生态环境研究的发展趋势

18世纪以来的现代工业文明,不仅为人类社会创造了巨大的物质财富,也对自然环境造成了前所未有的破坏,造成了人与自然环境关系的恶化。特别是20世纪50年代以来,随着经济的发展和工业化进程的加快,环境污染和生态破坏日益严重。温室效应、臭氧层破坏、酸雨面积扩大、自然资源短缺、水土流失、土地退化、土壤荒漠化、洪涝灾害、水污染和空气污染等一系列环境问题,以及发达国家的环境污染事件,使我们的星球面临越来越严重的生态环境问题的挑战和威胁,成为地球。生态环境已成为新世纪人类最关心的问题之一。为了解决这些问题,人类开始更加深入地认识生态系统的结构、功能和过程,并逐步开展不同尺度的生态环境研究。近年来,随着对生态环境问题认识的深化和现代信息技术的发展,生态环境研究出现了一些新的发展趋势。

1.研究的问题更加复杂和全面。

生态系统是一个自然、社会和经济的复杂系统,受多种因素影响,表现出复杂性和不确定性。随着人口和社会经济的增长、科学技术的进步和人类开发资源能力的增强,生态环境系统面临的压力与日俱增,生态环境平衡遭到破坏,人们面临的生态环境危机层出不穷,各种生态环境问题相互交织,使得生态环境问题更加复杂和全面。因此,对生态系统的研究应该是一种综合性的研究。只有通过综合研究,才能正确认识不同时空尺度、不同类型生态系统之间的相互关系,并做出准确的评价,从而指导人类做出明智的生态决策(田永忠、岳天祥,2003)。

2.生态环境研究对象时空尺度的长期性和区域化。

自联合国议程21.992发布以来,将环境问题与经济社会发展相结合的可持续发展战略已被世界各国普遍接受。面对复杂、综合的生态环境问题,短时间尺度和针对局部问题或一个方案的生态环境研究已不能解释复杂、综合的生态环境问题和现象,不能满足区域经济发展和社会协调的需要(HarropDO,NixonJA,1999.FortlageCA,1990);要求开展长期生态环境定位研究和网络研究、演替分析和预警研究,开展大空间尺度的可持续生态系统研究,包括全球、国家、省或区域空间层次(王根旭等,2001)。目前,人们关注的热点问题主要是区域生态环境问题(如水土流失、沙漠化、水资源、水环境和可持续发展等)。),而区域生态环境的研究也逐渐成为众多学者关注的焦点。

3.研究方法趋向于定量化和现代化。

过去对生态环境的研究主要是定性描述。随着生态学研究从对系统结构、状态和功能的研究发展到对生态过程的研究,研究问题更加复杂和全面,研究对象的时空尺度不断扩大和信息技术不断进步,基于生态系统和区域的生态环境研究逐渐走向定量化。传统的统计方法已经无法完成这项工作,迫切需要一些新的技术手段来支持生态学研究(JocelynKaiser,2001)。研究者希望借助数学模型模拟和预测生态环境系统的现状和未来发展趋势;希望能够利用现代遥感技术和GIS技术对生态环境现象进行监测和分析。

4.研究的目的转向生态环境系统的管理和决策。

过去,生态环境研究的主要目的是解释生态环境的现象和规律,分析生态环境系统的结构和功能。当前,生态环境研究越来越重视对生态过程、生态环境系统价值及其服务功能、生态环境资源可持续利用和保护的研究。因此,研究的目的开始从适应生态系统转向生态环境系统的科学管理和决策。

生态环境研究的上述发展趋势,使现代生态环境研究逐步进入以网络化长期观测为基础,以定量化、现代化信息技术为研究手段,以建立区域可持续生态环境体系为目标的阶段。现代“3S”理论和技术——遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS ),正在深入而广泛地应用于不同时空尺度的生态环境研究。特别是在大尺度流域(空间尺度大于10000km2甚至整个大陆)建立数字生态监测系统,构建数字流域,已经成为一个重要的发展趋势(刘英敏,2006)。

生态环境信息丰富,涉及面广,生态问题与地理因素密切相关,通常具有很强的地域或地理分布特征。因此,仅靠常规的调查、监测和数据整理,难以掌握生态环境的全面信息,难以进行系统的动态监测和科学决策。“3S”技术在生态环境监测中的应用具有以下优势(谢跟踪,2003):

(1)遥感技术能够快速、准确、客观地反映生态环境从宏观到微观的历史和现实变化,获得准确的同步数据。GPS技术可以实现空地配准和精确定位,克服传统生态环境监测技术和方法范围小、现状差、信息不足、定位精度低等缺点,获取全面丰富的信息,实现生态环境各要素的融合。

(2)GIS技术可以对生态环境信息进行综合管理、综合分析、预测和及时发布,克服了传统技术分析方法的缺点,实现了生态环境信息空间和属性信息的集成分析和综合处理,提高了生态环境分析和评价的准确性,还实现了生态环境演变的模拟和预测,以便及时调整管理方案和制定相应的管理措施,遏制生态环境破坏的发展。

(3)“3S”技术在生态环境监测和分析中具有高效、低成本、高精度和应用广泛的优点,在各方面都优于传统方法。