我们这里所强调的环境问题的巨大挑战意指，如果我们积极探索就可望取得重大突破的科学领域。当前我们面临的最大挑战是如何实现人类的可持续发展，具体而言就是如何解决人类的生存与发展对自然资源的持续索取和保育现存的自然资源之间的矛盾。面对这对矛盾，生态学应发挥三个方面的作用：①描述自然资源的变化趋势及影响其可持续利用的因素；②认识自然生态系统和人类主导的生态系统的动态变化规律；③预测人类活动对地球生命支撑系统的可持续发展能力的影响。这里我们以土地利用变化的生态后果、传染病的生态和进化规律、入侵.物种的入侵机制和进化规律以及人类活动对生物地球化学循环的影响及后果这四个环境问题为例，来评价目前生态学已经取得的进展以及面临的主要障碍。我们将主要从生态学的描述能力、认识能力和预测能力三方面进行分析。需要指出的是，在当前最为严峻的环境挑战问题上，不同的学者有着不同的看法，这里所强调的是作者的一些看法。另外，要在这些领域中取得重大突破将不是生态学家能单独实现的，生态学家需要组织和联合众多学科的科学家，共同攻关。
2.2.1 土地利用变化的生态后果
人类对土地的开发和利用以及所引起的土地覆盖变化（land cover change）是全球环境变化的重要组成部分，也是引起全球其他类型环境变化的主要原因（Turners al 1994）。因此，预测土地利用的变化及其对生物多样性与生态系统功能的影响和生态后果，对指导土地规划和土地资源利用的管理决策有重大意义。目前生态学运用遥感等技术手段，已经能够较好地描述土地利用在不同尺度上的时空变化情况；也已经开始局部运用实验方法来研究各种土地利用措施对生物种群的影响。在预测方面，尚需深入研究土地利用变化的动态规律和调控机制，并运用数学模型和计算机进行模拟，将其上升为理论。现在，已有一些用数学模型来预测土地利用变化对物种种群动态影响的尝试，但远非完善，还不能用来指导实践。
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