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复旦大学生态学国家重点学科建设总结报告

时间:2023-03-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:本学科点拥有生物多样性和生态工程教育部重点实验室、生物学教学与科研人才国家级理科培养基地、长江河口湿地生态系统野外站、生物多样性科学研究所、进化生物学研究中心和天然药物研究中心。同时,为解决长江中下游流域和沿海地区生物多样性保育和可持续利用以及生态建设中的重大问题提供科学与技术支撑。可以认为本生态学点已建成我国生态学科高级专门人才的培养基地之一。

复旦大学生态学国家重点学科建设总结报告

(2001—2005年)

一、本学科建设情况基本概况

复旦大学生态学科点现有教学和科研人员41人,其中教授14人(另有长江讲座教授1人)、副教授20人(含2名高级工程师),教师队伍中30人具有博士学位(占88%),国家杰出青年基金获得者1人、教育部新世纪优秀人才4人、上海市启明星5人。本学科点拥有生物多样性和生态工程教育部重点实验室、生物学教学与科研人才国家级理科培养基地、长江河口湿地生态系统野外站、生物多样性科学研究所、进化生物学研究中心和天然药物研究中心。5年累计投入建设资金达4 348.4万元,已建成较为完整的现代生态学科研与教学创新平台,包括:基础生物学、生态系统生态学、土壤生态学、入侵生态学、种群和进化生态学、遗传多样性与进化、转基因生物与生物安全、分子生态学、化学生态学、网络和地理信息系统、显微生物学、生物信息学及天然药物等一批实验室;长江河口湿地生态系统野外站在崇明东滩拥有600平方米的实验室、200平方米的生活区、10亩实验地、温室和3台碳通量观测塔。

本学科点瞄准国家重大需求和生态学发展前沿,充分利用地处长三角的区位优势,精心组织创新团队,形成科研与教学资源共享和国内外合作机制,围绕重大科学问题将生态学与生物学、环境科学、地学、信息科学、自然资源学和经济学结合起来,开展多学科综合研究;将高水平的科研与高层次人才的培养紧密结合起来。主要研究方向包括:生物多样性科学的理论与方法;入侵生态学;基因多样性与生物安全;城市生态与生态经济学。

5年来承担了包括科技部的“973”、“863”项目,国家自然科学基金委员会、教育部、上海市的重大科研项目以及国际合作在内的项目80余项,总经费达3 008.9万元。在SCI收录刊物上发表了120余篇研究论文,论文被国际同行广泛引用;获1项国际青年科学家奖、2项国家级科技奖、3项省部级科技奖;同时,为区域生态建设与安全做出了重要贡献,得到了国家有关部委和上海市的充分肯定。

承担本科生和研究生各类基础学位课程近20余门,如普通生物学、动物生物学、植物生物学、普通生态学、生物多样性科学导论、生态系统生态学、土壤生态学、入侵生态学、保护生物学、景观生态学、生物信息学、生物地理学等;培养了一批优秀的研究生。

本学科点已成为我国长三角经济区和滨海地区生态建设的最重要科技力量之一,是国内外有影响的转基因水稻释放的生态安全、河口湿地生态系统、入侵生态学研究机构之一,也是我国生态学科高级专门人才的培养基地之一。

二、建设规划完成情况

对照2001年申报国家重点学科时本学科制定的学科建设规划和《高等学校有关学科点“十五”建设计划申报表》,从以下几个方面进行总结。

(一)本学科建设目标的完成情况

1.原定建设目标

通过5年努力,将本学科点建成在生态学领域国内一流并有较大国际影响的研究中心与高级专门人才培养基地。同时,为解决长江中下游流域和沿海地区生物多样性保育和可持续利用以及生态建设中的重大问题提供科学与技术支撑。实现目标的思路是:按国家重点实验室标准进行建设,并以队伍建设为重点,充分利用区域特点与交叉学科优势,选准主攻方向,争取在一两个理论、方法或技术上争取重要突破。

