Ecology Letters | 为什么野外观测的生物多样性与生态系统功能并不总是正相关？

题目：We should not necessarily expect positive relationships between biodiversity and ecosystem functioning in observational field data

期刊：Ecology Letters

DOI：10.1111/ele.13874

时间：2021/9/16

一作兼通讯：James G. Hagan

机构：University of Gothenburg，Sweden

写在前面

生物多样性与生态系统功能（biodiversity and ecosystem function，BEF）关系是生态学领域的核心科学问题之一，也是本公众号长期关注的重要主题之一。虽然领域内已经和正在开展很多很多的研究，但是生物多样性的丧失，是否会削弱系统功能，始终没有完全统一的定论。尤其是，不同的研究往往在实验设计和数据类型等方面存在诸多差异，从而可能影响各自的结果和结论。那么，这些表面上完全不统一的现象背后，究竟有没有什么可能的共性呢？本期推荐的Ecology Letters观点（perspectives）文章，以野外观测数据中的BEF为例，对此进行了探讨。

文章简介

目前对BEF的认知主要基于两大数据源。第一个是控制实验。控制实验的研究通常发现二者具有正相关关系。第二个是野外观测。基于该方法的研究则发现二者的关系存在多种可能（即，存在中性或者负相关的可能，而并非总是正相关）。而且，有时候野外观测数据可能发现局域的生物多样性并未下降。两种情形的叠加，导致一些人认为BEF对保护与管理而言，毫无意义。那么，事实的真相是什么呢？

本文通过对已有生态学理论的综述和对几个生物多样性数据集的重新分析得出如下结论：基于野外观测数据的局域生物多样性与生态系统功能关系确实难以用所谓的BEF来解释。主要原因在于，群落构建过程中生物互作会滤除一些物种。因此，即使观测的局域生物多样性很低，也可能发现生物多样性对生态系统功能具有较大影响。因此，对野外观测数据进行分析时，并不一定要先入为主地假定（预期）多样性与功能应该具有何种关系。推荐的做法是，当试图将基于理论和实验的预测与野外观测数据建立关联时，需要将局域物种库（local species pool）纳入考虑范畴。本研究认为，即使局域的生物多样性没有下降，区域尺度的生物多样性丧失——将会影响区域物种库，依然会削弱生态系统功能。

图表解读

图1.（a）BEF理论和控制实验研究通常会使用一组物种（类似于区域物种库），把这些物种接种在环境相似但是初始多样性（initial diversity）相异的斑块内。每个斑块内，接种的若干物种可能共存，也可能趋于局域灭绝。若干时间后，对生态系统功能进行度量（tn）。在tn时间点，斑块的实际多样性（realized diversity）可能与初始多样性相同，也可能相异。BEF实验通常只分析初始多样性（t0）与tn时间点功能的关系——二者多是正相关。tn时间点，实际多样性与生态系统功能的关系，则鲜有报道。这种处理与基于野外观测数据分析BEF是大相径庭的（b）。野外观测实际上只能度量到tn点的实际多样性和对应的生态系统功能。除非同时拥有详细的时序数据，否则就无从知晓群落构建的历史（即，并不知道初始多样性如何）。当无法揭示起始多样性与生态系统功能的正相关性时，野外观测数据往往容易凸显单一物种的重要性。

图2. 模型（a）和实验（b）数据均发现起始多样性与生态系统功能正相关。但是，当分析具有相同起始多样性的亚数据集时，二者的关系就不同了。无论是模型（c）、还是实验（d），均发现实际多样性与生态系统功能的关系可能是中性、正相关或者负相关。

图3.（a）另一组实验中实际多样性与生态系统功能的关系。（b）实际多样性与生态系统功能关系的回归斜率（经过标准化处理）的柱形图。

图4.（a）又一组研究中实际多样性与生态系统功能关系的斜率类型比例。（b）不同类型斜率在不同空间尺度的相对比例。

图5.（a）再一组研究中，2001-2018年间，9个位点中实际多样性与大型藻类干重的关系。（b）2001-2018年间，大型藻类局域物种库的多样性与干重的关系。可以发现，此时，物种库多样性与生态系统功能是正相关的。

转自：“生态学文献分享”微信公众号

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