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。     

生物多样性与生态系统功能关系研究进展

生物多样性和生态系统功能关系的研究,是生态学和环境学的一个中心论题。围绕这一主题,首先介绍了生物多样性及生态系统功能的含义;其次,一方面历史地回顾了生物多样性与生态系统功能关系的研究,另一方面结合近20年间的研究及实验,分别从多样性与生产力、多样性与稳定性、多样性与生态系统可持续性3个方面系统地阐述了二者关系研究的主要论点;最后,对其今后面临的挑战及发展趋势进行了展望。     

生物多样性与生态系统服务情景模拟研究进展

生物多样性和生态系统服务情景模拟是指对未来生物多样性和生态系统服务变化轨迹的定量估计,二者相互关联并为长期、稳定的保护和恢复生态系统提供了重要科学依据。梳理生物多样性以及生态系统服务预测情景的核心观点,讨论基于生物多样性和生态系统服务情景模拟的保护决策支持途径,以期服务于我国生物多样性与生态系统服务预测研究的发展和深化。研究凝练结果如下:物种分布模型需要进行更规范的评价以明晰其对具体对象的适用性,生态系统预测模型亟待在关系结构的基础上嵌入更多的生态系统过程和社会经济过程,生态系统服务评估模型有必要强化对生物多样性、生态系统服务、人类福祉级联特征的刻画;全球气候变化驱动了未来区域生物多样性的大幅改变;土地利用则是陆地生态系统服务预测中的核心驱动变量。生态区划与区域尺度情景模拟、景观尺度下的生态安全格局构建、基于社会生态网络的社区适应三点重要展望方向将对基于情景模拟的我国生态系统保护决策提供重要的理论和实践支持。     

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。     

生物多样性与生态系统服务——关系、权衡与管理

生物多样性和生态系统服务是人类生存和社会经济可持续发展的物质基础,应对生物多样性丧失和生态系统服务退化问题已经成为继气候变化之后的又一个全球性环境热点问题。生物多样性是生态系统生产力、稳定性、抵抗生物入侵以及养分动态的主要决定因素,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。目的是探讨生物多样性和生态系统服务之间的关系:(1)明确了生物多样性与生态系统过程、功能、服务之间的关系;(2)生物多样性在生态系统服务中的角色:生物多样性在不同的空间尺度通过各种形式的运行机制与生态系统服务产生联系,生物多样性是生态系统过程的调节者,是巩固生态系统服务的一个重要因素,生物多样性也是一种终极的生态系统服务,并在遗传和物种水平上直接贡献了其利益和价值;(3)生物多样性与生态系统服务权衡和协同关系的研究可以更好的帮助管理人员做出有利的决策和保护工作,也是制定规划和适应策略以减少生物多样性危机带来的不利影响的基础;(4)生物多样性与生态系统服务的关系在不同的时间和空间尺度上是不恒定的,有必要共同确定生态系统服务和生物多样性的空间格局,以有效和可持续的进行生态系统管理;(5)虽然生物多样性保护和生态系统管理还存在许多不确定性,但相关理论应该在管理、保护和恢复生态系统中发挥重要作用。研究提出了进一步研究的领域,以促进生物多样性保护和生态系统服务提供之间的协同作用。希望对相关领域的研究有所帮助。     

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。     

生态系统稳定性及其与生物多样性的关系

在全球变化背景下, 生态系统能否长期有效地维持功能并提供服务, 有赖于其稳定性。生态系统稳定性及其与生物多样性的关系, 是生态学研究的核心问题, 生物多样性能否促进生态系统稳定性曾引起很多争论。该文在前期国内外综述和研究的基础上, 重点从以下三个方面对近期进展做了总结。第一, 介绍了近期理论研究在生态系统稳定性的内涵及不同稳定性指标间的内在关联方面取得的新认识。第二, 梳理了最近基于生物多样性实验开展的多项整合分析研究和理论探索, 以及在多维度框架下开展的多样性-稳定性关系研究。第三, 详细介绍了最近发展起来的多尺度稳定性理论框架, 对稳定性的尺度依赖、多样性-稳定性的多尺度关系等新议题做了探讨。最后, 提出了本领域有待进一步研究的关键问题和方向建议。     