2.完成情况

在“211工程”二期重点建设项目“生物多样性与区域生态安全”和“985”建设项目强有力的支持下,为解决人类干扰下长江河口生物多样性动态保护与利用、外来植物入侵机制与控制、普通野生稻等遗传资源保护与利用、转基因水稻释放的生态安全以及区域生态建设中的重大问题提供了科学与技术支撑。

5年内,本学科点共承担研究项目80余个,总经费达3 008.9万元,取得一批原创性成果:共出版著作(含教材、译著)21部,发表论文200余篇,其中SCI论文120余篇,包括一批较高质量的论文(Nature、Science第一作者或并列通讯作者的有2篇),论文被国际同行广泛引用;有多人次担任学术界重要职务,为20余种SCI和国际刊物审稿,多次被邀请作国际学术大会报告等,明显提高了本生态学科点在国内外学术界的地位;同时,在我国自然保护区体系建设的最重要历史时期,基于大量艰苦的野外考察基础上,主审了黑龙江、吉林、新疆、甘肃、青海、四川、宁夏、陕西、河南、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、山东、福建、浙江等省(区)数十个自然保护区,为国家有关部门的科学审批起了重要作用,特别在上海市九段沙湿地和崇明东滩晋升为国家级自然保护区中做了奠基性工作,从而结束了上海市没有国家级自然保护区的历史。在崇明东滩建有全球碳通量观测塔,引起了生态学界的关注。

同时,一支专业结构、年龄分布合理的较高水平的科研队伍已经形成,包括长江讲座教授1名、国家杰出青年基金获得者2人(A类、B类各一名)、教育部“新世纪优秀人才计划”4人、上海市“启明星”计划5人。培养的博士后人员和研究生质量有较大幅度提高。通过引进生态学欧美创新团队,邀请一批国际著名生态学家,连续3年面向全国免费开办“生态学暑期高级讲习班”,出版了教材,在我国生态学教育史上开了先河。可以认为本生态学点已建成我国生态学科高级专门人才的培养基地之一。

可喜的是本学科还表现出强劲的发展势头:2006年批准科研经费达1000万元,发表SCI论文达50余篇,在权威刊物上发表论文数有较大幅度增加。

近5年内,本学科点完成预定建设目标的路径是:按国家重点实验室标准进行建设,并以创新团队和平台建设为重点,充分利用河口湿地生态系统、研究材料(互花米草、加拿大一枝黄花、喜旱莲子草、自由线虫、迁徙鸟类、普通野生稻等)和长江中、下流域的特点,选准国家重大需求和科学问题,进行多学科综合研究;并将高水平的科学研究与高层次人才的培养紧密结合起来。

(二)本学科主要研究方向的进展情况

1.方向一:生物多样性科学的理论与方法

以长江河口和中游“两湖平原”湿地的两个具有国际意义的生态区、主要功能群和濒危物种为研究对象,理论研究聚焦在人类干扰下生物多样性的丧失与维持机制、生物多样性的生态系统功能两个基本科学问题上,方法研究聚焦在与理论研究相关的、不同时空尺度下生物多样性信息学的关键技术上。通过5年的努力,取得如下进展:

(1)人类活动下长江河口新生湿地生态系统动态保护与利用研究中,揭示了九段沙湿地形成、演替过程中泥沙沉积与生物相互作用机制(陈家宽,2003);通过不同年代的围垦样带的研究发现,土壤小型动物区系的组成变化受人类强干扰的影响,并进而影响生态系统的功能(吴纪华等,2002);发现围垦内的人工湿地对水禽栖息地有明显的补偿作用,但决不能代替自然湿地(马志军等,2003);首次分析了长江流域鱼类物种多样性空间分布格局及原因(傅萃长等,2003);比较研究了不同方式的土地利用对湿地的影响,并估算了长江河口湿地生态系统的生态服务功能价值(赵斌等,2004)。这一系列研究无疑是我国在河口湿地生态学方面系统、深入的代表性成果,有的论文被Science引用,有的论文被Applied Soil Ecology审稿人评价为里程碑性的工作。

