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水域生態(tài)學(xué)研究也和其他科學(xué)研究一樣，我們每開展一個研究，都會受到經(jīng)費、場地或?qū)嶒灄l件等的限制，也會受到研究經(jīng)驗、認(rèn)識、判斷或精力不足的影響，以及由此造成的實驗設(shè)計、選取的研究方法上的局限或偏差，并直接造成實驗結(jié)果以及對結(jié)果解讀的偏差甚至謬誤。因此，科學(xué)研究中的偏差和錯誤是非常常見或不可避免的。這就要求我們在開展研究時既要認(rèn)真負(fù)責(zé)、又盡可能考慮周全，以盡量減少因為我們主觀認(rèn)識不足造成的限制，在解讀研究結(jié)果時必須要慎之又慎，絕不可無限放大我們研究結(jié)果的應(yīng)用范圍。在沒有得到足夠的驗證之前，千萬不要認(rèn)為自己的研究就代表了“真理”。在此我們通過一些具體的事例來詳細(xì)說明水域生態(tài)學(xué)研究中可能經(jīng)常會出現(xiàn)的一些缺陷或不足。
科學(xué)研究中的第一種常見不足就是所謂的“瞎子摸象”現(xiàn)象（也即以偏概全型不足）。
瞎子摸象的故事人盡皆知。實際上，我們的科學(xué)研究何嘗不是在“瞎子摸象”呢？那么既然“瞎子摸象”鬧出了笑話，是否說我們科學(xué)研究也沒有價值或必要了呢？當(dāng)然不是。我們說科學(xué)研究像“瞎子摸象”，會犯這一類的錯誤，就是要時時提醒我們自己，在科學(xué)研究時，要事先了解科學(xué)研究中存在著這樣的局限，就要盡量減少由此造成的認(rèn)識局限，不要夸大我們的研究結(jié)果。也就是說，我們知道了所摸到的部位只是大象的大腿，我們就不要說整個大象就是像個柱子了，而是說大象的某個地方好像是柱子狀的。得出這樣的結(jié)論，就不會與其他“瞎子”（研究）相排斥，也便于接納類似研究中的不同結(jié)果。
在我們開展水域生態(tài)學(xué)研究時，瞎子摸象型的問題，又可以分成這樣幾類：
1.1 采樣過程中的瞎子摸象現(xiàn)象
采樣是科學(xué)研究中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。我們在研究水環(huán)境或水生態(tài)系統(tǒng)時，不可能對整個水體作出研究，而通常都是通過采集水樣進行水質(zhì)測定或水生生物的觀察去研究。你可能覺得，這有什么難的，我們早已有了各種水域生態(tài)學(xué)/水生生物學(xué)的調(diào)查規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，只要按照這些規(guī)范做就可以了。然而，正是這第一步采樣點的設(shè)置，就可能足以影響到我們的研究結(jié)果與真實情況之間的偏離度了。采樣點的數(shù)量、一個采樣點上分層采集的間隔設(shè)置等等，雖然都可能在規(guī)范中找到相應(yīng)的規(guī)定或建議，但這些規(guī)定或建議是否能保證我們的結(jié)果呢？很遺憾，答案是否定的。且不說這些規(guī)范本身是否“科學(xué)”，即使是最權(quán)威的規(guī)范，也仍不能保證據(jù)此所作的研究就是正確的，這是因為，各種水體的類型非常多樣，其水文、生態(tài)特點各不相同。規(guī)范對水體的差異的考慮是很難窮盡的，只有經(jīng)驗豐富，才能彌補規(guī)范中的不足；同時，我們在研究過程中也切不可只認(rèn)規(guī)范而不顧實際，而要從采樣和研究的原理和對現(xiàn)場的充分認(rèn)識上進行具體分析，才能確保研究結(jié)果的更“科學(xué)合理”。就拿采樣來說吧，就有分層采樣和混合水樣采集兩種不同的處理方法。兩種方法的代表性差別很大。即使都采用分層采樣，也仍有分幾個水層采樣的問題，以及不同水層如何整合成為水柱的問題。即使設(shè)置的水層也一樣，也仍會因為采水器而不同。目前，我國各科研單位的采水器，大多采用了如下圖所示的有機玻璃采水器。
