Daniel Pataki 博士，美国犹他大学副教授，兼任美国国家自然科学基金生态系统科学项目的轮值主任，最近在生态和进化科学前沿杂志上撰文对城市生态学研究面临的挑战进行了分析。(Frontiers in Ecology and Evolution, 2015, 3:57).

她在文中首先肯定了近二十年来随着全球城市化的发展，城市环境问题的日益严峻，城市生态学也得到了更多的重视，取得了很大的进展。在这个过程中受到了联合国科教组织的人与生物圈项目和美国长期生态网络项目的极大推动。目前的研究已经在了解城市化的起因和影响，以及城市生态系统各成分之间的复杂相关性上取得了一定的成果。但是当前城市生态学的发展还面临着三个主要的挑战。

第一、发展建成环境的科学。城市经常被认为是一个全新的生态系统，在自然界中很难找到类似的系统。城市生态系统中包含着很多独特的微环境和生物组合，受到人类活动的强烈影响。所以基于自然生态系统发展起来的生态学中的理论在多大程度上能够被应用来研究城市生态系统存在争论。目前在城市生态系统的生物多样性，群落结构，物质和能量循环和流动的认识上都存在在很大的不确定性。因此，急需发展一个新的建成环境的科学，主要的研究问题包括：造成观测到的生物组合和生物多样性的过程是什么？建成环境中生态系统的结构和功能如何相互作用？建成生态系统的结构和功能如何受环境和社会的影响？回答这些问题需要大量的数据和发展严谨的概念和理论框架。

第二、城市环境和人类福祉的关系。城市是为了增强人类的福祉而建造的。虽然目前的研究对于生态系统服务和人类福祉的关系进行了探索，但是在关键的时空尺度上这个关系仍然不明确，这种不确定性在城市中更为严重。所以，了解人类福祉的各方面和城市环境的各要素之间的关系是一个重要的挑战。科学问题包括：是否有的植物和动物具有更大对人生理和心理上的益处？城市中生物种类及其数量的多少是否重要？城市中如公园等绿色基础设施的空间组合和大小是否对人类福祉有直接的影响？各种生态系统服务和生态系统反服务能否被权衡优化，从而带来我们期望的对人类福祉的贡献？

第三、生态学要为城市规划和设计提供支持。城市生态学对于城市复杂系统的了解有助于城市规划和管理部门避免城市管理中的负面影响。城市生态学要和实践更好的结合的话，需要为规划过程发展和共享研究问题，提供严谨的工具、提供基于地方的生态数据和科学的景观设计。这是一个重复和不断递进的过程。城市生态学要想指导实践反过来也对城市生态学本身提出了更高的要求。城市生态学作为一门科学，必须要足够的严谨，才能够成功地指导一个良好运转的建成环境的设计和维持。

最后Pataki博士还指出了城市生态学应该是一门系统的科学，要能够理解城市环境的复杂性和城市中各成分的相互作用、反馈和非线性的过程。还应该注意的是，城市中的人、人以外的生物和环境的相互作用是高度集中于某个地点和某个种类的尺度上的，如果想要为大尺度的城市设计、管理和政策提供科学支持，需要在理论上取得突破，发展和测试模型，开展基于良好的设计的实验和监测，并且增强和利益相关者和从业者之间的联系。

评论：Pataki博士提出的三大挑战从根本上来说是回答城市生态学研究的方向问题，即城市生态学在今后要关注的科学问题以及如何将研究和实践结合。她的评论可以和去年邬建国老师等在LAUP上发表的《中国城市生态学的历史进展和未来方向》一文结合来看(Vol 126: 222-233). 邬老师他们提到了中国城市生态研究中的5个主要问题，即缺乏对城市生态系统生物多样性和生态系统过程的研究；缺乏长期的研究，包括定位观测；缺乏对城市生态学基础理论的研究；和城市规划基本上没有互动；最后研究局限于单个城市和区域，缺乏多尺度的研究。

从这两篇综述文章来分析，今后国际上城市生态研究的热点包括：城市生态系统的生物多样性，城市生态系统的过程及其影响和反馈，长期监测和定位研究，城市生态学理论的研究，以及和城市规划和管理的结合。还没有确定自己研究方向的研究生同学们可以从这里结合自身的优势选择一个热点问题进行研究。

现在是广告时间，清华大学城市生态研究组当前的研究涉及到了其中的两个热点：一是正在进行的全球城市木本植物的多样性比较和分析能够为城市生物多样性的研究提供方法验证和基础数据，二是正在建设的城市生态系统服务的量化模型能够为规划人员和管理者提供一个衡量各种设计和管理方案对生态系统服务的可能影响的工具。相关成果将在近期陆续发表，敬请期待，并诚邀从事相关研究的研究人员一起就以上的问题进行合作研究。

最后来一点小花絮，当前城市生态学中非常活跃的几位领军人物都是女性，除了这里的Daniel Pataki （城市绿地的功能）以外，还包括华盛顿大学的Marina Alberti教授（城市生态规划和设计），亚利桑那州立大学的Nancy Grimm教授（气候变化和城市生地化学循环），德国马普的Galina Churkina 博士（生地化学循环，尤其城市碳循环）。这是否意味着女性天性中的对于自己和后代的生存环境的关注使得城市生态学成为了一门非常适合女性科学家的学科？

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