當(dāng)小貨車沿著美國弗吉尼亞州西部一片森林中的土路顛簸前行時，茂密的灌木叢擊打著車身兩側(cè)。車上，生態(tài)學(xué)家TyLindberg大聲叫著擠在路兩邊的入侵物種的名字。這是綽號“一分鐘一英里”、以驚人速度擴(kuò)散的薇甘菊。一種被稱為亞洲高蹺草的一年生開花植物則鋪滿了地面，并且扼殺了當(dāng)?shù)刂参�。同時，一種異常多刺的玫瑰會將靠近它的任何人的衣服刮破。
再往前走，Lindberg將車停在矮樹叢中的空地上，然后自己穿過灌木，朝伸出地面的塑料和鋁樁走去。它們劃出一個40米×40米的地塊，而這是散布在弗蘭特羅亞爾鎮(zhèn)附近1300公頃森林和草地上的幾十個地塊中的一個。從4月到10月，野外技術(shù)人員每天花時間記錄地塊中幾乎每棵樹的位置、直徑和高度，收集“陷阱”中的落葉，并且將壓制的入侵植物存檔。他們的主要目標(biāo)是測定生態(tài)系統(tǒng)的新陳代謝，尤其是其每年能產(chǎn)生多少生物質(zhì)。
在其他地塊，技術(shù)人員會誘捕嚙齒類動物，并且提取血液樣本以檢測疾病，包括那些可能傳染給人類的疾病。工作人員收集并儲存蜱蟲和甲蟲，同時采集土壤樣本，用于研究地下的細(xì)菌。在更高的山上，一座50米高的金屬塔架從樹林中伸出，上面布滿了持有傳感器的長吊桿。這些傳感器能監(jiān)控不同海拔的氣溫、風(fēng)速和太陽輻射。當(dāng)最終的儀器“套裝”在被全部安裝上時，這座塔架將通過監(jiān)控二氧化碳和水蒸氣濃度如何升降，觀測底下的這片森林。
這是規(guī)劃的美國國家生態(tài)觀測站網(wǎng)絡(luò)（NEON）80多個站點中的一個。NEON是一個耗資4.34億美元的項目，旨在建造跨越全美的生態(tài)觀測站。它的目標(biāo)很宏大。如果一切進(jìn)展順利，NEON將記錄下氣候變化和土地使用對生態(tài)系統(tǒng)造成的影響，并且為科學(xué)家提供針對該國生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵特征的近乎實時的測量結(jié)果。很多站點將運(yùn)行30年，其他的則會被定期關(guān)停并重新選址，以應(yīng)對環(huán)境變化。收集的數(shù)據(jù)將通過一個門戶網(wǎng)站對所有人免費(fèi)開放。
NEON的由來
回到2000年，新墨西哥大學(xué)生態(tài)學(xué)家ScottCollins是美國國家科學(xué)基金會（NSF）所屬NEON的首個項目負(fù)責(zé)人。他介紹說，建造大型生態(tài)觀測站的想法源自試圖為生物學(xué)家尋求方法從該機(jī)構(gòu)大科學(xué)資金，即重大研究設(shè)備和設(shè)施建設(shè)預(yù)算中分一杯羹的NSF工作人員。“這從一開始便將我們置于一個大不相同的地位，因為它并不是科學(xué)界和直言不諱的生態(tài)學(xué)家們想要的東西�！盋ollins說。
盡管研究人員并未創(chuàng)造該項目，但他們很快對這一想法表示歡迎，并且?guī)ь^構(gòu)思NEON的設(shè)計。密歇根州立大學(xué)凱洛格生物站站長、NSF生物科學(xué)咨詢委員會現(xiàn)任主席KatherineGross介紹說，在研討會上，與會者被鼓勵要有遠(yuǎn)大的夢想。
在2000～2002年的6次研討會上，生態(tài)學(xué)家制定了一份計劃，即建造由至少分散在10個站點的觀測站和實驗中心組成的靈活網(wǎng)絡(luò)。不過，科學(xué)家就NSF應(yīng)為每個站點指定研究主題還是允許生態(tài)學(xué)家選擇自己的關(guān)注點產(chǎn)生了分歧。
在遞交給國會的2002年預(yù)算請求中，NSF要求獲得1200萬美元，以設(shè)計和建造兩個標(biāo)準(zhǔn)的NEON站點。不過，國會拒絕了這一請求，理由是缺少項目信息并且未對開支進(jìn)行充分預(yù)估。
當(dāng)時，美國生態(tài)學(xué)家為NEON設(shè)計的最好模型是長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)，即一群研究人員在連續(xù)5年或更長時間里研究某個特定地塊的生態(tài)學(xué)，然后獲得每個站點特有的一系列觀測結(jié)果。不過，NEON領(lǐng)導(dǎo)者最終選定了“一刀切”的方式??整個網(wǎng)絡(luò)擁有標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)方案和設(shè)備，以研究包括生物多樣化和氣候變化在內(nèi)的緊迫問題。同時，一個專家組建議，NSF應(yīng)將NEON發(fā)展成由一個實體管理的全國性網(wǎng)絡(luò)，而不是讓項目負(fù)責(zé)人為單個觀測站制定研究方案。