圖1 我國淡水生態(tài)學(xué)研究中的常規(guī)采水器
然而盡管該采水器被廣泛采用，但實踐證明，該采水器的水交換較差，因此即使你設(shè)置的采樣水層非常合理，但采水器仍會使所得的結(jié)果不能真正代表你所采集的水層。由于該采水器的使用是如此普遍，不難想象，我們采集水樣的代表性離真正的要求有多遠(yuǎn)。當(dāng)然，我今天想講的當(dāng)然不是儀器本身的問題，而是采樣點不合理造成的瞎子摸象現(xiàn)象。但像這個采水器水交換差以至于不能采集到所期待水層的水樣，其所造成的問題，其實質(zhì)也可歸納在這一類的局限中。
除了主觀上的問題，客觀上，很多生物的分布并非隨機或均勻，而是成群分布，但目前我們的采樣并沒有考慮這些因素。如在采集浮游動物水樣時，我們都以某（幾）個采樣點采集的水樣去代表整個水體的浮游動物數(shù)量/密度/生物量。然而，你只要稍加觀察就知道，浮游動物在水體中的分布并非是均勻或隨機分布的，如果我們采集到的是集群處的浮游動物，得到的結(jié)果就會偏大，相反，如果采集到的是非集群處的，結(jié)果就又偏低。不但水平方向如此，浮游動物還有垂直的分布，我們的采樣點往往也不能涵蓋整個水柱，因此我們的研究過程會存在很多的誤差，這些誤差的大小，與我們的實驗設(shè)計會有很大的關(guān)系，在現(xiàn)有條件下如何才能減少這些誤差，仍需要我們不斷去思考的。
1.2. 選擇性瞎子摸象或忽略型瞎子摸象
除了這些最基本的采樣偏差外，即使是一些非常經(jīng)典或權(quán)威的研究，細(xì)究起來，也可能因為選擇上的問題而使結(jié)果出現(xiàn)偏差。眾所周知，任何實際中的生態(tài)問題，都是同時受很多生態(tài)因素共同作用的，在我們還不了解各種因素的作用貢獻大小之前，就只選擇其中的一組關(guān)系加以研究，那么可想而知，其結(jié)果必然會有偏差。例如，研究水體中的葉綠素a含量及其變動，對于了解水體的初級生產(chǎn)力和水質(zhì)變動趨勢或規(guī)律都非常重要；而影響葉綠素a變動的因素非常多，如營養(yǎng)鹽（特別是氮、磷、硅等）、水溫、光照、流速、食物鏈等。但在實際研究中，我們經(jīng)?？吹降膮s是圖2這樣的研究，這是大家都非常熟悉、被廣為引用或參考的一個經(jīng)典研究——葉綠素a與總磷的關(guān)系。自從Sakamoto（1966）開始研究春季總磷濃度對夏季葉綠素a的影響以后不斷被學(xué)者們效仿。而正是因為有了大量效仿的研究，人們才發(fā)現(xiàn)了葉綠素a與總磷其實并非如最初的研究那樣是對數(shù)或半對數(shù)線性相關(guān)的，還有呈”S“或其他關(guān)系的（Watson, McCauley and Downing, 1992；van Niewenhuyse and Jones, 1996），甚至兩者并不相關(guān)的（圖3）。
圖2 Sakamoto研究的夏季葉綠素a含量與春季磷含量的相關(guān)性（Dillon and Rigler, 1974）
理論上，大家都知道，水體中浮游植物的數(shù)量，既受水體中的營養(yǎng)鹽負(fù)荷的影響，也受水體中的其他環(huán)境因素如水流、水溫和光照等影響；而更受食物鏈特別是藻食生物種類、數(shù)量（牧食壓力）的影響。因此，葉綠素a與總磷之間的關(guān)系僅僅是這些眾多相互作用中的一個方面。忽略環(huán)境中其他因素對藻類的影響，僅僅研究營養(yǎng)鹽特別是總磷對其影響，顯然是不夠的，尤其在我國的湖庫生態(tài)系統(tǒng)中，不但其營養(yǎng)鹽的輸入受到人為因素的強烈影響，而且還存在大量人工放養(yǎng)的鰱鳙等牧食者，在此背景下，僅僅研究藻類與營養(yǎng)鹽的關(guān)系，顯然不可能得到正確的結(jié)論。