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全球范圍內(nèi)物種的大量喪失，引發(fā)了人們對其潛在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及人類福祉影響的關(guān)注和擔(dān)憂。森林作為給人類提供生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價值的關(guān)鍵陸地生態(tài)系統(tǒng)，其多樣性的下降可能對全球生態(tài)進(jìn)程產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。聯(lián)合國生物多樣性公約提出的《昆明–蒙特利爾全球生物多樣性框架》2030年目標(biāo)明確提出，必須保護(hù)和恢復(fù)森林生物多樣性及生態(tài)系統(tǒng)完整性。因此，如何通過管理樹木多樣性來恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)完整性亟需科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。

在過去30年里，科學(xué)家們通過觀測和實(shí)驗(yàn)途徑證明了植物生物多樣性的下降往往伴隨著生態(tài)系統(tǒng)功能與服務(wù)的減弱，這一關(guān)系在生態(tài)學(xué)研究中被稱為“生物多樣性–生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系(簡稱BEF)”。

最早的生物多樣性實(shí)驗(yàn)是以草本植物為研究對象。因樹木體型較大、生長緩慢且壽命長，直到1999年全球才出現(xiàn)了第一個以樹木為主要研究對象的生物多樣性野外實(shí)驗(yàn)。之后此類實(shí)驗(yàn)蓬勃發(fā)展，研究也逐漸成熟。到2026年初，全球已建成45個大規(guī)模森林生物多樣性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵目標(biāo)是理解樹種豐富度或其它森林多樣性指標(biāo)如何影響生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)。

國家植物園(南園)生物多樣性與生態(tài)安全研究團(tuán)隊(duì)對這一快速發(fā)展的生物多樣性研究領(lǐng)域過去30年基于實(shí)驗(yàn)研究的主要發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)梳理與概述，并置于觀測性研究的背景中進(jìn)行闡釋。綜述探討了實(shí)驗(yàn)研究對揭示生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能的因果效應(yīng)的重要性，而這在觀測性研究中極難實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)研究的科學(xué)發(fā)現(xiàn)表明，增加樹木多樣性可通過資源分化、非生物與生物互惠作用、種間相互作用等促進(jìn)多種生態(tài)系統(tǒng)功能。通過歷時最久的實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，這種正向關(guān)系隨時間推移而增強(qiáng);而對比天然林與人工林的研究也表明，此效應(yīng)很可能長期持續(xù)。此外，其它營養(yǎng)級的多樣性能夠顯著調(diào)節(jié)樹木多樣性對森林生產(chǎn)力的影響。最后，該綜述提出未來森林生物多樣性實(shí)驗(yàn)研究和設(shè)計(jì)需關(guān)注的重點(diǎn)方向，包括關(guān)注除生產(chǎn)力外的更多生態(tài)系統(tǒng)功能、控制其它營養(yǎng)級生物多樣性、增加背景依賴因素的考慮以及實(shí)驗(yàn)和觀測途徑相結(jié)合的研究等。

該綜述整合了實(shí)驗(yàn)和觀測研究的發(fā)現(xiàn)，旨在揭示生物多樣性–生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系的多維特性及其潛在機(jī)制，希望提出的新見解能夠應(yīng)用于指導(dǎo)森林管理和氣候緩解行動，為全球生物多樣性框架下的生態(tài)修復(fù)與森林管理提供科學(xué)依據(jù)。

該綜述于近期在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Nature Reviews Biodiversity。國家植物園(南園)劉曉娟研究員為第一作者，馬克平院士為通訊作者。哥廷根大學(xué)Andreas Schuldt教授、哈佛大學(xué)Jeannine Cavender-Bares教授、魁北克大學(xué)蒙特利爾分校Alain Paquette教授、蘇黎世大學(xué)Bernhard Schmid教授參與了綜述撰寫。

全球位于72個地點(diǎn)的45個森林生物多樣性實(shí)驗(yàn)概覽

森林生物多樣性–生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系隨時間變化的潛在機(jī)制