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回顾:100个最重要的生态学基础问题

日期: 2020-02-19
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生态学的基本目标是增进对生物体与生物和非生物环境相互作用的理解,而不是解决特定的社会、保护或经济问题。因此,这100个问题根据对生态科学的重要性而筛选出来,列出了生态学面临的一系列重要问题,重点放在基础科学上。下面我们回顾这100个最重要的生态学基础问题。

回顾:100个最重要的生态学基础问题

进化与生态学


1. 人类活动可能导致生境破碎化使物种之间联系减少,而全球化则使物种之间联系增多,这两者会产生什么样的进化后果?

2. 进化多大程度上能够改变我们在自然界中看到的生物个体的比例关系?

3. 物种适应有多大的局域性(因栖息地而不同)?

4. 表观遗传变异的生态学因果是什么?

5. 基因、个体、团体上不同水平的选择对生活史进化以及造成的种群动态变化的相对贡献是多少?

6. 什么选择压力导致了生活史中的性别差异?这些选择压力对种群动态造成的后果是什么?

7. 对于像真菌这样很难定义个体和适应性的生物,生态和进化的理论应该怎样修改?

8. 密度制约的力量与方式是如何影响种群动态与生活史进化之间的反馈的?

9. 表型可塑性是如何影响物种进化轨迹的?

10. 物种生活史权衡取舍的生理学基础是什么?

种群生态学


11. 控制物种分布范围的生态与进化机制是什么?

12. 如何将个体水平的详细生命过程上升到种群模式?

13. 物种、种群特征和地理环境如何相互作用来决定个体间散布的间距?

14. 物种散居和迁徙行为的遗传基础是什么?

15. 散居在栖息地最外围或者休眠时间与整体情况不同的个体,是否具有独特的基因型或表型?

16. 生物体在散居、迁徙、觅食、寻找配偶过程中如何做出行动决策?

17. 不同空间尺度上种群数量水平的变化是否可预测?空间尺度与种群数量水平是如何共同影响种群的时空动态?

18. 种群数量和空间结构是如何修正环境随机性对种群动态的影响?

19. 环境随机性与环境变化是怎样与密度制约相互作用来形成种群动态变化与物种分布的?

20. 生活史中的跨代效应例如母体效应多大程度上影响种群动态变化?

21. 物种曾经的环境经历对随后的个体生活史以及种群动态变化产生的延滞效应的数量级与持续时间是多少?

22. 在一些海洋生态系统中什么造成了巨大的种群增长变化?

23. 生活史特征间的协方差(相关性)如何影响种群动态变化?

24. 当测定一个物种对另一个物种的影响时,直接的(掠食、竞争)与间接的(诱导行为改变)交互的相对重要性是多大?

25. 个体变异对种群、群落以及生态系统的动态变化有多重要?

26. 什么种群特征决定了其受到干扰后的恢复能力?



疾病和微生物



27. 多重感染在驱使疾病动态变化中有多重要?

28. 寄生者与共生者在产生与维持宿主多样性中扮演什么角色?

29. 地下生物多样性与地上生物多样性是如何相互影响的?

30. 微生物物种、功能、基因型的多样性与群落和生态系统功能执行的关系是什么?

31. 微生物的交互作用多大程度上影响宏观生物群落组成与多样性?

32. 植物与土壤之间的生物、非生物的反馈哪一个对影响植物生长更重要?

33. 微生物与宿主之间的共生关系会如何影响宿主与其掠食者及更高营养级的相互作用?

34. 在什么样的生态环境中寄生虫是调控群落动态变化的关键因素?

35. 适用于宏观生物的宏观生态学模式是否可以适用于微生物?引起该模式的生态学过程是否相同?

36. 微生物群落模型对于了解宏观群落模型有何帮助?

37. 种内多样性是如何作用于寄生、共生交互的动态过程?



群落和多样性



38. 如何通过物种功能来判断营养互作的强度?

39. 通过简单的生物特征例如体型、叶面积能够多大程度上预测群落属性及其对环境变化的响应?

40. 物种功能如何影响生态网络结构?

41. 什么时候许多难以测量的弱相互作用叠加效果可以强于少数易于观测的强相互作用?

42. 生态群落中间接相互作用(例如表面竞争、表面共生)的广泛性和重要性是怎样的?

43. 环境的时空异质性如何在不同尺度上影响多样性?

44. 物种丢失如何影响剩余物种的灭绝风险?

45. 对于控制群落的组成与多样性,随机过程和确定性过程哪个更重要?是否会因生态系统类型不同而异?

