《生态快报》专刊封面。受访者供图

■本报实习生 赵婉婷 记者 胡珉琦

经过半个多世纪的数据监测，科学家观察到，由于气候变暖，滨鸟的体形在缩小，喙长却不断延长；还有科学家发现，随着环境变化，“一夫一妻制”的雪鹱“离婚”和“寡居”的概率也会改变……这些有趣的变化是缓慢发生的，如果没有长期监测，研究者就难以觉察。

近期，《生态快报》出版了一本专刊《超长期研究的生态和进化见解》，收录18篇跨度为20至54年的生态学数据监测研究论文，涉及鸟类、植物、昆虫和海洋物种，呈现了不同生命形式如何在长时间尺度上响应环境变化和人为压力。

在生态学领域，这样的研究并不多见，但对于理解自然系统的复杂性至关重要。值得注意的是，作为世界上生物多样性最丰富的国家之一，这本专刊中并未收录来自中国的研究。

科学家为什么要进行长期生态监测？中国在该领域的研究现状如何？

长期监测鸟类“情感关系”

在美国加州大学圣巴巴拉分校从事博士后研究的孙瑞姣，一直对鸟类的“情感关系”很着迷。

20世纪90年代的研究显示，漂泊信天翁夫妻是忠贞的模范爱侣，相伴一生从不离婚。然而，孙瑞姣和团队分析了从1959年开始的长期监测数据发现，漂泊信天翁的“离婚率”高达12%～13%，在“一夫一妻制”物种中，这个比率并不算低。

正是基于长期观测数据，孙瑞姣揭露了漂泊信天翁也会“背叛爱侣”的事实。

而后，孙瑞姣又把研究目光对准了“一夫一妻制”的海鸟——雪鹱，并发现这些“南极精灵”的情感轨迹也比过去认知的复杂。作为论文第一作者，孙瑞姣的这项研究成果被收录在专刊中。

孙瑞姣与团队通过分析54年来雪鹱婚配关系动态与气候环境变化的关系，找到了一些重要规律。

研究发现，随着气候变暖加剧，海冰面积减少，会给雪鹱雌鸟造成很大的捕食困难。由于雌鸟体形比雄鸟小，在捕食竞争中处于下风，雌鸟存活率更低，因此，雄鸟丧偶寡居的情况就会增加。

此外，雪鹱的巢穴一般在岩隙石缝中，当降雪增多，巢穴环境变得恶劣时，就会给雏鸟的孵化带来压力。为了提高未来孵化的成功率，雪鹱个体就会倾向于换一个配偶。而且在恶劣的气候条件下，无论之前的繁殖成功与否，雪鹱的“离婚率”都会增加。离婚与丧偶都会给雪鹱繁殖后代带来消极作用，进而影响整个种群发展。

“雪鹱每一段新感情的建立要花3到4年，且一次繁殖只产一枚蛋，对于这种寿命长达五六十年、生活史缓慢的海鸟来说，要想研究它们的配偶关系动态，必须依靠长期稳定的监测数据支撑。”孙瑞姣强调。

在这项研究中，团队使用了1000多只被捕获、标记、监测的雪鹱个体数据，而这些数据来自法国的一项长期的鸟类监测项目。科学家每年11月至来年二三月会驻扎在南半球的雪鹱繁殖地，对成鸟进行标记、定位，其间还会反复查看巢穴情况。

“雪鹱是一种对气候环境变化响应强烈的物种，结合长期的观测数据分析，可以为了解其他生活史缓慢的物种的过去及未来如何响应环境变化提供参考。”孙瑞姣建议，在未来制定针对类似生活史缓慢物种的保护政策时，应考虑种群性别结构所带来的与配偶繁殖相关的影响。

长期研究为何备受关注

正如这本专刊的社论所说，“生态和进化过程本质上是动态的，通常由发生在超出大多数研究时间尺度的过程所驱动”。这不意味着短期研究就是无用的，但它们很可能仅仅捕捉到自然界复杂过程的片段，从而忽视了长期模式、反直觉的相互作用和延迟响应。

然而目前在生态学领域，连续10年的研究已经难能可贵，持续20年以上的基本可以称为长期研究。在中国科学院植物研究所研究员马克平看来，超长期研究监测目标应超过50年甚至上百年。

