并總結(jié)了100個(gè)最重要的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)問題。這些問題涵蓋了生態(tài)與進(jìn)化、氣候變化等各個(gè)方面，同時(shí)揭示了一些新興的領(lǐng)域，例如微生物與人類疾病、城市化等人類活動對生態(tài)的影響。近些年隨著生物技術(shù)尤其是測序技術(shù)的進(jìn)步，生態(tài)學(xué)研究突飛猛進(jìn)。那么這100個(gè)問題當(dāng)中哪些問題獲得了突破？哪些問題仍然難以解決？未來生態(tài)學(xué)家的工作重點(diǎn)應(yīng)集中在哪些方面？

生態(tài)學(xué)的基本目標(biāo)是增進(jìn)對生物體與生物和非生物環(huán)境相互作用的理解，而不是解決特定的社會、保護(hù)或經(jīng)濟(jì)問題。因此，這100個(gè)問題根據(jù)對生態(tài)科學(xué)的重要性而篩選出來，列出了生態(tài)學(xué)面臨的一系列重要問題，重點(diǎn)放在基礎(chǔ)科學(xué)上。下面我們回顧這100個(gè)最重要的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)問題。

1. 人類活動可能導(dǎo)致生境破碎化使物種之間聯(lián)系減少，而全球化則使物種之間聯(lián)系增多，這兩者會產(chǎn)生什么樣的進(jìn)化后果？

2. 進(jìn)化多大程度上能夠改變我們在自然界中看到的生物個(gè)體的比例關(guān)系？

3. 物種適應(yīng)有多大的局域性（因棲息地而不同）？

4. 表觀遺傳變異的生態(tài)學(xué)因果是什么？

5. 基因、個(gè)體、團(tuán)體上不同水平的選擇對生活史進(jìn)化以及造成的種群動態(tài)變化的相對貢獻(xiàn)是多少？

6. 什么選擇壓力導(dǎo)致了生活史中的性別差異？這些選擇壓力對種群動態(tài)造成的后果是什么？

7. 對于像真菌這樣很難定義個(gè)體和適應(yīng)性的生物，生態(tài)和進(jìn)化的理論應(yīng)該怎樣修改？

8. 密度制約的力量與方式是如何影響種群動態(tài)與生活史進(jìn)化之間的反饋的？

9. 表型可塑性是如何影響物種進(jìn)化軌跡的？

10. 物種生活史權(quán)衡取舍的生理學(xué)基礎(chǔ)是什么？

11. 控制物種分布范圍的生態(tài)與進(jìn)化機(jī)制是什么？

12. 如何將個(gè)體水平的詳細(xì)生命過程上升到種群模式？

13. 物種、種群特征和地理環(huán)境如何相互作用來決定個(gè)體間散布的間距？

14. 物種散居和遷徙行為的遺傳基礎(chǔ)是什么？

15. 散居在棲息地最外圍或者休眠時(shí)間與整體情況不同的個(gè)體，是否具有獨(dú)特的基因型或表型？

16. 生物體在散居、遷徙、覓食、尋找配偶過程中如何做出行動決策？

17. 不同空間尺度上種群數(shù)量水平的變化是否可預(yù)測的？空間尺度與種群數(shù)量水平是如何共同影響種群的時(shí)空動態(tài)？

18. 種群數(shù)量和空間結(jié)構(gòu)是如何修正環(huán)境隨機(jī)性對種群動態(tài)的影響？

19. 環(huán)境隨機(jī)性與環(huán)境變化是怎樣與密度制約相互作用來形成種群動態(tài)變化與物種分布的？

20. 生活史中的跨代效應(yīng)例如母體效應(yīng)多大程度上影響種群動態(tài)變化？

21. 物種曾經(jīng)的環(huán)境經(jīng)歷對隨后的個(gè)體生活史以及種群動態(tài)變化產(chǎn)生的延滯效應(yīng)的數(shù)量級與持續(xù)時(shí)間是多少？