46. 如何预测在一个给定区域内多少物种可以共存?

47. 局域的物种组成与多样性在多大程度上受扩散限制和区域种库影响?

48. 生物地理因素和进化历史对于决定现在的生态学过程有何贡献?

49. 初级生产者多样性能够多大程度地驱使更宽泛的群落多样性?

50. 群落组装规则对于解释生物入侵有多重要?

51. 营养性和非营养性互作在决定群落组成上的相对重要性是多大?

52. 动态的灭绝-再殖民平衡对于坚持在破碎化生境上的物种有多重要?

53. 何种机制导致在广泛的生态系统中草本与木本植物可以长期共存?

54. 资源脉冲如何影响资源利用以及生物交互?

55. 稀有物种在生态群落功能中有多重要?

56. 多样性与多样化之间有怎样的反馈?

57. 植化相克会对自然植物群落产生什么功能后果?



生态系统及运行



58. 哪些生态系统易受临界点暴露的影响?为什么?

59. 我们怎么知道一个生态系统濒临临界点?

60. 哪一个因素和机制决定了生态系统受外部扰动后的恢复能力?如何测量恢复力?

61. 哪一种生态系统以及何种属性对群落组成变化最敏感?

62. 现实中生物多样性的变化将会导致生态系统功能如何改变?

63. 不同组织层级(基因、物种、物种丰富度、功能、功能多样性)的生物多样性对生态系统运行的相对贡献是多大?

64. 海洋、淡水、陆地生物群的生态系统属性及动态变化有何共性?

65. 生态交互网络的结构如何影响生态系统运行及稳定性?

66. 空间结构如何影响生态系统功能?如何在不同空间尺度之内或之间整合来评估功能?

67. 除了氮和磷(以及海洋中的铁)外的营养元素如何影响生态系统的初级生产力?

68. 生物入侵与本地物种灭绝在多大程度上造成生态系统属性改变?

69. 具有全球重要性的生态系统功能是否可能由尚未深入了解的生态系统提供(例如深海、地下水)?

70. 在随机或定向的环境变化中,那些物种是功能冗余的?

71. 在生态系统中滞后现象是正常的还是例外的?

72. 能否根据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



73. 自然栖息地的碎片化与消失所带来的灭绝债务的量级是什么?何时会付清这些债务?

74. 进化在破坏的生态系统恢复过程以及其他形式的松弛选择中扮演什么角色?

75. 采伐会对生态系统的结构和动态产生何种间接影响?

76. 在气候变化中地球生态系统和大气的主要反馈与交互是什么?

77. 决定未来海洋和陆地碳汇规模的关键因素是什么?

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. 什么程度的气候变化能够通过物候变化导致营养联系解体?

81. 全球气候变化背景下自然群落如何响应越来越多的极端天气事件?

82. 面对快速的环境变化,是什么决定了物种是适应环境、改变生存范围还是走向灭绝?

83. 什么决定了物种随气候变化而改变分布范围的速度?

84. 我们能在多大程度上根据古生态变化范围的推断来了解21世纪的变化?

85. 何种情况下景观结构例如廊道、垫脚石可以影响物种的分布与丰度?

86. 生物地理障碍的打破(西北航道更永久的开放)能够在多大程度上导致局域多样性的持续变化?

87. 种间交互作用如何影响物种对全球变化的响应?

88. 全球顶级捕食者数量下降对生态系统有什么影响?

89. 更新世巨型动物灭绝对当代生态系统的遗留影响是什么?



生态学方法



90. 其他学科已运用的理论中有哪些可以但尚未被运用于生态学?反之亦然。

91. 我们如何最好地开发和利用经验模型系统来理解自然系统?

92. 过去的生态学预测曾有多成功?为什么?

93. 已发表的生态学错误本质是什么?这些错误将如何影响学术理解与政策制定?

94. 我们对生态学的理解是如何受到出版物中的偏见影响的?

95. 什么新技术最能促进生态学的理解?

96. 如何整合多尺度和类型的监测(从区域到全球的观测)来产生稳健的生态学推断?

97. 在什么程度上被广泛研究的生态学模式(物种-丰度分布、物种-区域关系等)是统计学的结果而不是生态学过程?

98. 测定生态学变化的幅度和方向最适当基准线是什么?

99. 对来自观察的反馈(例如生物对数据采集器的响应)进行建模,可以在多大程度上提高对生态学过程的推断能力?

100. 在生态模型中,人类行为与生态动态之间的反馈如何解释?

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