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生态系统原理整理习题
导读：2）如何利用稳定同位素技术将生态系统净CO2交换量（NEE）拆，分为生态系统呼吸和总初级生产力？，土壤蒸发？其基本原理是什么？，（1）定位观测、模型模拟、控制实验各有何优缺点？这些手段如何相互补充？方法优点A，定位观测B)可观测大尺度(或不可重复)的重要生态过程，难设揭示大时/空尺度的生态过B)具有一定的可重复性程与变化控制实验C)通过施加外，B)模型参数-实验生态学参B)可应用于多个系统，2 通量拆分研究；CO2呼吸的循环研究 2）如何利用稳定同位素技术将生态系统净CO2交换量（NEE）拆分为生态系统呼吸和总初级生产力？
3）如何利用稳定同位素技术将蒸散（ET）拆分为植物蒸腾（T）和土壤蒸发？其基本原理是什么？
4）如何利用水的稳定氧、氢同位素信息揭示植物的水分利用来源？
土壤水分在被植物根系吸收及随后沿导管向上传输的过程中，与外界不发生水分交换，因此不存在同位素分馏过程，所以植物茎木质部水分同位素组成能反映出植物利用的来源水分同位素信息。通过比
较植物茎木质部水分与植物利用的不同来源水分同位素值，即可知道植物水分利用来源。如果不同来源水分的同位素组成差异显著，那么对比植物木质部水分与各种水源的同位素组成可以确定植物对不同水源的选择性。 第四章 （1）定位观测、模型模拟、控制实验各有何优缺点？这些手段如何相互补充？ 方法 优点 A) 可观测许多无法控制的生态过程； 定位观测 B) 可观测大尺度(或不可重复)的重要生态过程； 缺点 A) 只能建立相关性、难以用于验证科学假设、尤其是不能确立因果关系 B) 需要重复和对照来获得更确切的信息（观测的重复与对照很难保证同质性） ：A)
帮助提出一些新的A) 可能损失部分重要的输模型模拟 假说来解释重要的科学出/输入信息 问题； A) 可确定条件与现象之间的因果关系、并检验假A) 尺度较小 (m2~ha)，难设 揭示大时/空尺度的生态过B) 具有一定的可重复性 程与变化 控制实验 C) 通过施加外来扰动或B) 很难保证实验处理对于干扰，主动地获得有关因每个重复都是随机的、空间果关系的信息 异质性和假重复问题非常D) 可通过统计途径来评严重
价所观察到的实验效果 是偶然性的，还是实验处 B) 模型参数-实验生态学参B)
可应用于多个系统；
数常存在差异
理所导致的 补充：整合多种途径来回答所选择的科学问题，刚开始更应重视观测与调查，完成基本科研素养和知识的积累
2 CO2增加会通过哪些机制影响生态系统的Npp? NEE：是生态系统和大气之间的净CO2交换量。NEE=GPP-Recoayst CO2浓度增加，会导致气候变暖，从而产生以下影响：
3气温升高如何影响土壤的碳储量？白天增温与夜间增温可能会有什么差异？ （1）当NPP的增加，植物残体归还到土壤的碳素增加量超过碳释放时，土壤碳库也随之增加； （2）如果NPP不增加或微弱增加，而凋落物和土壤有机质分解以及土壤呼吸增加速率超过植物残体输入速率，导致土壤碳库储量降低； （3）如果植物残体碳素归还量与土壤碳释放速率大致相抵，则土壤碳库保持不变。
不同纬度地带的土壤对气候变暖的响应不同，一般引起高纬富碳地区土壤碳流失，尤其在在北方森林和苔原地区，而中低纬度地区的土壤碳库则可能不变或略有增加。
4相同的降水频率/强度改变实验对偏干旱的生态系统与对偏湿润生态系统NPP的影响是否一致？为什么？ 不一致，NPP=GPP-RA：生态系统的NPP与降水的相关性最强，但是在极高的降水条件下NPP会下降。在偏干旱的生态系统中，植物生长的限制因素是水分，如果降水增加的话，植物的NPP无疑会大幅度提高，但是在偏湿润的生态系统中，植物生长的限制因子不一定是水分，甚至增加降水反而会减少土壤中氧气的含量，影响根和土壤微生物的活性，使植物的生理活性产生紊乱，或者造成关键营养的淋溶损失，影响光合作用，进而影响NPP。