22. 在一些海洋生態(tài)系統(tǒng)中什么造成了巨大的種群增長變化？

23. 生活史特征間的協(xié)方差（相關(guān)性）如何影響種群動態(tài)變化？

24. 當(dāng)測定一個(gè)物種對另一個(gè)物種的影響時(shí)，直接的（掠食、競爭）與間接的（誘導(dǎo)行為改變）交互的相對重要性是多大？

25. 個(gè)體變異對種群、群落以及生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化有多重要？

26. 什么種群特征決定了其受到干擾后的恢復(fù)能力？

27. 多重感染在驅(qū)使疾病動態(tài)變化中有多重要？

28. 寄生者與共生者在產(chǎn)生與維持宿主多樣性中扮演什么角色？

29. 地下生物多樣性與地上生物多樣性是如何相互影響的？

30. 微生物物種、功能、基因型的多樣性與群落和生態(tài)系統(tǒng)功能執(zhí)行的關(guān)系是什么？

31. 微生物的交互作用多大程度上影響宏觀生物群落組成與多樣性？

32. 植物與土壤之間的生物、非生物的反饋哪一個(gè)對影響植物生長更重要？

33. 微生物與宿主之間的共生關(guān)系會如何影響宿主與其掠食者及更高營養(yǎng)級的相互作用？

34. 在什么樣的生態(tài)環(huán)境中寄生蟲是調(diào)控群落動態(tài)變化的關(guān)鍵因素？

35. 適用于宏觀生物的宏觀生態(tài)學(xué)模式是否可以適用于微生物？引起該模式的生態(tài)學(xué)過程是否相同？

36. 微生物群落模型對于了解宏觀群落模型有何幫助？

37. 種內(nèi)多樣性是如何作用于寄生、共生交互的動態(tài)過程？

38. 如何通過物種功能來判斷營養(yǎng)互作的強(qiáng)度？

39. 通過簡單的生物特征例如體型、葉面積能夠多大程度上預(yù)測群落屬性及其對環(huán)境變化的響應(yīng)聽？

40. 物種功能如何影響生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)？

41. 什么時(shí)候許多難以測量的弱相互作用疊加效果可以強(qiáng)于少數(shù)易于觀測的強(qiáng)相互作用？

42. 生態(tài)群落中間接相互作用（例如表面競爭、表面共生）的廣泛性和重要性是怎樣？

43. 環(huán)境的時(shí)空異質(zhì)性是如何在不同尺度上影響多樣性？

44. 物種丟失如何影響剩余物種的滅絕風(fēng)險(xiǎn)？

45. 對于控制群落的組成與多樣性，隨機(jī)過程和確定性過程哪個(gè)更重要？是否會因生態(tài)系統(tǒng)類型不同而異？

46. 如何預(yù)測在一個(gè)給定區(qū)域內(nèi)多少物種可以共存？

47. 局域的物種組成與多樣性在多大程度上受擴(kuò)散限制和區(qū)域種庫影響？

48. 生物地理因素和進(jìn)化歷史對于決定現(xiàn)盡的生態(tài)學(xué)過程有何貢獻(xiàn)？

49. 初級生產(chǎn)者多樣性能夠多大程度的驅(qū)使更寬泛的群落多樣性？

50. 群落組裝規(guī)則對于解釋生物入侵有多重要？

51. 營養(yǎng)性和非營養(yǎng)性互作在決定群落組成上的相對重要性是多大？

52. 動態(tài)的滅絕－再殖民平衡對于堅(jiān)持在破碎化生境上的物種有多重要？

53. 何種機(jī)制導(dǎo)致在廣泛的生態(tài)系統(tǒng)中草本與木本植物可以長期共存？

54. 資源脈沖如何影響資源利用以及生物交互？

55. 稀有物種在生態(tài)群落功能中有多重要？

56. 多樣性與多樣化之間有怎樣的反饋？

57. 植化相克會對自然植物群落產(chǎn)生什么功能后果？

58. 哪些生態(tài)系統(tǒng)易受臨界點(diǎn)暴露的影響？為什么？

59. 我們怎么知道一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)瀕臨臨界點(diǎn)？

60. 哪一個(gè)因素和機(jī)制決定了生態(tài)系統(tǒng)受外部擾動后的恢復(fù)能力？如何測量恢復(fù)力？

61. 哪一種生態(tài)系統(tǒng)以及何種屬性對群落組成變化最敏感？

62. 現(xiàn)實(shí)中生物多樣性的變化將會導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能如何改變？

63. 不同組織層級（基因、物種、物種豐富度、功能、功能多樣性）的生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的相對貢獻(xiàn)是多大？