(2)我们作为数据分析主要成员参加了SARS冠状病毒在中国流行过程中的分子进化分析工作,结果已在Science发表(钟扬,2004,并列通讯作者),这不仅表明分子进化研究可以成为理解生物多样性的一把钥匙,也可能成为解决生命科学领域重大问题的一个突破点,这在一定程度上反映了我们在生物信息分析方面的进步与实力。

(3)出版了《生物多样性信息管理概论》专著(赵斌,2004),并以上海为例构建了可操作的生物多样性信息系统与数据库。

2.方向二:入侵生态学(原为“种群与进化生态学”)

选取互花米草、加拿大一枝黄花和喜旱莲子草3种入侵种为对象,在生态系统、种群和分子水平上探讨其入侵机制、与土著种之间的生态关系及不同性质的种间关系在入侵中的相对作用,揭示其入侵的生态后果,包括对土著生物多样性、主要功能群及其生态系统的影响,从而为有害外来种的控制和管理提供科学依据。通过5年努力,取得如下进展:

(1)以互花米草和加拿大一枝黄花为对象,研究了它们对被入侵生态系统中土著植物的影响,结果表明,外来入侵植物不仅会降低土著植物的多度,而且还可能影响生态系统中的底栖生物以及鸟类群落(陈中义等,2005;马志军等,2003,2004,2005;敬凯等,2003,2004,2005),这一结论将对滨海生态系统的管理具有重要意义。

(2)通常,生态学家认为入侵种之所以能在其入侵的生态系统中占优势是因为它们的竞争能力比土著种强,但我们用互花米草(入侵种)与芦苇(土著种)作材料的研究表明,两者之间的竞争结果完全取决于生长条件(陈中义等,2004);用喜旱莲子草(入侵种)和莲子草(土著种)为材料的研究也得到了同样的结果(潘晓云等,2004,2005;耿宇鹏等,2004,2005);此外,用其他物种所进行的研究也得到了相似结果。这些有趣结果表明,入侵成功是物种的生物学性状与环境特性相互作用的结果,这是对成功入侵机制传统解释的挑战。

(3)互惠互生关系被看做为植物成功入侵的重要机制之一,但是植物与菌根真菌的互生关系在入侵中的作用尚不明确。对加拿大一枝黄花的入侵历史与菌根真菌发生率关系的研究表明,这种类型的互生关系可能对其成功入侵具有非常重要的意义(金梁等,2004)。

3.方向三:基因多样性与生物安全

主要研究农作物野生近缘种基因资源的可持续和安全利用,包括:水稻、小麦和大豆及其野生近缘种基因多样性的丰度、空间格局,遗传资源有效保护对策;转基因水稻环境释放后的生态安全。通过5年努力,取得了一些重要进展:

(1)我们是世界上较早进行栽培水稻基因流和水稻转基因逃逸风险评估的研究群体,已获得以下成果:①在受控实验下,通过特异性分子标记分析,在国际上首次获得了从栽培水稻向杂草稻以及从栽培水稻向普通野生稻的基因漂移频率数据(宋志平等,2003,2004);发现自然条件下的花粉竞争是限制栽培水稻与普通野生稻基因交流的机制之一(宋志平等,2002)。上述工作被2003年的Nature Review Genetics发表的综述论文所引用,并成为界定栽培水稻为转基因逃逸风险较低农作物的重要依据。②运用特异性的转基因选择标记结合SSR分子标记检测了大量水稻种子样本发现水稻转基因向常规稻漂移频率低于1%,进一步证实栽培水稻为转基因逃逸风险较低农作物(戎俊等,2004,2005)。③采用水平和立体取样,分析了栽培稻花粉在空气中的散布式样及其影响因子,在此基础上预测了在一定风速下,栽培稻花粉的漂移范围(宋志平等,2004)。这些数据不仅为转基因稻的安全生产管理提供理论指导,如建立隔离区的最小距离、采用高秆作物阻挡花粉的散布等,同时也可用于重要野生植物资源的保护实践。④通过栽培实验,比较研究了常规稻与普通野生稻间杂种的相对适合度,结果表明杂种在自然条件下能够完成其生活史,提示栽培稻转基因如果逃逸到普通野生稻中可能导致生态后果(宋志平等,2004)。⑤运用分子标记研究发现,在受到人类栽培稻栽培活动扰动较严重的普通野生稻自然种群中已经发生了栽培稻与普通野生稻间的基因交流,这种自然发生的基因流已经影响了普通野生稻自然种群的遗传结构,而且栽培稻基因流通常会导致普通野生稻自然种群中可检测的遗传变异性增高(宋志平等,2001,2003)。这一结果暗示栽培稻转基因的逃逸可能影响普通野生稻自然种群,必须进一步研究这种逃逸是否会导致严重的生态后果。⑥我们的研究为以栽培稻为代表的风媒作物转基因的逃逸风险评价建立了实验体系,包括花粉漂移、人工群体和自然群体的基因流检测、转基因杂种的适合度分析以及逃逸后果的前期预测等技术平台。

(2)利用分子生物学手段,对小麦祖先种节节麦高分子谷蛋白亚基(HMW-GS)的编码基因序列进行了分析测定。根据各亚基序列变异特异性,建立了鉴定HMW-GS 1.5亚基的分子方法,完成了HMW-GS 1.5亚基编码基因的全序列测定和新亚基人工的合成方法,设计了一种结合位点特异性标记(AS-PCR)和SDS-PAGE的优点来准确鉴定HMWGS的新方法(陆春明等,2003,2004,2005)。

(3)对野大豆的自然地理分布、居群遗传结构、居群内个体间的亲缘关系和小尺度空间分布格局、基因斑块的大小、天然异交率、基因流等一系列与保护生物学有关的科学问题及外源转基因向野大豆逃逸的可能性进行了研究。利用GIS技术建立了野大豆资源数据库和数字地理分布图;利用分子标记检测野大豆居群内的遗传变异水平和居群内小尺度上的空间变异,并据此提出了野大豆遗传多样性保护的取样策略和具体措施,为进一步研究转基因大豆外源基因逃逸的可能性及其入侵性奠定了基础(金燕等,2003,2004,2005)。

此外,在实验分析基础上,结合模型研究,我们正在构建描述水稻转基因漂移规律的生态模型,可望为转基因水稻和水稻育种提供重要的预测与管理工具,为国家制定相关政策提供科学依据。

4.方向四:城市生态与生态经济

致力于长江流域区域生态安全问题研究,重点集中在长江流域的生物资源、土地资源和水资源的保护与可持续利用及其经济学分析。通过5年的努力,取得如下进展:

(1)揭示了长江全流域内淡水鱼类分布的空间格局、鱼类自身特性与海拔高度关系,及目前鱼类资源受威胁状况,为合理利用长江流域的鱼类资源提供可靠的科学数据(傅萃长等,2004)。

(2)评价了长江河口湿地资源的生态价值以及作为土地资源被利用状况,指出其受破坏的主要原因,为政府保护河口湿地,协调湿地作为有重要生态价值的生态资源和有重要经济价值的土地资源之间的矛盾提供决策依据(赵斌等,2003;任文伟等,2004)。

(3)通过研究中国大坝建设的历史,比较大坝的过去、现在和将来,揭示对区域生态安全有重要影响的中国环境政策的变迁,为大坝建设的决策者提供参考意见,并受Nature杂志约稿,发表论文(任文伟等,2005)。