第三章 ? 什么是野外控制实验？ 科研工作者在（野外）自然生态系统内，通过改变（或控制）一个或
多个因子，然后观测与这些实验条件相伴随的生态系统结构和功能的变化，从而确定调控因子与观测到的变化间的因果关系的一种研究方法。 ? 野外控制实验设计的基本原则？ 1,重复。重复的主要作用是估计实验误差和降低试验误差 2.随机。随机是指一个重复中的某一处理或处理组合被安排在哪一个实验单元(尤其是指空间位置)，应随机而不能靠主观认识；随机与重复相结合，可使实验结果能提供无偏的实验误差 3.局部控制。生态学野外受控实验很难将所有非处理因素控制均衡一致，但我们可以将整个样地分解成若干个相对一致的小环境(也可称为区组)，现在区组内设置一套完整的处理，在局部将非因素处理进行控制。主要克服：地形、地势、水文、植被、土壤、风、沙 ? 野外控制实验设计的基本步骤？ (一) 野外受控实验布署的基本步骤
1) 如何确定科学问题与实验目标。国际生态学前沿；国家重大需求（重要生态环境问题）；区域重大生态问题；特定生态系统结构与功能的重要趋动过程及其内在机理
2) 如何筛选实验变量。根据您所关注的科学问题，选择重要的实验变量（N沉降实验、增温、改变降水格局实验、生物多样性实验）；根据您所选择生态系统确定合适的重要实验变量；选择2-3种变量为宜，不宜过多、也不宜过少
3) 如何确定因素水平。根据科学问题的需要；根据经费情况；根据工作量
4) 设置合适的重复。因生态系统类型而定、因样地情况而言；异质性越强的样地，空间重复要求越高，重复数量越大；
5) 设置合适的样地面积。因生态系统类型而定、因样地情况而言异质性越强的样地，面积也越大根据需要来确定
6) 确定每种控制的准确性与可操作性。技术先进性/可行性 包含总结汇报、高中教育、经管营销、高等教育、工程科技、出国留学、自然科学以及生态系统原理整理习题等内容。本文共4页
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“月宫一号”是空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置的简单称谓。航天之父齐奥尔科夫斯基曾说过：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。首先人类会小心翼翼的穿过大气层，之后便去征服整个太阳系空间”。
　　中国航天发展的三个重要里程碑分别两弹一星、载人航空以及探月工程。其中探月工程包括三个阶段：绕、落、回。“嫦娥一号”、“嫦娥二号”实现了“绕”月阶段；探月二期工程发射月球软着陆器，月球车巡视勘察，“嫦娥三号”已经完成任务；第三阶段“回”是在月球表面采样后返回地球进行分析，需要大推力的运载火箭完成。如若建立起月球基地，则可以进行更多、更长时间的科学实验与科学探索活动。即“嫦娥”需要“月宫”以栖身。
　　目前，我国神舟系列飞船、国际空间站、苏联（俄罗斯）和平号空间站，通常做法是会携带全部物资，或通过物理、化学方式再生氧气和水，宇航员吃的食物也只能一次性携带充足，不能再生。
　　以每名宇航员170cm、标准体重、中等劳动强度为例计算，每名宇航员的代谢强度为2800千卡/天，所需的水、食物、氧气以及释放的二氧化碳数量见下表。
0.95公斤/天
0.83公斤/天
水（包括卫生用水）
0.65公斤/天
总计16.4公斤/天
　　由上表可知，若深空探测时间延长到一年，则需要携带6吨物质，其所需要的费用是3.6×108元！这只是一名宇航员的物资要求，如果是“三人行”的话，试想这将是怎样一个天文数字啊！以目前技术从地球往返火星的征途大概需要五百多天。这样昂贵的旅程，很难找到“赞助商”的。因此，如果人类在不远的未来，进行更长时间、更远距离的太空探索，例如上文所提，构建月球基地、火星基地的话，由于路途遥远，食物完全通过携带储存供给或者进行地面定期补给将变得十分昂贵且很难实现。因此，仅仅依靠携带或物理化学再生方式满足生命保障需求，载人深空探索几乎不可能实现。所以“嫦娥”需要的是长期居所而不只是“快捷宾馆”而已，需要的是一种能与地球媲美的微型生物圈，可以实现航天员在远离地球的太空长期舒适的生活。