64. 海洋、淡水、陸地生物群的生態(tài)系統(tǒng)屬性及動態(tài)變化有何共性？

65. 生態(tài)交互網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如何影響生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行及穩(wěn)定性？

66. 空間結(jié)構(gòu)如何影響生態(tài)系統(tǒng)功能？如何在不同空間尺度之內(nèi)或之間整合來評估功能？

67. 除了氮和磷（以及海洋中的鐵）外的營養(yǎng)元素如何影響生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力？

68. 生物入侵與本地物種滅絕在多大程度上造成生態(tài)系統(tǒng)屬性改變？

69. 具有全球重要性的生態(tài)系統(tǒng)功能是否可能由尚未深入了解的生態(tài)系統(tǒng)提供（例如深海、地下水）？

70. 在隨機(jī)或定向的環(huán)境變化中，那些物種是功能冗余的？

71. 在生態(tài)系統(tǒng)中滯后現(xiàn)象是正常的還是例外？

72. 能否根據(jù)物種性狀來預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境變化的響應(yīng)？

73. 自然棲息地的碎片化與消失所帶來的滅絕債務(wù)的量級是什么？何時(shí)會付清這些債務(wù)？

74. 進(jìn)化在破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程以及其他形式的松弛選擇中扮演什么角色？

75. 采伐會對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動態(tài)產(chǎn)生何種間接影響？

76. 在氣候變化中地球生態(tài)系統(tǒng)和大氣的主要反饋與交互是什么？

77. 決定未來海洋和陸地碳匯規(guī)模的關(guān)鍵因素是什么？

78. 大氣變化將如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力?

79. 海洋酸化將如何影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力？

80. 什么程度的氣候變化能夠通過物候變化導(dǎo)致營養(yǎng)聯(lián)系解體？

81. 全球氣候變化背景下自然群落如何響應(yīng)越來越多的極端天氣事件？

82. 面對快速的環(huán)境變化，是什么決定了物種是適應(yīng)環(huán)境、改變生存范圍還是走向滅絕?

83. 什么決定了物種隨氣候變化而改變分布范圍的速度？

84. 我們能在多大程度上根據(jù)古生態(tài)變化范圍的推斷來了解21世紀(jì)的變化?

85. 何種情況下景觀結(jié)構(gòu)例如廊道、墊腳石可以影響物種的分布與豐度？

86. 生物地理障礙的打破（西北航道更永久的開放）能夠在多大程度上導(dǎo)致局域多樣性的持續(xù)變化？

87. 種間交互作用如何影響物種對全球變化的響應(yīng)?

88. 全球頂級捕食者數(shù)量下降對生態(tài)系統(tǒng)有什么影響?

89. 更新世巨型動物滅絕對當(dāng)代生態(tài)系統(tǒng)的遺留影響是什么？

90. 其他學(xué)科已運(yùn)用的理論中有哪些可以但尚未被運(yùn)用于生態(tài)學(xué)？反之亦然？

91. 我們?nèi)绾巫詈玫亻_發(fā)和利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)來理解自然系統(tǒng)?

92. 過去的生態(tài)學(xué)預(yù)測曾有多成功？為什么？

93. 已發(fā)表的生態(tài)學(xué)錯(cuò)誤本質(zhì)是什么？這些錯(cuò)誤將如何影響學(xué)術(shù)理解與政策制定？

94. 我們對生態(tài)學(xué)的理解是如何受到出版物中的偏見影響的?

95. 什么新技術(shù)最能促進(jìn)生態(tài)學(xué)的理解?

96. 如何整合多尺度和類型的監(jiān)測（從區(qū)域到全球的觀測）來產(chǎn)生穩(wěn)健的生態(tài)學(xué)推斷？

97. 在什么程度上被廣泛研究的生態(tài)學(xué)模式（物種-豐度分布、物種-區(qū)域關(guān)系等）是統(tǒng)計(jì)學(xué)的結(jié)果而不是生態(tài)學(xué)過程？

98. 測定生態(tài)學(xué)變化的幅度和方向最適當(dāng)基準(zhǔn)線是什么?

99. 對來自觀察的反饋（例如生物對數(shù)據(jù)采集器的響應(yīng)）進(jìn)行建模，可以在多大程度上提高對生態(tài)學(xué)過程的推斷能力？

100. 在生態(tài)模型中，人類行為與生態(tài)動態(tài)之間的反饋如何解釋?