这些长期甚至超长期的监测数据是生态学和演化生物学的“金矿”。

武汉大学生命科学学院教授卢欣解释，对于动物物种而言，对一个种群内的个体进行识别、长期追踪其繁殖及行为性状、建立家谱是长期研究的核心。“基于长期研究，我们才能回答动物生活史的进化、衰老、社会动态等科学问题。”

对于生命周期超长的植物来说更是如此。马克平指出，尤其是对森林林地的长期监测，可以更准确地揭示森林结构、物种相互作用、群落组成、种群动态和对环境变化的响应，这对于预测未来几十年的全球气候变化和生物多样性危机至关重要。

从演化视角来看，几十年乃至上百年的时间尺度不过是短短一瞬。但在全球变化与人为压力下，许多物种发生了短期的适应性变化，甚至几十年时间就能催生新的物种。

中国科学院植物研究所研究员徐武兵说，以路边常见的“三叶草”——白车轴草为例，研究发现，由于城市化进程的压力，郊区和城市白车轴草中一类高度保守的防御性基因已经显现出差异，且沿城市－郊区的梯度变化。

随着时间推移，长期研究还能够考察仅在几代之间发生的变化如何影响宏观进化模式，从而调和生态学与演化生物学的时间尺度。

此外，专刊社论还提到，长期监测在检测趋势、预测未来变化、制定保护与管理策略方面发挥着不可替代的作用。

近10多年来，全球范围内的生态学长期研究越来越受到关注。徐武兵特别提到，国际上一些开放数据库如全球生物多样性时间序列数据库（BioTIME）、欧洲再调查（ReSurveyEurope）、地球生命力指数（Living Planet Index）等，收集了全球不同类群与生态系统的数据，形成了具有影响力的长期数据集。

为什么没有中国的成果

尽管长期的生态学研究极其重要，但在国内它仍面临着许多挑战。

卢欣关注到这样一个现象，2024年中国对世界的科技热点论文的贡献近50%，但其中涉及长期、个体基础的野外研究几乎没有。

马克平指出，中国涵盖的气候梯度和生态系统十分全面，但国内现有的生物多样性监测站点还比较少。“目前我们对重点物种如东北虎豹、金丝猴等明星旗舰物种开展的长期监测是好的开端，但无法覆盖更广泛的物种。”他还提到，在传统的森林样方调查中，样地面积小、无重复，数据的科学价值有限。

“由于国内在长期生态学研究的部分数据尚未整合，难以形成较大影响力，现有监测数据对国际数据平台的贡献有限。”马克平坦言。

在谈到这期专刊中为何没有中国的成果，马克平认为，这本专刊FC碰碰胡老虎机法典-提高赢钱机率的下注技巧关注的是动物种群动态，而国内在森林监测方面的研究相对更成熟。

早在2004年，中国森林生物多样性监测网络（CForBio）建立了中国第一个森林大样地，至今已有20年的数据积累。此后，该网络又陆续建立了30个大样地，形成了中国气候带谱齐全的格局。

“CForBio突破了传统的样地调查概念，成为通过生物相互作用理解生态系统维持机制的研究平台。”对于如何推进长期研究，马克平提出平台建设的重要性。截至2023年底，基于CForBio平台的监测数据已陆续发表研究论文近840篇。但他直言，CForBio一直靠两三百人自发的科研力量推动。

谈及长期的生态学研究为何困难重重，马克平认为，日复一日的观测可能使得研究者失去兴趣，而缺乏长期稳定的项目经费支持则是阻碍这类研究的重要因素。

“希望未来能有新的资助模式出现，直接把资助给到团队和平台开展长期监测，且不要求短期发文数量。”马克平告诉《中国科学报》，只要有长期稳定的投入，科研产出就能水到渠成。

卢欣则指出，如今新学科的兴起与科学评价标准使得研究者更倾向于短期的研究，而不愿意坐“冷板凳”。在他看来，生态学长期研究的破局更需要个人的勇气和情怀。

卢欣团队研究青藏高原一种特有鸟类地山雀已经有20年了，监测时间最长的种群已经有15年。同时，他和团队在青藏高原近50个研究点获得了地山雀的野外数据，这种时空尺度上的工作是独一无二的。

“我经常跟学生说，我们实验室给学生带来的最大福利就是走进青藏高原，在理性的探索中体验感性的人生。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1111/ele.14555

https://doi.org/10.1111/ele.70049