生物多样性与生态系统多功能性的关系研究进展

生物多样性与生态系统功能关系是生态学研究的热点之一,以往研究多关注生物多样性与单一生态系统功能之间的关系,然而生态系统能够同时提供多种功能和服务即生态系统多功能性(ecosystem multifunctionality, EMF),仅考虑单一生态系统功能会低估生物多样性的重要性。近年来,EMF研究的重要性受到更多重视,生物多样性与生态系统多功能性(biodiversity and ecosystem multifunctionality, BEMF)关系成为生态学研究新的热点。梳理近15年的研究发现,不同维度、不同尺度的单一或多营养级生物多样性均会对EMF产生显著的影响,并且在全球变化的背景下,自然干扰与人为干扰均会影响生物多样性与生态系统多功能性从而改变BEMF关系,EMF测度方法的差异也可能导致BEMF关系的不一致。生物多样性维度(尺度)选择的局限、不同EMF测度方法的认知差异、BEMF时空数据库的缺乏以及BEMF关系研究方法的单一等问题阻碍了BEMF关系的深入探究。未来研究应对现有测度方法进行深入比较并发展通用的新方法,深入探究多维度、多尺度生物多样性对EMF影响的综合作用。此...     

生态系统多功能性的测度方法

生物多样性与生态系统多功能性(biodiversity and ecosystem multifunctionality, BEMF)之间的关系是目前生态学研究的一个热点, 其中, 生态系统多功能性(EMF)的测度方法是研究该问题的技术关键。由于缺乏统一的认识, 目前存在多个多功能性的测度方法, 这使人们对生物多样性与生态系统多功能性之间关系的理解复杂化。本文介绍了国际上常用的单功能法、功能-物种替代法、平均值法、单阈值法、多阈值法、直系同源基因法和多元模型法的原理及其特点, 并对其中较难理解的多阈值法进行了举例说明, 希望能对理解EMF的测度方法有所帮助。本文按不同的EMF测度方法对已发表的有关文章进行了归类, 以期帮助读者更好地选择EMF的测度方法。由于缺乏相对统一的、代表各个层次的生态系统功能的测度方法, 导致不同的研究结果难以相互比较, 严重限制了生物多样性与生态系统多功能性研究的发展; 所以, 研发新的、具有普遍适用性的EMF测度方法已成为当务之急。     

生物多样性与生态系统多功能性: 进展与展望

全球变化和人类活动引起的生物多样性丧失将会对生态系统功能产生诸多不利影响, 如生产力下降、养分循环失衡等。因此, 始于20世纪90年代的生物多样性与生态系统功能(biodiversity and ecosystem functioning, BEF)研究一直是生态学界关注的热点。然而, 随着研究的深入, 人们逐步认识到生态系统并非仅仅提供单个生态系统功能, 而是能同时提供多个功能, 这一特性被称之为“生态系统多功能性” (ecosystem multifunctionality, EMF)。尽管有此认识, 但直到2007年, 研究者才开始定量描述生物多样性与生态系统多功能性(biodiversity and ecosystem multifunctionality, BEMF)的关系。目前, BEMF研究已成为生态学研究的一个重要议题, 但仍存在很多问题和争议, 如缺少公认的多功能性测度标准、生态系统不同功能之间的权衡问题等。本文概述了BEMF研究的发展历程、常用的量化方法、EMF的维持机制和不同研究视角下BEMF的关系。针对现有研究中的不足, 本文还总结了需要进一步深入研究的地方, 特别强调了优化EMF测度方法和研究不同维度生物多样性与EMF间关系的重要性, 以期对未来的BEMF研究有所帮助。     

