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國家植物園科研人員綜述三十年森林生物多樣性實驗的生態(tài)學啟示
全球范圍內物種的大量喪失，引發(fā)了人們對其潛在生態(tài)系統(tǒng)服務及人類福祉影響的關注和擔憂。森林作為給人類提供生態(tài)和經(jīng)濟價值的關鍵陸地生態(tài)系統(tǒng)，其多樣性的下降可能對全球生態(tài)進程產(chǎn)生深遠影響。聯(lián)合國生物多樣性公約提出的《昆明–蒙特利爾全球生物多樣性框架》2030年目標明確提出，必須保護和恢復森林生物多樣性及生態(tài)系統(tǒng)完整性。因此，如何通過管理樹木多樣性來恢復生態(tài)系統(tǒng)完整性亟需科學的指導依據(jù)。
在過去30年里，科學家們通過觀測和實驗途徑證明了植物生物多樣性的下降往往伴隨著生態(tài)系統(tǒng)功能與服務的減弱，這一關系在生態(tài)學研究中被稱為“生物多樣性–生態(tài)系統(tǒng)功能的關系(簡稱BEF)”。
最早的生物多樣性實驗是以草本植物為研究對象。因樹木體型較大、生長緩慢且壽命長，直到1999年全球才出現(xiàn)了第一個以樹木為主要研究對象的生物多樣性野外實驗。之后此類實驗蓬勃發(fā)展，研究也逐漸成熟。到2026年初，全球已建成45個大規(guī)模森林生物多樣性實驗。這些實驗的關鍵目標是理解樹種豐富度或其它森林多樣性指標如何影響生態(tài)系統(tǒng)功能和服務。
國家植物園(南園)生物多樣性與生態(tài)安全研究團隊對這一快速發(fā)展的生物多樣性研究領域過去30年基于實驗研究的主要發(fā)現(xiàn)進行了系統(tǒng)梳理與概述，并置于觀測性研究的背景中進行闡釋。綜述探討了實驗研究對揭示生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能的因果效應的重要性，而這在觀測性研究中極難實現(xiàn)。實驗研究的科學發(fā)現(xiàn)表明，增加樹木多樣性可通過資源分化、非生物與生物互惠作用、種間相互作用等促進多種生態(tài)系統(tǒng)功能。通過歷時最久的實驗還發(fā)現(xiàn)，這種正向關系隨時間推移而增強;而對比天然林與人工林的研究也表明，此效應很可能長期持續(xù)。此外，其它營養(yǎng)級的多樣性能夠顯著調節(jié)樹木多樣性對森林生產(chǎn)力的影響。最后，該綜述提出未來森林生物多樣性實驗研究和設計需關注的重點方向，包括關注除生產(chǎn)力外的更多生態(tài)系統(tǒng)功能、控制其它營養(yǎng)級生物多樣性、增加背景依賴因素的考慮以及實驗和觀測途徑相結合的研究等。
該綜述整合了實驗和觀測研究的發(fā)現(xiàn)，旨在揭示生物多樣性–生態(tài)系統(tǒng)功能關系的多維特性及其潛在機制，希望提出的新見解能夠應用于指導森林管理和氣候緩解行動，為全球生物多樣性框架下的生態(tài)修復與森林管理提供科學依據(jù)。
該綜述于近期在線發(fā)表于國際學術期刊Nature Reviews Biodiversity。國家植物園(南園)劉曉娟研究員為第一作者，馬克平院士為通訊作者。哥廷根大學Andreas Schuldt教授、哈佛大學Jeannine Cavender-Bares教授、魁北克大學蒙特利爾分校Alain Paquette教授、蘇黎世大學Bernhard Schmid教授參與了綜述撰寫。
全球位于72個地點的45個森林生物多樣性實驗概覽
森林生物多樣性–生態(tài)系統(tǒng)功能關系隨時間變化的潛在機制
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