　　微型生物圈即依靠生物再生的方式，在月球、火星基地或是飞向火星的飞船中，构建一个类似地球生物圈的小型生态系统，有效的解决载人深空探索的生态保障需求。科学家们把这样一个小型生态系统统称为“生物再生生命保障系统”。在“生物再生生命保障系统”真正飞向太空之前，需要在地面构建一个一模一样的系统，进行一系列实验研究，为将来人类真正在太空居住提供保障，这个实验系统被称为“月宫一号”。
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申请失败，请稍后再试～我国网络生态系统建设思考
　　一、美国提出的“网络生态系统”
　　2011年，美国在网络安全发展战略演进过程中，明确提出了“网络生态系统（Cyber Ecosystem）”这一新概念，并随着这一概念的不断清晰和成熟，建设网络生态系统亦成为了美国网络空间安全发展的重点领域。
　　“网络生态系统”以生物体免疫系统和社会公共健康领域的疾病控制为启发，设想建立一套类似于生物体免疫系统的网络空间安全防御体系，利用网络设备内置的安全功能，通过自动化、标准化程序及协调一致的行动，使网络空间中的各要素形成一个集体行动、自动防护、自我愈合的健康、抗压和安全的网络生态系统。在该生态系统中，各网络实体在实施局部防御措施的同时，还受到全局性、多层次的防御支持，就像人体内的细胞除了具备自身局部的安全防御能力外，还受到来自血液、淋巴系统的全局支持。此外，类似于公共卫生领域的疾病控制和预防中心，未来网络生态系统还包括威胁和事件监视、数据共享、威胁分析、干预和预防措施的协调等。
　　在当今全球网络空间安全威胁日益严峻的形势下，美国试图通过构建“网络生态系统”，促进网络中信任实体的协调互动，提高防御行动的速度，预测、发现、阻止和限制网络攻击行为，提升网络空间整体防御的主动性和自动化能力，从技术和策略的角度给出一个全面的安全解决方案，以适应网络空间快速变化的安全环境。
　　二、“网络生态系统”带给我们的启示
　　事实上，早在上世纪九十年代，计算机科学专家就提出了基于生物免疫原理的网络安全防护思想，比如入侵检测系统，就是依据生物体免疫系统检测病毒方式提出的安全防护技术。
　　未来“网络生态系统”的内涵就是强调网络参与方（特别是网络设备）要发展自动化、互操作和身份认证等三种相互依存的关键能力，从而在政策、策略、技术等方面实现无缝合作。要具备上述三种能力，就要求未来网络生态系统中“健康”的网络实体应具有感知意识、用户意识、智能性、自主反应、动态性、复原性、协作性、可信性等内置功能。
　　美国的“网络生态系统”概念无疑对我国的网络空间安全建设具有以下几点启示：
　　（一）强调集体合作促进防御能力的整体提升
　　在网络空间中，政府、私营企业、非营利组织和个人等多方构成了一个复杂、异构的联合体，各方安全防护能力是自然分布和独立操作的，网络防御活动的协调与合作存在诸多问题。未来网络生态系统就是要通过政策、标准、技术等层面的努力，在提高网络各要素安全能力的同时，加强沟通、协调、合作，倡导集体防御，强调局部防御能力与全局防御能力的相互支撑，从而提高整体防御能力。
　　（二）强调以机器的速度自动部署和快速实施防御能力
　　由于大多数网络攻击都是精心策划并瞬间实施的，因此，对防御措施的要求是快速反应和处置。未来网络生态系统就是要在当前规模巨大、复杂多变的网络环境中，用安全内容自动化协议（SCAP）实现协调一致的安全配置，为防御行动自动化提供基本能力，促进防御措施和响应行动以近实时地效率快速执行，从而改变网络防御的被动局面。
　　（三）强调安全防护信息的共享和互操作