陆地生态系统服务与生物多样性研究进展

在生物多样性迅速消失的压力下,人类面临生态系统服务质量严重下降的威胁。为了使生态系统的重要功能更直观的展现在人们面前,许多学者把生态系统服务对人类的惠益进行整理分类,最有影响力的是千年生态系统评估(MA,Millennium Ecosystem Assessment)把生态系统服务分为供给、调节、文化和支持服务四类,服务的核心是生态系统的产品、过程和格局。生态系统服务的识别与分类是生态系统功能的对象化过程,也是以人类需求来审视生态系统的过程。生态系统通过结构-过程-功能这一途径来实现生态系统服务,各种服务的直接动力来源于自然界生物地球化学循环,生物多样性通过生态系统属性和过程来影响生态系统服务形成和维持。生物多样性越高,生态系统功能性状的范围越广,生态系统服务质量就越高、越稳定。全球变化中的土地利用和土地覆盖变化是生物多样性快速下降的主要原因,也是目前影响生态系统服务最广泛、最剧烈的驱动力,而这正是人类活动造成的,人类需求和生态系统有限的服务能力之间在不同尺度表现出严重冲突。要提高生态系统服务质量,要在不同区域进行重点不同的布局,尽可能的扩大生态系统规模和提高生态系统功能,核心是提高生物多样性水平。     

生物多样性的生态系统功能

本文从以下几个方面综述了生物多样性对生态系统功能和作用的影响：第一,几个关于物种在生态系统中的不同地位和生物多样性如何影响生态系统功能的假说;第二,生物多样性与生态系统的稳定性;第三,生物多样性如何影响生态系统的生产力;第四,生物多样性对生态系统可持续性的影响。此外还提出了几个需要继续探讨和关注的问题。     

生物多样性的生态系统功能

本文从以下几个方面综述了生物多样性对生态系统功能和作用的影响 :第一 ,几个关于物种在生态系统中的不同地位和生物多样性如何影响生态系统功能的假说 ;第二 ,生物多样性与生态系统的稳定性 ;第三 ,生物多样性如何影响生态系统的生产力 ;第四 ,生物多样性对生态系统可持续性的影响。此外还提出了几个需要继续探讨和关注的问题     

中国生物多样性与生态系统服务评估指标体系

生物多样性和生态系统服务评估是生态系统管理与决策制定的重要依据,指标体系是开展评估的主要工具。中国在生物多样性与生态系统服务评估指标体系建设方面,由于没有形成统一的指标体系和技术方法,导致不同区域间的评估结果可比性差,区域和国家尺度上的集成研究难以开展。因此,构建一套适用于中国国家尺度的科学化、系统性和规范化的生物多样性和生态系统服务评估指标体系,便成为当前迫切需要研究解决的问题。本文参考国内外生物多样性与生态系统服务评估的主要研究成果,在充分考虑"生物多样性—生态系统结构—过程与功能—服务"级联关系基础上,建立了生物多样性与生态系统服务评估指标体系构建的主要原则,构建了中国生物多样性与生态系统服务评估指标体系。     

微生物多样性降低对土壤多功能性的影响

微生物多样性是保证土壤多功能性的重要因素,其在分解土壤有机质、促进地球化学循环和植物生长,以及抑制土壤传播病害等方面发挥着至关重要的作用。随着农业生产模式的改变和全球气候的变化,加之工业生产的废水废料不断进入土壤中,导致土壤微生物的多样性明显减少,给生态系统功能带来了严重的不利影响。基于此,文章通过收集整理相关研究成果和文献资料,围绕微生物多样性降低对土壤多功能性的影响进行综述。     

生态系统服务多样性与景观多功能性——从科学理念到综合评估

生态系统和景观是构成地球表层系统的基本功能单元。从对人类生存和发展支撑作用以及人类对环境合理利用和保护的角度,逐渐形成了生态系统服务和多功能景观的科学概念,相关的理论和应用研究也很快成为学术热点。但是从国内外主要进展上看,生态系统服务和景观多功能性的定量化研究都还比较薄弱。生态系统与景观具有等级关联性,前者是构成后者的基本要素,生态系统服务和景观功能具有同源性。因此,将生态系统服务与景观多功能性研究紧密结合既有现实基础又能够深化彼此研究的定量化水平,并进一步提出了生态系统服务与景观多功能性综合定量研究的整体性框架。从当前国内外研究文献看,该框架具有可行性,可以作为进一步深化生态系统服务和景观多功能性研究的现实途径。     