生物多样性与生态系统服务评估指标与方法

评估、模拟和预测全球生物多样性和生态系统服务的状态、趋势及其对人类福祉的影响,是当前生物多样性和生态系统服务研究领域的重要任务。指标和数据、模型和情景是推动生物多样性与生态系统服务评估研究理论建设和方法集成的重要工具。但是,目前对生物多样性和生态系统服务评估的指标体系和技术方法的综合对比研究相对缺乏。因而,系统评述了生物多样性和生态系统服务评估的概念框架、评估指标以及各类评估模型和方法的最新进展。生物多样性—生态系统功能—生态系统服务—人类福祉的级联框架是极具逻辑性的生物多样性和生态系统服务评估框架。现有的评估指标体系和模型方法还存在很多的问题和挑战,难以充分揭示生态系统服务的形成和影响机制、服务之间的联系和作用机理,有效地指导生态系统服务管理和决策制定。然而,这些评估指标和方法可为构建生物多样性与生态系统服务综合集成模型研究的框架提供重要的切入点。基于此,提出了生物多样性与生态系统服务综合集成模型研究的核心内容:i)目的:基于自然—社会综合特征的情景分析确定所解决的科学问题,输出生态系统服务管理和决策制定方案;ii)内容:尺度、生态系统服务类型、生物多样性的层次结构、组分间相互关系、驱动要素、多源数据的综合分析;iii)方法:对现有的各类模型和模型组合进行比较和不确定性分析,建立符合区域实际需求的生物多样性与生态系统服务综合制图模型库。在此基础上,建议我国应尽快发展适合中国区域特点的标准化指标体系和综合评估模型系统,定期对生物多样性和生态系统服务进行综合评估,掌握生物多样性和生态系统服务的变化趋势,提升我国在生物多样性和生态系统服务研究领域的国际地位和话语权。     

农业景观异质性对生物多样性与生态系统服务的影响研究进展

农业景观是人类生活所需资料的最主要来源地,农业景观及其提供的生物多样性和生态系统服务是影响人类福祉的最主要因素之一。系统梳理了景观异质性变化对生物多样性和生态系统服务影响的相关研究,总结指出:(1)农业景观格局变化会强烈的影响着区域生物多样性和生态系统服务,但总体上更关注了空间异质性,对于时间和功能异质性的研究仍需加强;(2)尺度效应、大尺度上景观背景的差异、种间差异、营养级联效应等会对景观异质性和生物多样性、生态系统服务间的关系产生显著的、综合的、交互的影响效应。未来区域农业景观中如何通过景观构建和管理措施的施行来确保生物多样性与生态系统服务供给的持续稳定仍需进一步加强以下内容的研究:景观异质性变化在时间上和功能上的影响效应及其阈值的探讨;跨尺度、多因素、多物种类群与多生态系统服务的综合及其交互作用;不同生物类群和不同生态系统服务间的权衡;景观异质性提高与有效生境面积下降及其引起的生物随机丧失间的权衡等问题。     

海洋生态系统服务的研究进展

综合了国际和国内对海洋生态系统服务的研究成果,总结归纳了海洋生态系统服务在基础理论、价值评估和应用研究等3个方面的进展.在众多的定义中,Daily(1997)的定义得到了生态学家们的普遍认可,而MA(2003)的概念更倾向于管理中应用.目前对生态系统服务的分类并不一致,MA的分类体系更为实用和便于评估.对海洋生态系统服务还缺乏系统的基础理论研究和适用的分类体系.在价值评估方面,多位学者对生态系统服务的社会价值与生态价值进行了探讨.尽管有多种技术方法可以了解人们的支付意愿,但对于不具有市场的服务价值的评估方法还有待进一步完善.应用研究主要集中在人类活动与生态系统服务之间的关系,以指导生态系统服务的管理与可持续利用.对如何更好地将生态系统服务的理论应用于实际管理和政策制定作了探讨与展望.     

生态系统服务权衡研究进展

生态系统服务作为连接自然与社会生态系统的桥梁,是社会-生态系统管理和分析的重要工具。生态系统服务权衡研究关注生态系统服务间关系的认知和调节,对于协调多元目标、最大化人类福祉、支撑社会-生态系统可持续利用具有重要的作用。整理了生态系统服务权衡的内涵和分类,将生态系统权衡研究分为客观权衡规律和管理权衡决策两大类,并对两类生态系统服务权衡的研究内容、思路和方法的国内外进展进行了系统梳理。在客观权衡规律方面,主要包括生态系统服务供与需间权衡规律、生态系统服务供或需间权衡规律两部分,其中,供与需间权衡规律包含供需匹配的维度和供需匹配的研究方法两部分,供或需间权衡规律包含关系识别和驱动力分析两部分;在管理权衡决策方面,主要包括生态系统服务管理权衡决策的准则确定和求解思路两部分。最后,对生态系统服务权衡研究进行了国内外进展的总体评价和研究展望。目前,客观权衡规律研究较为成熟,继生态系统服务供给侧权衡研究的热点之后、需求侧的权衡研究也逐渐增多,但整体上仍存在研究的应用指向不明、研究结果稳健性不足的问题;管理权衡决策研究易忽视决策准则的设置问题,使得决策结果的可行性存疑。因此,应当提出生态系统服务权衡研究范式,整合客观权衡规律和管理权衡决策,提升客观权衡规律研究的应用指向。在客观规律探索方面,深化对权衡规律驱动机制的研究,开展多时空尺度耦合研究,明确权衡规律的稳健性。在权衡决策管理方面,重视决策标准的设置,加强多方参与决策,深入探讨生态系统服务和人类福祉的联系,使权衡准则更加贴近区域管理的真正需求,提升决策结果的可行性。在实证研究方面,权衡决策研究对我国自然保护地的关注不足,未来应在继续推进城镇地区研究的基础上,尝试填补保护地的研究空缺,服务于我国保护地紧迫的权衡管理需求。     