　　如果缺少对安全防护信息共享、交换的动力，网络防护就难以形成一致、有效的行动。网络实体间的信任是实现信息共享、提高网络防护能力的必要基础。美国强调，未来的网络生态系统要依据《网络空间可信身份国家战略》作为建立信任、实现信息共享的基础，而身份识别验证技术要实现安全性、经济性、可扩展性、管理性、互操作性和易于使用等五个目标。通过互操作和信息共享，各网络实体相互交互、协调、作用，扩大和加强网络空间实体间的合作，提高网络实体的智能化水平和态势感知能力，组成真正意义上的生态系统。
　　（四）强调对安全危害的自动隔离和自愈能力
　　在未来网络生态系统中，网络设备具备对网络故障和破坏行为的自动隔离和修复能力，以及对其他网络设备被感染、被入侵的感知能力，并依据一定的策略隔离受感染设备、通知其他健康设备，从而有效阻止网络恶意行为的传播。
　　三、我国网络生态系统建设的几点思考
　　“网络生态系统”概念展示了美国力图塑造网络空间公共安全，确保美国利用网络获得优势的新蓝图，其反映的新理念、新技术值得我们关注和研究。现提出建设我国网络生态系统的几点粗浅思考。
　　（一）加强顶层设计，统筹规划我国网络空间技术发展蓝图
　　美一直强调联邦政府或国防部对新技术的引领和推动，为此，美国制定了网络与信息技术研发计划（NITRD）（1） ，其目标是通过对先进的网络、计算系统、软件和相关信息技术进行基础和长期的研究，确保美国在计算、网络和信息技术的世界领先地位。该计划将网络空间安全和信息保障研发工作作为其重要任务，从而确保美网络空间安全发展的战略优势。可以说，美国近年来打破传统思维，提出“网络生态系统”等改变游戏规则的技术和理念，就是要促进其国内各方在网络空间领域形成统一的安全理念和指导思想，实现政府对网络空间关键技术的引领。这既是美面对日益严峻的网络空间威胁提出的现实应对措施，也是其战略规划思想在网络空间的集中体现。当前，我国围绕网络空间的安全斗争日趋复杂激烈，国家应从战略层面，通过启动重大工程或计划，统筹规划网络空间技术发展路线图。网络空间安全涉及多学科、多部门、多领域，在网络空间安全研发活动中还有许多规律性、基础性的问题需要科学方法和基本理论支撑。只有通过对先进的网络、计算系统、软件和相关信息技术进行基础和长期的研究，才能从根本上解决制约网络空间安全技术长远发展的难题，从而提高我网络空间的集体防御能力，确保我网络空间安全。
　　（二）建立合作机制，全面实现异构网络环境安全防御
　　在网络空间中，组织、人、网络设备和程序等相互影响、依赖以及交互过程中，其网络安全防御活动的协调与合作一直是各国政府应对网络空间安全威胁的难题。而“网络生态系统”可以形成各网络参与方协调一致、共同防护的局面，对实现由政府部门、组织和企业团体等多方网络的集体防御，具有很好的现实指导意义。特别是美国在“网络生态系统”建设中，提出防御活动的“灵活性、聚焦和会聚”这一全新指挥控制理念，重点解决复杂、异构联合体达成共同目标的指挥、协调等问题，为开展网络空间多方合作，实现集体防御提供了很好的理论基础，具有很好的可操作性和发展前景。目前，我国已进入网络安全综合治理的快速通道，要建设健康的网络生态系统需要政府和众多利益攸关方在理念、政策、管理、技术等多个层面进行合作和努力。目前，可以政府研究机构、学术界已有的安全实践为基础，对美国“网络生态系统”的思想理念和主要技术进行很好地跟踪、研究和借鉴，制定综合发展框架，在政府、军方、企业间建立良性合作机制，全面实现异构网络环境安全防御。
　　（三）加强能力建设，推动我国网络空间安全的革命性进步
　　在“网络生态系统”中，网络实体（主要指网络设备、程序）能够近实时地进行自我防御和协作，及时预测和阻止攻击，限制攻击扩散和攻击后果，用自动化的集体行动建设一个健康、有活力的网络空间生态系统。这一目标的实现要通过促进个人和组织的安全操作，创设和使用值得信赖的网络协议、产品、服务、配置和结构，建立协作性环境以及建立透明流程等途径，推动人机合作方式和计算环境实现革命性的变化。具体措施应包括：