生物多样性与生态系统稳定性研究进展

生物多样性和生态系统稳定性之间的关系是生态学的热门话题。围绕这一主题,文章回顾了其研究历史及学术界的不同观点,阐述了目前在理论和实验领域的主要工作结果、研究进展和存在问题。理论方面,由于生物多样性和生态系统稳定性的概念是复杂而多层面的,导致二者之间的关系仍然是复杂多样的。实验方面,已有实验仅仅强调了少数几种类型的多样性和稳定性,对多样性—稳定性关系的揭示有限。在生物多样性和生态系统功能的研究中,重要的不只是结论,还应包括其中所隐含的机制。未来的主要挑战是搞清生物多样性动态、生态系统过程和无机因子如何相互作用。     

A niche for ecosystem multifunctionality in global change research

Concern about human modification of Earth's ecosystems has recently motivated ecologists to address how global change drivers will impact the simultaneous provisioning of multiple functions, termed ecosystem multifunctionality (EMF). However, metrics of EMF have often been applied in global change studies with little consideration of the information they provide beyond single functions, or how and why EMF may respond to global change drivers. Here, we critically review the current state of this rapidly expanding field and provide a conceptual framework to guide the effective incorporation of EMF in global change research. In particular, we emphasize the need for a priori identification and explicit testing of the biotic and abiotic mechanisms through which global change drivers impact EMF, as well as assessing correlations among multiple single functions because these patterns underlie shifts in EMF. While the role of biodiversity in mediating global change effects on EMF has justifiably received much attention, empirical support for effects via other biotic and physicochemical mechanisms are also needed. Studies also frequently stated the importance of measuring EMF responses to global change drivers to understand the potential consequences for multiple ecosystem services, but explicit links between measured functions and ecosystem services were missing from many such studies. While there is clear potential for EMF to provide novel insights to global change research, predictive understanding will be greatly improved by insuring future research is strongly hypothesis‐driven, is designed to explicitly test multiple abiotic and biotic mechanisms, and assesses how single functions and their covariation drive emergent EMF responses to global change drivers.     

生物多样性和生态系统功能研究综述

生物多样性和生态系统功能之间关系 ,是生态学和环境科学的热门话题。围绕这一主题 ,文章系统回顾了近 2 0年来的研究历史及学术界的不同观点 ,全面展示了目前在理论和实验领域的主要工作结果和研究进展 ,并对今后的发展趋势和面临的挑战作了展望。理论和实验研究都表明 ,生物多样性趋于与生态系统功能 (稳定性 )呈正相关性 ,但是多样性并非是这种关系的直接驱动力。生态系统功能 (稳定性 )潜在地依赖于物种之间相互作用的强度 ,物种的功能反应特性以及生态系统的类型和尺度等。在生物多样性和生态系统功能的研究中 ,重要的不只是结论 ,还应包括其中所隐含的机制。     

Land use intensification alters ecosystem multifunctionality via loss of biodiversity and changes to functional composition

Global change, especially land‐use intensification, affects human well‐being by impacting the delivery of multiple ecosystem services (multifunctionality). However, whether biodiversity loss is a major component of global change effects on multifunctionality in real‐world ecosystems, as in experimental ones, remains unclear. Therefore, we assessed biodiversity, functional composition and 14 ecosystem services on 150 agricultural grasslands differing in land‐use intensity. We also introduce five multifunctionality measures in which ecosystem services were weighted according to realistic land‐use objectives. We found that indirect land‐use effects, i.e. those mediated by biodiversity loss and by changes to functional composition, were as strong as direct effects on average. Their strength varied with land‐use objectives and regional context. Biodiversity loss explained indirect effects in a region of intermediate productivity and was most damaging when land‐use objectives favoured supporting and cultural services. In contrast, functional composition shifts, towards fast‐growing plant species, strongly increased provisioning services in more inherently unproductive grasslands.     