其實更為重要的是，我們所測得的葉綠素a含量，往往僅代表了藻類的現(xiàn)存量，而并非是生產(chǎn)量，總磷與藻類的關(guān)系，其實更應(yīng)是磷負(fù)荷與藻類生產(chǎn)量的關(guān)系。若僅僅考慮其生物量，那么也要選擇合適時間點上的營養(yǎng)鹽與相應(yīng)的葉綠素a的關(guān)系才可能在某種條件下反映兩者的動態(tài)關(guān)系。但顯然，我們在閱讀相關(guān)文獻時，大家都可以看到不同學(xué)者對于所研究的時間并沒有太多的考慮，因而有選擇春季磷與夏季藻類關(guān)系的，也有選擇同一時間段內(nèi)總磷與藻類關(guān)系的，而沒有認(rèn)真地思考兩者之間真正的內(nèi)在關(guān)系。
圖3 溫帶溪流中葉綠素a與總磷的關(guān)系（van Nieuwenhuyse and Jones, 1996）
之所以要在此提出這樣的研究的不足，是因為這種研究既經(jīng)典、權(quán)威而廣為參考，而又往往會給人誤導(dǎo)：以為只要研究營養(yǎng)鹽與藻類的關(guān)系就可以了解藻類數(shù)量的真正變動規(guī)律了。其后果就是導(dǎo)致很多研究者把水體中藍(lán)藻水華的暴發(fā)，僅僅歸結(jié)為水體中的上行效應(yīng)一樣（參見第202次香山會議）。我國的很多權(quán)威專家或者主流觀點都把藍(lán)藻水華的暴發(fā)歸結(jié)為水體富營養(yǎng)化的結(jié)果、標(biāo)志或表征，在多個權(quán)威著作中甚至有這樣的表述：富營養(yǎng)化...嚴(yán)重時會暴發(fā)藍(lán)藻水華。換言之，暴發(fā)藍(lán)藻水華是富營養(yǎng)化嚴(yán)重時才有的結(jié)果。這顯然與很多事實并不相符。如果是這樣的話，從圖3、圖4可知，太湖的藍(lán)藻水華就不應(yīng)在2007年、千島湖的藍(lán)藻水華就不應(yīng)在1998-1999年暴發(fā)了。
圖3 太湖歷年的總氮、總磷含量（Paerl et al., 2011)
圖4 千島湖歷年總氮、總磷（1998-1999年暴發(fā)藍(lán)藻水華）（左煥春等，2003）
這樣的例子是舉不勝舉的。我們在科學(xué)研究中，往往只關(guān)注我們期待中的某個單一生態(tài)因子對事物的影響，但在現(xiàn)實中，事物受到的影響并非只限于我們所實驗的因子，往往是多種因素交織在一起，共同影響著事物的發(fā)展。也許你認(rèn)為我們做的控制實驗，不是把其他因子都控制在相同的水平/條件上了嗎？且不說是否我們真的能把所有其他因素都能控制在同一條件上，即使我們真的做到了，那么得出的結(jié)論是否真的外推到實際場景中呢？答案也是顯而易見的。這也是為什么我們對各種控制實驗的解讀和外推要慎之又慎的重要原因。在有多種因素作用的背景下我們僅挑選其中的一種因素去分析，然后得出結(jié)論說，該因素影響了某某過程，這樣的結(jié)論顯然是站不住腳的，就像我們中學(xué)學(xué)物理時大家都知道的，明明某個物體受很多力的作用，其合力才是物體運動的方向，但我們硬要說其中某個力是主要的影響因子，其結(jié)果不可能是正確的一樣的道理。
某中營養(yǎng)水庫也暴發(fā)了藍(lán)藻水華現(xiàn)象
在研究因素的選擇上，在我們?nèi)粘ｉ_展的湖泊浮游生物生態(tài)學(xué)研究中最常缺乏考慮的因素至少還有這樣兩個方面：湖泊中的超微浮游植物（即顯微鏡觀察不到的部分）和水動力學(xué)對藻類的影響等。
(來源：指點米津 劉其根)
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