(4)在我国自然保护区体系建设的最重要历史时期,基于大量艰苦的野外考察基础上,主审黑龙江、吉林、新疆、甘肃、青海、四川、宁夏、陕西、河南、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、山东、福建、浙江等省(区)数十个自然保护区,为国家有关部门的科学审批起了重要作用,特别在九段沙湿地和崇明东滩晋升为国家级自然保护区中作了奠基性工作,从而结束了上海市没有国家级自然保护区的历史。国家环保总局等七部委对陈家宽教授给予表彰。

(三)本学科学术团队建设情况

2001—2005年间,研究队伍建设取得重要进展:生态学科现拥有“长江特聘讲座教授”1名(骆亦其,2002年),国家杰出青年基金获得者2名(卢宝荣,A类,2001年;谷迅,B类,2004年),教育部新世纪优秀人才4名(钟扬、吴纪华,2004年;宋志平,2005年;赵斌,2006年),上海市科技启明星5名(董爱武、吴纪华,2004年;马志军、明凤,2005年;任文伟,2006年)。

2005年引进英国爱丁堡大学生态学博士、杰出中青年学者方长明教授;5年内留校博士后人员有吴纪华、马志军、宋志平、明凤、潘晓云、南蓬、姜丽芬,目前88%的教师具有博士学位,48%的教师具有博士后经历。2004年成立的以陈吉泉教授为首的复旦大学生态学欧美创新团队(6人)更是一个十分有新意的模式,目前已发挥了重要作用。

(四)本学科人才培养情况,其中博士生培养情况(包括政治思想教育)

本学科点高度重视博士后培养与政治思想教育,提出“做学问先要做高尚的人”理念,涌现出一批德才兼备的优秀的青年学者,如杨武云(已晋升为教授,并获国家级科技奖励)、吴纪华和宋志平(优秀博士后,教育部新世纪优秀人才,吴纪华副教授在2005年被批准为博士生导师,宋志平破格晋升为教授)、肖明(已晋升为教授、上海师范大学学术带头人)、程舟(已被同济大学引进作学术带头人);已晋升为副高职称的有王晓娟(兰州大学)、程晓莉(中科院武汉植物园)、马志军、明凤、姜丽芬(复旦大学)。其中吴纪华、宋志平、马志军、明凤已补充到本校生态学科点的教师队伍中。

4年内招收培养博士研究生超过40名,授予博士学位14名,有的毕业后已成为各高校和科研单位的学术骨干或被吸引作博士后,如陈中义(已晋升教授、长江大学教务处副处长)、傅大煦(市科委教授级高工);晋升为副教授或副研究员的有傅萃长(复旦大学)、张晓艳(同济大学)、金梁(兰州大学)、马淼(新疆石河子大学)、敬凯(云南师范大学);赴国内外做博士后的有田春杰(日本)、傅萃长(中科院水生所)、马涛(复旦大学)、陆春明(瑞典)等。

(五)本学科科学研究情况

本学科点成功地申请到“973”项目课题(主持单位)2项,“863”项目3项(2项主持),教育部重点项目2项,上海市重大项目课题多项(3项为项目负责),国家自然科学基金重大项目课题1项、面上项目15项,据不完全统计,累计经费达3 008.9万元。

发表论文200余篇,其中SCI论文120余篇,SCI论文逐年增加,其中Nature、Science第一作者或并列第一作者的有2篇,在本领域权威刊物上发表论文数有较大幅度增加,包括在Nature、Science、Bioscience、Ecology Letters、New Phytologist、Theoretical and Applied Genetics、Applied Soil Ecology、Global Ecology and Biogeography、Biodiversity and Conservation、Ecological Research、Annals of Botany、Hydrobiologia、Archiv Fur Hydrobiologie等著名权威刊物上发表20余篇,并被Science、Nature Reviews Genetics、Trends in Ecology &Evolution、Trends in Plant Science、Evolution、Plant Physiology、Molecular Ecology、Ecological Applications、Journal of Applied Ecology、Molecular Biology and Evolution、New Phytologist、American Journal of Botany、Crop Science、Plant Biotechnology Journal、Weed Research、Weed Science等引用。