淡水生态系统中的TOP—DOWN效应与生物多样性保护

淡水生态系统中高营养级类群可以对低营养级类群产生强烈的影响,最终导致整个生态环境的改变,这一现象被称作下行（ｔｏｐｄｏｗｎ）效应。本文对ｔｏｐｄｏｗｎ的含义特别是鱼类所产生ｔｏｐｄｏｗｎ效应的结果进行了阐述,提出了ｔｏｐｄｏｗｎ效应还表现在当原来生态系统中的高营养级类群缺少时,也会造成生态系统结构与功能发生变化的观点。最后,根据淡水生态系统ｔｏｐｄｏｗｎ效应的特点,认为在淡水生态系统的生物多样性保护中,应注意高营养级类群的保护和谨慎地对待引种问题     

草原灌丛化对生态系统多功能性的影响

草原灌丛化现象在干旱半干旱区广泛发生,影响了生态系统的结构、过程和功能。生态系统具有同时提供多种功能的能力,即生态系统多功能性。灌丛化是否会引起草原生态系统多功能性的减少,其内在的作用机制又是什么？这些问题仍有待明晰。理解草原灌丛化对生态系统多功能性的影响,对于促进草原地区"草-畜-人"平衡和实现区域可持续发展至关重要。从响应规律、影响路径和控制因素三个方面总结评述了草原灌丛化对生态系统多功能性影响的研究进展,主要包括:(1)阐明了单一生态系统功能和多种生态系统功能对草原灌丛化的响应特征;(2)从生物路径、非生物路径以及气候变化和人类活动的影响方面探讨了灌丛化对生态系统多功能性的影响路径;(3)从灌丛化物种、灌丛化阶段和草原类型三个方面明晰了草原灌丛化对生态系统多功能性影响的控制因素。在此基础上,针对灌丛化对生态系统多功能性的影响机制,对生产-生态功能权衡的影响等方面对未来研究进行了展望,并面向可持续发展目标探讨了灌丛化生态系统的可持续管理路径。研究可为我国灌丛化草原的恢复和管理提供支撑。     

Nearctic earthworm fauna in the southern USA: biodiversity and effects on ecosystem processes

An important aspect of biodiversity is the relative importance of species in the functioning of ecosystems; this is particularly so for the soil biota which regulate organic matter and nutrient dynamics in soil. This paper explores some of the relationships between biodiversity and ecosystem processes, using the example of the nearctic earthworm fauna in the glacial refugium of the southern USA. Competitive exclusion of nearctic earthworm species by exotic species has been postulated but there is little direct evidence of it; habitat alteration is the likely cause of native species decline. Reduced earthworm diversity may or may not strongly affect certain ecosystem processes, but more diverse assemblages may more effectively exploit soil resources and influence a wider array of processes. Nearctic species may be better adapted than exotics to local conditions and thus more strongly influence ecosystem processes. Earthworm communities provide a clear case for the union of functional and taxonomic biodiversity studies, because of the recognized ecological strategies of many species. However, some nearctic taxa may deviate from these strategies. Earthworms utilize course woody debris in forests both as a refuge and a resource, while enhancing the decomposition of wood. Management strategies to maintain or increase biodiversity of soil biota should include residual wood on the forest floor. An important task for ecosystem management is to restore biodiversity in degraded ecosystems; introduction programmes and techniques such as periodic burning may increase the abundance and diversity of native earthworm species. Whole ecosystem conservation and management are probably the most practical ways to conserve biodiversity generally and may be the only ways to maintain soil biodiversity.