生物多样性和生态系统功能关系的多维视角
越来越多的证据表明了生物多样性对生态系统服务功能和稳定性的重要性,然而全世界的物种在以惊人的速度持续消失。
大多数研究关注的都是“地上”的生物多样性,“地上”、“地下”多样性的全面的研究则较为缺乏。
当前评估多维功能性的方法
过去的经验告诉我们,物种的损失会导致生态系统功能的损失,包括初级生产力、营养物质循环等,此外,气候变化的影响也足以媲美物种损失的影响。
早期的生物多样性-生态系统功能研究主要集中在生物多样性对单个生态系统过程的影响上,然而,单独评估功能而忽略功能之间的权衡(trade-off)或协同(synergies)可能会使我们对生态系统功能的理解产生偏差。
Ecosystem Multifunctionality (EMF) ,生态系统多维功能性的概念也就呼之欲出了。有很多生态学家通过区分不同功能,或将不同类型功能进行分组来定制一个EMF。另外,区分 ecosystem functions and ecosystem services 对理解EMF相当重要,简单理解就是,前者是系统能干什么(包括在干的和潜在能干的),后者仅仅是指能为人类干什么(有益的)。
这些研究虽然有了一些进展,但仍需要回答两个问题:
1对于一个给定的生态系统,需要考虑多少functions or services,才能合适的评估它的多维功能性?
2若构建一个指数来评估,参与计算的functions如何筛选?
多营养级
一个生态系统中,生物间的相互作用对其群落构建和功能发挥起着重要作用。尤其是在全球气候变化条件下,多样性的损失某种程度上就是物种和功能个体的损失直接导致的。然而,很多“地上”的类似研究,都是基于单一类群的。例如,研究洪水对土壤微生物的影响的时候,怎么能不考虑地上植物类群呢?
多因子驱动模式
当研究全球变化的“驱动因子”的时候,每个研究最终都会只落脚到一个或者两个因子上。多因子驱动,包括因子之间的相互作用,的影响怎么考虑进来呢?这些新见解不可避免地引发了进一步的问题,如什么控制了土壤生态系统对全球变化的多种驱动因素的响应,以及地上和地下生物多样性是否能够减弱多种全球变化因素的影响。
尽管越来越多的研究在试图阐明土壤生态系统对影响因子的可能反应,但对全球变化长期响应的时间序列实验和调查却很少。正如Nico Eisenhauer和Richard Bardgett都强烈强调的那样,在实验和观察研究中考虑时间维度是至关重要的,以便能够预测生态系统是否、何时以及在多大程度上会受到变化条件的影响。
农业系统的管理
农业的发展,可以说是全球生物多样性丧失的重要因素,不同程度的开发和土地利用类型的改变,破坏了地球“野生野长”的特性。因此,农业可持续发展与农产品需求的矛盾,对农业生态系统的管理迫在眉睫。在农业不发达、生物多样性较低的地方搞农业,采取农业-林业结合、间作农作物的方式使土地上一直有“碳”存在,以此减缓和适应气候变化的影响。或者,从每个人做起,减少食物的浪费和肉类的消费,比生态学家们想破脑壳都有用。
总结
“可持续生态系统的地上和地下生物多样性”国际研讨会强调,有必要考虑生态系统的复杂性,以便预测并管理全球变化如何影响生物多样性,进而影响整个生态系统的功能。在评估生态系统如何响应全球变化的因素时,必须考虑全球变化驱动因素之间的相互作用以及不同营养层次的生物多样性。
国际和跨学科合作将是克服跨时间和空间复杂环境系统研究中潜在困难的关键。总之,应对这些挑战并解决EMF的多个方面可以增强我们制定战略的能力,致力于在变化世界中维持陆地生态系统的功能。同时,迫切需要采取政治行动将现有证据付诸实践,特别是农业生态系统的设计和管理。
思考
说实话,被标题骗了。土壤生态或者农业生态不是我关心的,但是生态系统与生物多样性的关系,尤其是研究的方式方法是相通的。
气候变化——土壤微生物,讨论这两者的关系的时候,当然避不开土壤上生长的植物,尤其是人工干预的农业作物,从不同营养层级、不同时间和空间尺度、多因子共同研究多样性与生态系统功能的关系当然是最合适的,起码比直接拿两个矩阵来做相关要符合实际得多。
水生态系统不同,但是也差不多。
水体类型有静水的高原湖泊、也有潮起潮落的通江湖泊,有连通河流,也有梯级阻隔的河流,还有时而河流、时而湖泊的各种型号水库,
每个类型的水体都有水环境,也有底泥环境,还有周期或非周期的消落带环境,营养层级包括鱼类、底栖动物、浮游动物、浮游植物、底栖藻类、浮游微生物和底泥细菌,研究水生态系统的生物多样性与生态系统功能同样也应该考虑多维因素。
从问题的提出,实验设计,方案实施,数据分析,问题解决,如果能自始自终都能都上述思考的话,相信应该能有一个好的、可以接受的成果。
转自:“R语言与藻类生态学”微信公众号
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