卢宝荣教授获国家技术发明奖(二等奖)一项,钟扬教授获国家科技进步奖(二等奖)一项,马志军副教授获联合国教科文组织人与生物圈计划青年科学家研究奖一项。

(六)本学科国内外学术交流情况

协办国际学术会议“第二届天然产物国际会议”(2004年10月),主办“第八届全国系统与进化植物学青年研讨会”(2004年7月)和“东方论坛:生物多样性与生物安全”(2002年5月)。参加国际学术会议数十人次,邀请来校讲学的专家包括美国、加拿大、英国、澳大利亚、日本、菲律宾等国数十人次。

有长期稳定合作关系的有世界自然基金会(WWF)、菲律宾国际水稻研究所、加拿大女皇大学、英国曼彻斯特大学、英国东英格兰特大学、日本东京大学、日本广岛大学、美国俄亥俄州立大学、美国俄克拉荷马大学等。通过学校支持建立的“生态学欧美创新团队”与美英两国的生态学家建立了十分有效的合作机制,刘建国、骆亦其、陈吉泉、程维新、Snow、Watkinson等都与我们有合作研究论文发表。

(七)本学科教学科研基础条件建设情况

现有基础生物学、生态系统生态学、土壤生态学、入侵生态学、种群和进化生态学、遗传多样性与进化、转基因生物与生物安全、分子生态学、化学生态学、网络和地理信息系统、显微生物学、生物信息学及天然药物等实验室;长江河口湿地生态系统野外站建在崇明东滩,拥有600平方米的实验室、200平方米的生活区、10亩实验地、温室和3台碳通量观测塔。拥有碳/氮分析仪+相关模块、全自动遗传分析仪、高效液相色谱、高效气相色谱、荧光显微镜等大型设备。

复旦大学生态学科的重点建设起步很晚,1999年批准为博士点,2001年批准为教育部重点实验室,学校对重点实验室建设拨过150万元,主要用于旧实验室装修改造和小型仪器设备购置;“211工程”(二期)重点建设项目的1000万元的投入则大大改善了实验条件,从分子到景观生态学实验室均建立了起来。可以认为,这是复旦大学生态学科点基础实施改善最好的5年:实验室面积增加了35%,实验体系基本成形,野外站开始运行。这得益于重点建设项目的投入,重点实验室的运行经费以及重大、重点科研项目的资金。

(八)本学科资金投入和使用情况(略)

三、建设成效分析

(一)本学科在该建设期内取得的代表性研究成果

1.重要成果之一:长江河口湿地生态系统的生物多样性维持与生物入侵研究

生物多样性维持与生物入侵是近年来生态学的热点研究领域。该领域的研究不仅具有重要的学术意义,而且对中国生物多样性的保护和退化生态系统的恢复与重建具有重要的现实意义。

2001—2005年来,本实验室以长江河口为研究重点,对人类活动、生物入侵、栖息地丧失等全球生态环境所面临的主要威胁下河口湿地生态系统的退化机理及其对生物多样性的影响进行了研究,主要取得以下成果:

(1)主持了320平方公里的长江河口最大新生湿地生态系统九段沙的大规模综合考察,以及在崇明东滩国际重要湿地定位研究,结合其他历史资料,建立了该区域的生物多样性数据库,完成了生物多样性编目与评价,揭示了长江河口生物多样性的基本特征和时空分布规律,分析了人类活动对生物多样性的威胁,实施了上海市政府提出将崇明东滩和九段沙建成国家级自然保护区的重要目标。

(2)以土壤自由生活线虫为主要研究对象,分析了滩涂的围垦活动对生物多样性的影响,确定了线虫群落特征随着自然环境的变化的演变过程。

(3)以迁徙鸟类为研究对象,分析了自然环境变化对鸟类群落的影响,指出人工湿地不能替代自然湿地,但对自然湿地具有重要的补偿作用,并提出物种多度比物种丰度对环境变化的影响更为敏感,为制定湿地资源的保护和利用的长远规划提供了决策依据。