生态系统服务形成机制研究进展

近年来,生态系统服务的形成及其机制已成为生态学的研究热点之一.在2005年举行的千年生态系统评估之后,生态系统服务的衍生研究,如生态系统服务分类、评估、权衡与协同、传递和生态系统服务流等也迅速增加,使生态系统服务的研究步入崭新阶段.为更好地了解生态系统服务并加深对其的研究,及时梳理生态系统服务的形成机制很有必要,然而目前对这方面的研究仍未形成一个恰当的研究范式.本文在查阅大量中、英文文献的基础上,主要总结了近10余年与生态系统服务形成机制相关的研究;并从“内因”和“外因”两个方面出发,重点对生物多样性及人类参与活动在生态系统服务形成过程中所起到的作用进行分析和梳理,并提出了研究展望.     

Research agenda on biodiversity and ecosystem functions and services in European cities

Cities are challenging environments for human life, because of multiple environmental issues driven by urbanization. These can sometimes be mitigated through ecosystem services provided by different functions supported by biodiversity. However, biodiversity in cities is affected by numerous factors, namely habitat loss, degradation, and fragmentation, as well as pollution, altered climate, and new biotic challenges. To better understand the link between biodiversity and ecosystem functions and services, we need to improve our mechanistic knowledge of these relationships. Trait-based ecology is a promising approach for unravelling the causes and consequences of biodiversity filtering on ecosystem processes and underlying services, but large gaps remain unexplored.Here, we present a series of research directions that are aimed at extending the current knowledge of the relationship between trait-based biodiversity and ecosystem functions and services in cities. These directions are based on: (1) improving urban habitat mapping; (2) considering often neglected urban habitats and ecological niches; (3) integrating multiple urban gradients; (4) using trait-based approaches to improve our mechanistic understanding of the relationships between biodiversity and ecosystem functions and services; and (5) extending the involvement of citizens.Pursuing these research directions may support the sustainable management of urban ecosystems and the long-term provision of ecosystem services, ultimately enhancing the well-being of urban populations.     

Forest biodiversity,ecosystem functioning and the provision of ecosystem services

Forests are critical habitats for biodiversity and they are also essential for the provision of a wide range of ecosystem services that are important to human well-being. There is increasing evidence that biodiversity contributes to forest ecosystem functioning and the provision of ecosystem services. Here we provide a review of forest ecosystem services including biomass production, habitat provisioning services, pollination, seed dispersal, resistance to wind storms, fire regulation and mitigation, pest regulation of native and invading insects, carbon sequestration, and cultural ecosystem services, in relation to forest type, structure and diversity. We also consider relationships between forest biodiversity and multifunctionality, and trade-offs among ecosystem services. We compare the concepts of ecosystem processes, functions and services to clarify their definitions. Our review of published studies indicates a lack of empirical studies that establish quantitative and causal relationships between forest biodiversity and many important ecosystem services. The literature is highly skewed; studies on provisioning of nutrition and energy, and on cultural services, delivered by mixed-species forests are under-represented. Planted forests offer ample opportunity for optimising their composition and diversity because replanting after harvesting is a recurring process. Planting mixed-species forests should be given more consideration as they are likely to provide a wider range of ecosystem services within the forest and for adjacent land uses. This review also serves as the introduction to this special issue of Biodiversity and Conservation on various aspects of forest biodiversity and ecosystem services.     

The relationship between biodiversity and ecosystem functioning in food webs

Recent theoretical and experimental work provides clear evidence that biodiversity loss can have profound impacts on functioning of natural and managed ecosystems and the ability of ecosystems to deliver ecological services to human societies. Work on simplified ecosystems in which the diversity of a single trophic level is manipulated shows that diversity can enhance ecosystem processes such as primary productivity and nutrient retention. Theory also strongly suggests that biodiversity can act as biological insurance against potential disruptions caused by environmental changes. However, these studies generally concern a single trophic level, primary producers for the most part. Changes in biodiversity also affect ecosystem functioning through trophic interactions. Here we review, through the analysis of a simple ecosystem model, several key aspects inherent in multitrophic systems that may strongly affect the relationship between diversity and ecosystem processes. Our analysis shows that trophic interactions have a strong impact on the relationships between diversity and ecosystem functioning, whether the ecosystem property considered is total biomass or temporal variability of biomass at the various trophic levels. In both cases, food-web structure and trade-offs that affect interaction strength have major effects on these relationships. Multitrophic interactions are expected to make biodiversity–ecosystem functioning relationships more complex and non-linear, in contrast to the monotonic changes predicted for simplified systems with a single trophic level.