美國大陸尺度的國家生態觀測站網絡計劃啟動

　　經過多年的商討和爭論，美國的大陸尺度生態網絡計劃終于啟動了，它將全面監測整個美國的環境變化，從根本上改變傳統的小規模、地域性研究方式，形成陸地領域的群體合作。研究人員對此表示，生態領域的大數據時代已經來臨。

　　大陸尺度的生態觀測站網絡

　　美國國家生態觀測站網絡（NEON）由美國國家科學基金會（NSF）在2000年提出建立，是一個集研究、觀測、試驗和綜合分析為一體的全國性網絡平臺，研究從區域到大陸尺度的重要生態環境問題。它由20個“核心”觀測站組成，這些核心站各自代表了全美不同的生態區，其數據來自流動觀測站。這些流動觀測站有專門配備的儀器和研究員，可根據采集數據的需要遷往不同的地點，并將在今后的至少30年里大范圍地收集環境數據。

　　2003年到2004年間，美國國家科學院國家研究委員會地球與生命研究部委派專家對國家生態觀測站網絡的原設計和建設方案進行了評估，提出了一些重大修改意見。新方案建議該網絡應重點關注生物多樣性、物種組成與生態系統功能、生物地球化學循環的生態學影響、氣候變化的生態學內涵、傳染病的生態學和演化、入侵物種以及土地利用和棲息地的喪失這6個當前面臨的最嚴峻的環境挑戰。

　　國家生態觀測站網絡將為科學家們帶來一個巨大的資料庫，幫助解決諸如全球變暖、環境污染和土地使用動態情況等影響整個國家生態系統的問題。“國家生態觀測站網絡旨在從整個大陸的尺度研究生物學，而不是某個特定區域的生物學。”該項目首席科學家大衛·斯凱默說。

　　大量數據的挑戰

　　按照今年8月4日發布的計劃草案，國家生態觀測站網絡將在長期內收集大陸尺度內的氣象、土地利用和外來入侵物種數據，這些指標對生物多樣性、生物地化、水循環、傳染病傳播有著重要影響，是生態系統變化的驅動力。科學家們可從中獲取需要的統計數據，以研究生態平衡轉化中的各種細微變化趨勢。

　　基于這一目標，該項目的重點并非區域調查，所有數據都要能為更大尺度的網絡研究服務。“如何把各個大區的數據整合成一個協調一致的系統，這仍是項目中的難題。”美國國家科學基金會生物科學部領導、亞利桑那大學生態學家詹姆斯·柯林說，他曾在2005年到2009年之間幫助籌備該計劃。

　　整個網絡約有15000個傳感器，從基本的氣象讀數，到空氣中的臭氧濃度，再到土壤、樹葉及河流中的含氮量，收集數據約分為500個大類；科學家還將采集上萬份樣本，包括土壤、水、植物以及小型哺乳動物在內；同時，空間觀測站也將從更大尺度分析大范圍的情況，包括土地利用趨勢、樹葉中的化學成分和碳儲量，衛星數據將覆蓋整個大陸。

　　爭議中的起步

　　經過10多年的準備，國家生態觀測站網絡已經花費了8000多萬美元用于整個網絡的設計和儀器設備的開發，并設置了140人的崗位，包括60名科學家和工程師，同時還將成立獨立的公司來運行。美國國家科學基金會將為下個10年撥款4.34億美元，而最近幾個財年的款項1250萬美元最快可能今年啟動，用于準備工作和建筑設施。

　　據斯凱默介紹，國家生態觀測站網絡預計從科羅拉多基地開始觀測并逐步擴展，明年就能得到第一批數據，這些數據通過安裝在高空塔樓、河流及地下土壤里的傳感器獲得。希望到2016年，這些涓涓細流能夠匯成數據洪流，以保證項目充分展開。

　　過去多年來，該項目一直受到各方質疑。哈佛大學大氣化學家斯蒂文·沃夫西是哈佛大學森林生態研究中心碳研究方面的先驅，他擔憂的是國家生態觀測站網絡可能會帶來大量毫無價值的數據。雖然國家生態觀測站網絡承諾用數據為科學研究打開新天地，但那些數據不一定是科學家們所需要的。

　　國家生態觀測站網絡熱帶生態區領導、生態學家珊迪·安德爾曼認為，龐大的網絡將產生大量的新數據，現在的環境科學家可能不太會利用這些數據。組織、處理、分析這些數據并從中得出實際的意義將是一個重大挑戰。

　　盡管沃夫西對如此大規模的科學項目仍持保留意見，但他也稱贊國家生態觀測站網絡能讓包括他自己在內的許多持鮮明反對意見的科學家作為該項目的科學顧問成員，共同面對各種困難，并有助于集中發現科學上的問題，這些問題都是未來幾十年中所要解決的。沃夫西說：“要解決這些問題，科學家必須要學習如何利用這些數據。如果他們成功了，將給解決宏觀生態問題帶來實際作用。”