(4)以喜旱莲子草、加拿大一枝黄花、互花米草、凤眼莲等入侵生物为研究对象,围绕其入侵的机制和生态学后果开展了系统研究。

2001—2005年间,共出版专著(含译著)5部,发表论文40篇,其中SCI收录论文22篇。“上海九段沙湿地自然保护区的综合考察与总体规划”获2006年度上海市科技进步奖二等奖;有关互花米草入侵研究的阶段性成果于2004年在3次国际会议上报告,引起了国际同行的广泛兴趣,Science在其News Focus栏目中还刊载了主要研究地点——九段沙的照片,呼吁政府和社会的重视生物入侵和生态系统恢复问题(见Science,2004,306:968-969)。

2.重要成果之二:作物种质资源与生物安全

本课题组围绕水稻、野生小麦和大豆的遗传资源和生物安全问题,探索了野生稻遗传多样性以及水稻农家品种原位保护的方法,重点研究了水稻转基因逃逸及其生态后果的科学问题。对含AA基因组野生稻属植物(栽培种、杂草类型与野生种)的地理分布、杂交亲合力、杂种的可育性、花粉流、异交率、花粉竞争、传粉生态、基因漂移频率、天然种质渗入及转基因逃逸的潜在生态风险等科学问题进行了系统的研究和评估。

利用分子生物学手段,对小麦祖先种节节麦高分子谷蛋白亚基(HMW-GS)的编码基因序列进行了分析测定。根据各亚基序列变异特异性,建立了鉴定HMW-GS 1.5亚基的分子方法,完成了HMW-GS 1.5亚基编码基因的全序列测定和新亚基人工的合成方法,设计了一种结合位点特异性标记(AS-PCR)和SDS-PAGE的优点来准确鉴定HMWGS的新方法。

对野生大豆的自然地理分布、居群遗传结构、居群内个体间的亲缘关系和小尺度空间分布格局、基因斑块的大小、天然异交率、基因流等一系列与保护生物学有关的科学问题进行研究。利用地理信息系统(GIS)技术建立了野生大豆数据的野生大豆资源数据库和数字地理分布图;利用分子标记检测野生大豆居群内的遗传变异水平和居群内小尺度上的空间变异,并据此提出了野生大豆遗传多样性保护的取样策略和具体措施。

5年间,共发表论文20余篇,其中SCI收录论文15篇,已被SCI刊物他引60余次,其中宋志平等工作被2003年的Nature Review Genetics发表的综述论文所引用,并成为界定栽培水稻为转基因逃逸风险较低农作物的重要依据。获国家发明专利1项。

3.重要成果之三:长江区域生态安全研究

区域生态安全近年来成为生态学的一个新方向和热点问题。该领域研究不仅具有重要的学术意义,而且对中国日益严重的生态环境具有重大现实意义。

本学科点5年来一直致力于长江流域区域生态安全问题研究,重点集中在人类活动下长江流域的生物资源、土地资源和水资源的可持续利用的研究,取得以下成果:①揭示了长江全流域内淡水鱼类分布的空间格局、鱼类自身特性与海拔高度关系,及目前鱼类资源受威胁状况,并建立了长江鱼类资源数据库,为合理利用长江流域的鱼类资源提供可靠的科学数据;②评价了长江河口地区湿地资源的生态价值以及作为土地资源被利用状况,指出河口湿地资源受破坏的主要原因,为政府保护河口湿地,协调湿地作为有重要生态价值的生态资源和有重要经济价值的土地资源之间的矛盾提供决策依据;③通过研究中国大坝建设的历史,比较大坝的过去、现在和将来,揭示对区域生态安全有重要影响的中国环境政策的变迁,为大坝建设的决策者提供参考意见,并受Nature杂志约稿,发表论文。