　　加强人员的安全意识和技能：一是大力培养网络安全专业人才。建立一支强大的网络安全专业人员队伍，深入研究、创新发展网络技术，确保成功应对目前和将来的威胁。二是全员普及网络安全意识和责任。通过“国家网络安全宣传周”等活动大力宣传网络安全知识，政府相关部门应为网民提供有关工具、建议、教育、培训、意识以及其他方面的适当帮助，促使每个个体更好地掌握和运用网络安全技能，使得维护网络安全成为每个公民的自觉行为。
　　加强网络安全技术研发力度：一是设计能够快速定制、便于使用、便于管理的可信技术，建设具有多层次的高度安全可信的系统，确保技术能够对网络安全性及其环境的变化进行感知、反应和交流，确保互联网络、系统、软件及其信息在创建、传输、存储与检索过程中的可信度，以及与关键基础设施高度集成的网络系统的可信度。二是研发网络设备层面的人机交互技术。通过加速计算技术的发展、开发精密的复合软件系统和社会智能系统、开发功能更强的数字化工具等等，更好地拓展人机伙伴关系和人机协作新模式。三是提高安全程序的自动化水平。研究和运用各种自动化机制，如可制定各种数字策略，使所有者和操作者能依据策略自动选择安全行动，改变安全设备的配置，近实时地采取集体行动，预测并预防各种事故，限制事故在设备群中的蔓延，从而加强抵御入侵的能力。
　　加强网络空间身份认证和信息共享能力：制定网络空间身份认证标准、协议和策略，提高网络传输中与个人、组织、网络、服务和设备特征相关的信任等级。运用认证和授权的最佳做法，对高风险或敏感传输使用密码登陆、数字认证和其他多种认证方法。加强共享网络空间安全风险信息的能力，通过政府、军方和企业的合作，共同发现威胁环境，并了解其原因、范围和影响。同时，共享有关各种网络协议、产品、服务、配置、结构体系、供应链和组织程序的安全有效措施。
　　主要参考资料：
　　1. 2011年3月，美国土安全部发布的《在网络空间实现分布式安全———用自动化的集体行动建立健康有弹性的网络生态系统》的白皮书；
　　2. 2011年12月，美国土安全部发布的《国土安全体系网络安全战略》。
　　网络与信息技术研发（NITRD）计划源于1991年的高性能计算法案。高性能计算和通信计划随着时间的迁移不断演变，直到2005年更名为网络与信息技术研发计划（Networking and Information Technology Research and Development ，NITRD），以更好地反映其已经拓展的使命。该计划是美国联邦资助的、力求在先进信息技术（计算、网络和软件）领域取得革命性突破的一项重大且长期的跨部门计划。
　　（国家信息技术安全研究中心 冯燕春）
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生态系统的稳定性和生态环境的保护
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国家生态系统观测研究网络
本词条缺少名片图，补充相关内容使词条更完整，还能快速升级，赶紧来吧！
国家生态系统观测研究网络是在现有的分别属于不同主管部门的野外台站的基础上整合建立的，该建设项目是跨部门、跨行业、跨地域的科技基础条件平台建设任务，需要在国家层次上，统一规划和设计，将各主管部门的野外观测研究基地资源、观测设备资源、数据资源以及观测人力资源进行整合和规范化，有效地组织国家生态系统网络的联网观测与试验，构建国家的生态系统观测与研究的野外基地平台，数据资源共享平台，生态学研究的科学家合作与人才培养基地。
国家生态系统观测研究网络简介
（1）野外生态系统观测研究台站资源的整合、标准化和规范化
