多源、多尺度數(shù)據(jù)整合挖掘與模擬預(yù)測(cè)成為大數(shù)據(jù)時(shí)代生態(tài)學(xué)研究的重要手段

遙感數(shù)據(jù)、長(zhǎng)期定位觀測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)以及模型模擬數(shù)據(jù)的快速膨脹有力地促進(jìn)了生態(tài)數(shù)據(jù)挖掘和分析技術(shù)的發(fā)展。多源、多尺度整合挖掘與模擬預(yù)測(cè)成為大數(shù)據(jù)時(shí)代生態(tài)學(xué)研究的重要手段。大數(shù)據(jù)支持下的生態(tài)數(shù)據(jù)整合挖掘方法包括三大類：① Meta?分析方法；②基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)挖掘方法；③基于過(guò)程機(jī)理的模型—數(shù)據(jù)融合方法。其中?Meta?分析主要是從已有研究案例中，對(duì)多個(gè)有共同研究目標(biāo)又相互獨(dú)立的研究結(jié)果給予定量合并，剖析研究間差異特征，綜合評(píng)價(jià)研究結(jié)果；以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種生態(tài)要素之間的深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式映射關(guān)系，有望在已有生態(tài)學(xué)框架下獲取新的認(rèn)知，繼而反推潛在的生態(tài)學(xué)內(nèi)部機(jī)理；由于人們無(wú)法通過(guò)觀測(cè)和控制實(shí)驗(yàn)等方法全面獲取或者預(yù)測(cè)區(qū)域/全球尺度生態(tài)系統(tǒng)狀況，計(jì)算機(jī)模擬分析大尺度生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能變化成為生態(tài)模擬預(yù)測(cè)的一個(gè)重要途徑。雖然生態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù)量日益增多，但模型模擬的不確定性仍然顯著，而基于過(guò)程機(jī)理的模型數(shù)據(jù)融合方法為應(yīng)用海量數(shù)據(jù)進(jìn)行模型評(píng)估、基準(zhǔn)測(cè)試和約束以降低不確定性提供了新的途徑。這些方法為及時(shí)、有效地集成挖掘不同站點(diǎn)、區(qū)域、時(shí)間序列、生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程和要素的觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，揭示生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程機(jī)理、變異規(guī)律、對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)等普遍規(guī)律，以及服務(wù)于生態(tài)系統(tǒng)管理和決策提供了重要手段。

生態(tài)大數(shù)據(jù)推動(dòng)生態(tài)學(xué)“大理論”和新興學(xué)科的發(fā)展

由于生態(tài)學(xué)研究對(duì)象的復(fù)雜化和長(zhǎng)期、海量觀測(cè)數(shù)據(jù)的缺失，導(dǎo)致研究人員對(duì)生態(tài)過(guò)程和模式的認(rèn)知都存在極大不確定性，生態(tài)學(xué)尚未發(fā)展出一個(gè)能夠被廣泛接受、在最大程度上解釋及精確預(yù)測(cè)不同尺度上生態(tài)學(xué)現(xiàn)象和過(guò)程的統(tǒng)一化理論框架^[6]。受數(shù)據(jù)洪流影響，以數(shù)據(jù)為中心思考、設(shè)計(jì)和實(shí)施科學(xué)研究，通過(guò)對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理和分析來(lái)獲得科學(xué)發(fā)現(xiàn)的新范式（第四范式）正逐漸在生態(tài)學(xué)中出現(xiàn)。同時(shí)，大數(shù)據(jù)時(shí)代更需要發(fā)展高效的大理論，即從基本原理出發(fā)，用最少的參數(shù)做出大量的理論預(yù)測(cè)。由于生態(tài)系統(tǒng)組成的多樣性及其相關(guān)關(guān)系的復(fù)雜性，不管獲得的數(shù)據(jù)量有多大，如果沒(méi)有大理論支撐，大數(shù)據(jù)將會(huì)在很大程度上失去其力量和有效性，不得不依賴于統(tǒng)計(jì)相關(guān)性而進(jìn)行簡(jiǎn)單的歸納分析，永遠(yuǎn)都無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)變化。只有在海量多尺度、多要素、多過(guò)程生態(tài)數(shù)據(jù)支撐下，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程和模式，才可能發(fā)展一個(gè)統(tǒng)一化的理論框架，集成多源、多尺度數(shù)據(jù)整合技術(shù)和生態(tài)模擬預(yù)測(cè)技術(shù)，才能提高生態(tài)系統(tǒng)屬性和生態(tài)過(guò)程的預(yù)測(cè)能力，促進(jìn)新的生態(tài)學(xué)科，如宏生態(tài)學(xué)、預(yù)測(cè)生態(tài)學(xué)的發(fā)展。

數(shù)據(jù)開(kāi)放共享文化亟待培養(yǎng)加強(qiáng)

大數(shù)據(jù)時(shí)代，只有形成開(kāi)放共享、協(xié)同合作的大數(shù)據(jù)文化，才能真正發(fā)揮生態(tài)大數(shù)據(jù)的價(jià)值。觀測(cè)數(shù)據(jù)是生態(tài)學(xué)研究的生命線，生態(tài)學(xué)家將自己的觀測(cè)數(shù)據(jù)視為珍寶。大數(shù)據(jù)時(shí)代，只有打破數(shù)據(jù)封閉的傳統(tǒng)模式，形成開(kāi)放共享的“數(shù)據(jù)思維”模式，才有可能解決大尺度大生態(tài)問(wèn)題。數(shù)據(jù)眾包采集、數(shù)據(jù)出版與數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)等新穎的數(shù)據(jù)獲取和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)方式的深入應(yīng)用，也將促進(jìn)生態(tài)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)開(kāi)放共享。