受到國會要求繼續(xù)改進(jìn)NEON想法的鼓勵，NSF在2004年年初發(fā)布了一份征集提案的呼吁。設(shè)計NEON的600萬美元項目到了美國生物科學(xué)研究所一些成員的手上。這是一個參與了該項目早期規(guī)劃的非營利性機(jī)構(gòu)。一年多以后的2005年12月，主要設(shè)計人員創(chuàng)建了NEON公司。
接下來的幾年里，NEON的結(jié)構(gòu)逐漸成形。該網(wǎng)絡(luò)將美國分成20個區(qū)域，其中每個區(qū)域擁有若干配備了儀器和樣本采集協(xié)議的站點。
感覺被忽視
然而，當(dāng)涉及選擇何處建造站點以及如何最好地進(jìn)行測量時，一些生態(tài)學(xué)家感覺他們的經(jīng)驗遭到無視�？屏_拉多州立大學(xué)土壤學(xué)家、NEON公司臨時首席執(zhí)行官GeneKelly表示，強(qiáng)調(diào)每個地方的測定參數(shù)相同意味著NEON不得不犧牲為每個站點制定的最優(yōu)化方案�！罢嬲鉀Q該問題的唯一出路在于使其標(biāo)準(zhǔn)化，但這么做會失去一些東西�！�
Kelly說，在這些決定作出后，包括他在內(nèi)的很多生態(tài)學(xué)家停止密切關(guān)注該項目進(jìn)展，部分原因在于NEON公司停止了向他們尋求建議。
盡管失去了生態(tài)學(xué)界的一些參與，NSF還是在2009年批準(zhǔn)了NEON的最終設(shè)計方案，國會則在7月?lián)芨读私ㄔO(shè)經(jīng)費(fèi)。該網(wǎng)絡(luò)將包含1.7萬個傳感器，在近100個站點測量從土壤水分到河流pH的上百個變量。在每個站點里，技術(shù)人員會采集一套生物學(xué)樣本，包括來自很多生物體的基因組數(shù)據(jù)以及昆蟲和小型哺乳動物的整體標(biāo)本。測定結(jié)果將成為一系列標(biāo)準(zhǔn)的生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，從而使科學(xué)家得以比較和觀察生態(tài)系統(tǒng)的變化，并作出生態(tài)預(yù)測。
全球性覆蓋
隨著經(jīng)費(fèi)開始流向科研人員個人，興趣也在日益增長。去年9月，NSF向?qū)EON數(shù)據(jù)感興趣的研究人員和研討會組織者提供了480萬美元的經(jīng)費(fèi)。蒙大拿大學(xué)生物氣候?qū)W家AshBallantyne收到3萬美元，以研究干旱、火災(zāi)和蟲害對碳循環(huán)造成的影響。他計劃研究干旱或其他干擾因素如何使森林容易發(fā)生甲蟲災(zāi)害或火災(zāi)。
與此同時，一些科學(xué)家通過運(yùn)營自己的分布式網(wǎng)絡(luò)，在全球尺度上進(jìn)行思考并獲得了寶貴的經(jīng)驗。全球湖泊生態(tài)觀測站網(wǎng)站始建于2005年，它將監(jiān)控人類對湖泊生態(tài)系統(tǒng)影響的全球研究團(tuán)隊結(jié)合在一起。營養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)（NutNet）則將開展一系列標(biāo)準(zhǔn)試驗的6大洲研究人員聯(lián)系起來。他們分析的是草原上的植物生產(chǎn)力如何受到化石燃料燃燒的兩種副產(chǎn)品??磷和氮的限制。旨在研究植物種群和干旱的其他網(wǎng)絡(luò)也如雨后春筍般出現(xiàn)。
這些項目在范圍上比NEON小，從而賦予研究人員更多的控制權(quán)。由于在決定如何開展試驗或采集數(shù)據(jù)上只有少數(shù)人有權(quán)發(fā)言，諸如NutNet等項目才能維持對科學(xué)的密切關(guān)注。“NEON很難做到這一點，因為整個生態(tài)學(xué)界都享有發(fā)言權(quán)�！泵髂崽K達(dá)大學(xué)生態(tài)學(xué)家、NutNet成員ElizabethBorer表示。
或許，當(dāng)接下來幾年間數(shù)據(jù)開始從諸如Lindberg在弗吉尼亞州西部管理的站點涌來時，NEON早期的掙扎將會消退。在去年年底寒冷的一天，Lindberg站在矗立于周圍森林中的近乎完工的觀測塔下面。附近的小屋內(nèi)，幾十個箱子里裝著等待被安裝到塔上的傳感器和電子設(shè)備。盡管這里和全美其他站點的建設(shè)工作有待恢復(fù)，但Lindberg認(rèn)為，項目最終會取得成功，只要研究人員歡迎它。
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