野外研究基地资源的整合与规范化。在全国生态系统区划研究工作基础上，对分布在不同部门的生态系统野外研究站，经过资源优化、整合、完善，组建成国家生态系统野外研究站共享平台；制定国家生态系统野外研究网络长期监测指标体系和规范，达到国家生态系统野外研究站的建设标准、数据标准，并与国际相关的生态研究网络接轨的目标；建立制定国家生态系统研究网络的章程和相关管理办法，科学有效地保障国家生态系统网络运行；根据我国的生态环境特点，以满足我国的生态学研究和国家发展的重大需求为目标，研究提出生态系统观测研究网络建设的宏观布局、发展战略、科学研究方向，保障我国生态系统观测研究网络的健康发展。
观测设备资源的整合与规范化。根据国家网络的长期联网监测指标和技术规范、长期试验研究的需要，规范化地整合和改造各野外研究站的观测仪器和试验研究设备，建立观测设备的共享平台；建立标准化的野外观测场地、固定样地和试验小区；建立规范化野外观测仪器标定体系和使用规则；建立规范化的观测和试验数据的质量控制体系；进一步完善数据质量控制和仪器标定体系。
观测和试验数据资源的整合与规范化。为了充分挖掘、利用和共享野外观测研究站的数据资源，建立研究站、行业部门和综合中心的三级分布式数据共享服务体系，建立生态系统定位观测、过程研究、空间格局的数据－模型－模拟分析研究平台。
观测研究人力资源的整合与联网研究。以国家生态观测研究网络为平台，建立生态与环境领域的科学家合作机制；围绕国家重大需求组织多部门的联合观测和试验研究，整合生态系统网络的观测和研究方面的人力资源，开展生态系统变化、生态系统水循环、生命元素的生物地球化学循环、生物多样性保育、资源高效利用与管理等重大生态问题的综合研究；培训和培养生态学科青年科学家和专业性的观测技术队伍。
（2）野外生态系统观测研究台站资源的信息化建设
国家生态系统观测研究网络其他信息
国家生态系统观测研究网络是以野外台站为基础构建的资源共享合作体系，其研究基地，观测仪器设备、大型仪器设备、试验研究的样地和样品、观测数据都是分布在全国的不同地区，由不同依托单位负责管理。所以对野外生态系统研究站的各种资源进行信息化建设，实现网络查询与共享服务是生态系统观测研究网络建设的重要任务，需要开展野外基地资源信息化，样地与样品资源信息化，仪器与设备资源信息化，观测和试验数据资源信息化建设。
野外研究基地资源的信息化。建立生态系统观测研究网络的门户网站，实现观测研究网络的在线网络办公，实现对所有野外研究基地的基本功能、生态、环境和社会背景，研究基地的人力资源、研究项目、研究成果、论文和著作等基本信息的网络查询。
野外样地与样品资源的信息化。建立野外定位样地和试验研究样品资源的信息化管理系统，对所有试验站的样地分布与特性、仪器设备在野外的空间分布、试验系统的试验设计和空间配置、定位样地的基本信息、以及试验研究样品库的基础信息开展数值化和信息化工作，建立可以在线查询服务系统。
仪器与设备资源的信息化。建立野外观测仪器与试验设备，台站室内分析仪器，各有关部门或研究机构可以开放的仪器设备，网络综合中心的仪器标定、理化分析、技术培训设备的信息化管理和服务信息系统，实现对主要观测仪器、试验设备的性能、所有单位、使用状况以及共享条件等信息在线查询。
观测和试验数据资源的信息化。制定生态监测元数据标准、数据报送规范和整编规范，以及数据共享条例；建立实验站、行业部门和综合中心的三级分布式数据共享服务体系，实现野外自动观测数据的在线传输和自动汇交。在建立地面观测数据的同时，充分发挥综合中心的硬件资源、网络的数据共享资源、高性能计算环境，建立地面观测数据、空间数据与模拟模型的融合系统，为不同尺度的生态系统的结构和格局、过程和功能变化的机理分析和模拟研究提供远程操作平台。
（3）国家网络的开放共享方案和相关制度建设
依靠国家野外台站专家组深入细致的讨论，以及与相关研究机构的协商，制定由科技部颁发的《国家生态系统野外研究站章程》，《国家生态系统野外研究站申报与遴选办法》，《国家生态系统野外研究站考核与评估办法》，《国家生态系统野外研究站数据管理与数据共享条例》，《国家生态系统野外研究站开放管理条例》等。
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