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【Gene爱聊科学】生物多样性,可能是人类对抗极端气候和全球

【Gene爱聊科学】生物多样性,可能是人类对抗极端气候和全球

生物多样性,可能是人类对抗极端气候和全球暖化的最佳利器之一。在过去的实验中,已经证实了生物多样性可以促成更健康、更有生产力的生态系统,如防止飓风的海岸植被等等。

人类的福祉在很大程度上取决于生物物种的互动网络,但我们却常常以为对大自然予取予求是理所当然的。食物、燃料、水、氧气、疾病控制和其他对人类生活至关重要的物资和服务,是生活在自然或人工生态系统中多样的生物所生产的,直到 20 世纪 90 年代,野生物种数量的加速下降,才引发起生态学家齐心协力来回答这个问题:生物多样性的变化如何影响生态系统的运作方式?还有提供人类的物资和服务?

这个问题激发了环境科学不同方向的研究,产生了不少新模型和超过 500 个实验,试图探讨遗传、物种和功能的多样性,如何影响生态系统的功能。不过,还是有许多科学家怀疑这些实验,是否会在现实世界中印证 [1]。

美国史密森尼学会的海洋生态学家 J. Emmett Duffy 等人,在最新一项综合分析研究中,给出了一个决定性的答案:

过去,生态学家主要利用精心控制的实验来测试生物多样性的影响:在一块地上种植一种或多种物种,同时确保其他条件保持一致,并观察哪块地最为多产等等,但是这些实验在许多方面并不能模拟现实状况。为了发现大自然中生物多样性的力量,他们综合了 67 个野外自然观测研究的资料,涵盖草原、森林、淡水环境和海洋环境,範围遍及七大洲,并包含来自世界各地 60 多万个採样点的资料。

在他们分析的每种类型的生态系统中,生物多样性与更为繁荣的生态系统紧密关连。更多样化的系统具有更高的生物量,并且在自然研究中的效果比从对照实验预测的更强,即使在他们控制其他环境因素后,也是如此。

更显着的是,大自然中生物多样性超越了气候,是大部分研究中,生物量生产最有力的预测因子,在其中三分之二的研究中,生物多样性比营养成分有更强的预测力。与生物多样性较差之处相比,具有更多种类生物的生态系统更具生产力。

科学家认为生物多样性在大自然的力量更强大,有几种可能的解释。

第一个是纯粹的数字:自然生态系统比大多数实验,已经具有更多的物种。 有了更多物种,更有可能出现一些最适合某一地区条件的物种组合,然后蓬勃发展。但是即使科学家在一个假定的情景下进行分析,假想如果自然系统的物种就像实验中那样数量更少,自然系统仍然有一定的优势。

第二个优点可能来自于物种以外的其他类型的多样性,例如光、湿度或其他变量的差异。 这些科学家尝试在实验中精心筛选掉的差异,是存在于自然界的。这些差异可能会给不同的群落带来更多的机会在自然世界中蓬勃发展,让整个生态系统更繁荣。

共同作者之一、密西根大学的 Brad Cardinale 表示,实验对于探讨生物多样性如何和为何影响生物量的生态过程,仍具有非常重要价值,只是实验可能太小、太短,无法揭示生物多样性在实际生态系统中的充分重要性,因为植物和动物已经相互演化和相互影响了数千万年 [3]。

保护生物多样性不仅对于保育来说非常重要,而且对于经济和群落的健康至关紧要。愈来愈多研究共同支持生物多样性在维持地球生态系统的生产力方面发挥重要作用。

学者认为,把这一观点纳入全球变迁政策来考量,越来越迫切,因为地球已经面临着不可逆转的物种的灭绝和入侵,正在快速改变生态系统。亡羊补牢、犹未迟也。

参考文献:

1) Smithsonian. "Biodiversity just as powerful as climate change for healthy ecosystems: In the wild, diversity determines ecosystem production as much as climate and nutrients." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 September 2017.

2) J. Emmett Duffy, Casey M. Godwin, Bradley J. Cardinale. Biodiversity effects in the wild are common and as strong as key drivers of productivity. Nature 549, 261–264  

3) Jim Erickson. Biodiversity proves its real-world value | University of Michigan News. Sept 06, 2017.

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