2001—2005年间,该研究方向出版专著1部,发表论文22篇,其中SCI收录论文8篇。

(二)本学科对国家和区域经济建设、社会发展所做的贡献及效益分析

生态学是当今最活跃的学科之一,原因有两个:其一,人类面临着种种环境问题,包括生物多样性丧失、生态系统崩溃、污染严重,均需要生态学家去解决其中的科学问题;其二,生态学派历来有很强的区域性,他们面对不同的自然条件和生态系统,因此研究的重点往往不同。我国是人口最多、人类活动极为频繁的国家,同时物种丰富,生态系统类型多样,因此我国科学家有可能充分利用自然资源优势和独特的人类干扰方式来研究生物多样性与区域生态安全,从而取得理论与方法上的突破。本学科点牢牢抓住长江河口新生湿地这一国际上罕见的生态系统,牢牢抓住长三角是外来种入侵的重灾区这一特征,也牢牢抓住我国水稻生产大国和野生稻资源丰富这些特点开展上述4个方向的研究,实现学科的跨越式发展。从已发表论文的社会评价来看初步达到了这一目的。本学科点为一批重要湿地晋升国家级自然保护区作出重要贡献,特别是为上海市湿地的动态保护和科学利用做了奠基性的工作;为转基因水稻的进一步发展提供了生态学和传粉生物学科学依据;为沿海地区外来种的控制对策提供了可选择的方案。

复旦大学在沿海和长江三角洲做了很多重要的引人瞩目的工作。研究地点除了崇明东滩、九段沙外,北到辽宁蛇岛、山东荣成、江苏洪泽湖、盐城滩涂和大丰湿地,南到浙江南麂列岛、福建漳江口、广东海丰。例如浙江南麂列岛国家级自然保护区,也是联合国教科文组织人与生物圈保护网络成员,在复旦大学的主持下顺利地进行了功能区调整,解决了多年来悬而未决的历史遗留问题,该保护区获得了新的发展机遇。此外,九段沙湿地和崇明东滩申报国家级自然保护区成功,也包含了复旦大学多年的科技支撑,从而结束了上海市没有国家级自然保护区的历史,在中国环保史上写下重要一笔。

四、存在问题

(一)目前本学科建设中存在的主要问题

(1)与世界一流学术水平有较大差距。近5年来,本学科点在SCI刊物上发表论文的数量与质量有大幅度的提高,学术贡献也被国内外公认,但在Top的SCI刊物上发表论文数非常有限,高引用的单篇论文还没有,国际顶尖的生态学家还没有产生。

(2)生态学野外实验基地建设相对滞后。生态学发展越来越朝着长期野外定位观测和受控实验的方向发展,我们在崇明东滩建立了长江河口湿地生态系统野外站和3套二氧化碳通量塔。野外站是租用其他单位的楼房,也没有土地使用权。

(3)生物多样性与生态工程教育部重点实验室(复旦大学部分)实验用房紧张。重点实验室有教授10名,副教授13名,在读研究生达60余人,但实验用房面积只有1200多平方米。

(二)以上问题的主要原因和改进措施

1.主要原因

(1)复旦大学生态学科重建的历史很短。从1999年批准为博士点算起仅8年历史。一个学科要建成世界一流水平需要漫长的过程。

(2)国际化步伐艰难。一个一流的学科点,其老师与学生的来源必须国际化,我们也尽了很大努力,也有外籍人士来竞争教职,但没有突破。除了国家政策环境和教师薪酬水平较低等原因外,复旦大学生态学科研究条件与国际一流大学的要求还有一定差距。

2.改进措施

(1)推进国际化进程。加大杰出生态学家的引进力度,同时注重优秀青年学术带头人的培养。

(2)江湾新校区的建设将会尽快安排生命科学学院。

作者后记

该总结报告是由我于2007年1月16日起草完成后上报给教育部作为参加国家重点学科考评的主要材料之一。起草过程中得到了宋志平、吴纪华博士的大力帮助。这份总结较全面、客观地反映了复旦大学生态学科建设的成就与问题,也从一个侧面反映了我国重点学科与“211工程”建设项目的成就与问题。

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