项目背景

生物多样性是地球生命共同体构成基础，是维系和发挥生态系统整体功能的基石。对生物多样性的科学探索是一个经典的主题——孟德尔对豌豆多样性的观察和实验，奠定了遗传学规律的发现；达尔文对岛屿不同种群山雀喙部形态和采食功能分化的比较，启发了进化论的提出。人们在对生物多样化的测度和记述中，积累了丰富的信息和数据，而对其背后隐含的规律，进行思考分析、建模和归纳，提炼形成各种理论和学说，推动生物学科学史不断向前。联合国将21世纪第二个十年2011~2020确定为“联合国生物多样性十年”，期间中国成立了国际生物多样性年中国国家委员会，提出《中国生物多样性保护战略与行动计划》。2021年联合国《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议（COP15）第一阶段会议在中国昆明举行，总结全球在生物多样性保护方面的经验，共谋未来十年生物多样性保护蓝图。

2021年，政府间气候变化专业委员会（IPCC）发布第六次评估报告第一组报告，指出全球气候系统正在发生难以逆转的升温，预计于2040年全球整体自1850-1900年以来地表平均温度水平上升将达到或超过1.5℃，极端气候加剧，特别是高纬度地区的气候变幅和不确定性将更大，应该加强关注局地气候系统变化的减缓与适应。2021年我国提出“碳达峰”和“碳中和”目标，应对和适应气候变化，优化生态系统空间格局、提升生态系统质量与服务功能。气候变化及为减缓和适应气候变化所做出的改变，是人口增长与能源利用方式改变驱动下全球复杂巨系统在历史进化中的选择，理解和把握这种选择需要综合多尺度、多维度和多过程的系统思考。

气候变化将给陆地生态系统带来怎样的影响，陆地生态系统的演变将如何响应和反馈，森林与草原作为陆地生态系统重要的基础组分反映着环境变化，同时植物多样性格局与区域气候系统相互作用密切、共同演进。当代生态学研究中，遥感观测、地理信息技术、长期观测积累的物种与环境大数据，为在大尺度上探索生物多样性与气候环境的相互作用关系等宏观科学规律的发现注入了新的动力，使生态学朝向更加定量化和可预测的“硬科学”迈进。这种资料积累与技术手段上的日益成熟，加之越来越多的互联网共享与计算平台的开源协作环境的形成，为我们加快认知从植物个体到生态系统整体系统功能的涌现规律、解析生态系统本身的复杂性，提供了更高效的途径。

这次发起的项目将在中国北方森林–草原景观的交界面上开展探索研究。这一研究区域地处中纬向高纬延伸的生态过渡带，拥有丰富的生物多样性，向东拱卫着我国广袤的松辽平原与华北地区大城市群，具有典型的临界性与复杂性，是观测植被动态、气候变化与人类活动的前沿哨岗和天然实验室。项目研究围绕植被–气候耦合过程，在生态学跨层级的多尺度框架下，基于开源信息资源和大数据分析手段，探究植物群落多样性组成与区域气候变化之间的时空格局特征与作用规律。

项目研究目标

本项目通过整合遥感观测、地理和气候环境、地面调查以及植物物种数据库的信息源，构建物种分布模型及生境气候变化数据库，进行系统模拟与统计分析，旨在揭示关键区域植被–气候耦合关系和互作机制，为保护陆地生态系统多样性、合理规划发展植被资源、减缓及适应区域气候变化提供科学实证依据。通过这一项目的推动开展，将回答以下科学问题。（1）气候变化下植物群落物种多样性与功能性状多样性空间格局如何变化？（2）植物生物多样性格局的变化将如何导致区域气候系统调节功能的改变？

项目思路框架

预期成果

项目发起人

李周园，北京林业大学草业与草原学院讲师，清华大学博士、北京大学生态研究中心博士后，集智俱乐部科学家社区成员。

欢迎各界朋友关注和支持这个项目。特别是对复杂性、系统科学和开源数据科学感兴趣，对数据挖掘、系统建模有经验的朋友，如果您有参与合作的具体设想，欢迎发送您的想法到项目团队发起人联系邮箱（lizhouyuan@bjfu.edu.cn）和集智俱乐部「拯救2050计划」项目负责人邮箱（wangting@swarma.org）联系沟通，第一轮项目合作者募选和对接将于2022年2月22日截止。

1. 孙枢,王成善. Gaia（盖娅）理论与地球系统科学.地质学报,2008, 01:1-8.

2. 高吉喜, 等. 生态交错带. 中国环境出版社. 2009.

3. 刘纪远,邵全琴,延晓冬,等.土地利用变化对全球气候影响的研究进展与方法初探.地球科学进展,2011,(10),1015-1022.

4. 陈海滨,唐海萍.基于系统动力学的雏菊世界模型气候控制敏感性分析.生态学报,2013,(10),3177-3184.

5. 王志恒.物种多样性的大尺度格局.于振良 等，主编.生态学的现状与发展趋势.北京：高等教育出版社.2016.

6. 李周园,叶小洲,王少鹏.生态系统稳定性及其与生物多样性的关系.植物生态学报.2021,45.

7. 本书编写委员会，东北区域气候变化评估报告：2020 决策者摘要.气象出版社，2021

8. [美]Donella H. Meadows 等,李宝恒 译.增长的极限:罗马俱乐部关于人类困境的报告（The Limits to Growth: A Report of the Club of Rome’s Project on the Predicament of Mankind）.吉林人民出版社, 1997

9. [美]Andrew Ford. 唐海萍,史培军 译. 环境模拟:环境系统的系统动力学模型导论. 科学出版社, 2009

10. [美]Bonan G.B. 延晓冬 等 译. 生态气候学：概念与应用（Ecological Climatology: Concepts and Applications）. 气象出版社, 2009

11. [丹]Sven Erik Jørgensen，[美]Brian D. Fath，生态建模原理 : 在环境管理和研究中的应用 （Fundamentals of Ecological Modelling: applications in environmental management and research）（中文导读版）.科学出版社，2012

12. Sven Erik Jørgensen， Brian D. Fath, et al. Flourishing Within Limits to Growth: Following nature’s way. Routledge: London, 2015

13. Guisan, A., Thuiller, W., Zimmermann, N. E. Habitat suitability and distribution models: With applications in R. Cambridge University Press: Cambridge. 2017

14. IPCC, Climate Change 2021: The Physical Science Basis, the Working Group I contribution to the Sixth Assessment Report, 2021

15. Wang S, Loreau M. Biodiversity and ecosystem stability across scales in metacommunities. Ecology Letters. 2016,19: 510-518.

16. He N, et al. Ecosystem Traits Linking Functional Traits to Macroecology. Trends in Ecology & Evolution. 2019, 34(3):200-210.

17. Gonzalez A, et al. Scaling-up biodiversity-ecosystem functioning research. Ecology Letters. 2020, 23, 757-776.

关于拯救2050计划