生物多樣性維持及與生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)的關(guān)系

群落生物多樣性維持機制

在物種豐富的地區(qū)，多個共享相似資源的物種如何在局域群落內(nèi)共存一直是生態(tài)學(xué)的核心問題。經(jīng)典的物種共存理論認(rèn)為，當(dāng)穩(wěn)定的種間生態(tài)位差異大于適合度差異，即種內(nèi)相互限制大于種間限制時，才可能發(fā)生穩(wěn)定的物種共存。因此，由于種內(nèi)資源競爭或同種個體間病蟲害、捕食者的相互傳播造成種內(nèi)個體之間的負(fù)互相作用，即同種負(fù)密度制約，是生物多樣性維持的重要機制。我國有完整的氣候帶譜，這為檢驗熱帶、亞熱帶和溫帶森林的密度制約效應(yīng)提供了有利條件。亞熱帶和溫帶森林實驗表明，病原菌和食葉昆蟲可通過調(diào)節(jié)同種幼苗的密度制約效應(yīng)，影響植物群落的物種共存?。還有研究表明，有害真菌對同種個體的負(fù)作用有可能被外生菌根真菌的正效應(yīng)完全抵消，這說明有害真菌和有益真菌（外生菌根真菌）之間相互作用決定了密度制約強度。以上研究更新了我們對生物多樣性維持的認(rèn)知，多營養(yǎng)級種間互作或在決定群落多樣性方面有重要的作用。

生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能

為理解生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能（biodiversity and ecosystem functioning，BEF）之間的關(guān)系，中、德學(xué)者在江西合作建立了世界上多樣性梯度范圍最廣、面積最大的森林?BEF?實驗平臺（BEF-China）。經(jīng)過?BEF-China?近?10?年的研究，發(fā)現(xiàn)物種多樣性幾乎能使植物群落的生產(chǎn)力和碳儲量翻倍，且生產(chǎn)力的正作用隨時間的延長和植物的生長而增強。亞熱帶森林不同營養(yǎng)級之間的物種互作及種間的功能性狀差異導(dǎo)致了多樣性對生產(chǎn)力的正效應(yīng)。因此，亞熱帶森林修復(fù)采用多物種模式更為合理。

在內(nèi)蒙古草原和青藏高原建立的多個草地?BEF?控制實驗平臺，都發(fā)現(xiàn)了正的多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系，可能由生態(tài)系統(tǒng)不同組分之間的異步動態(tài)所驅(qū)動。在內(nèi)蒙古草原長達(dá)?24?年的草地多樣性和穩(wěn)定性關(guān)系分析表明，生態(tài)系統(tǒng)組分的穩(wěn)定性從種間到功能群再到整個生態(tài)系統(tǒng)逐級上升。青藏高原超過?30?年的長期氣候變化實驗表明，草種多度隨氣候變化增加的同時，莎草類物種的多度降低，因此群落通過群落結(jié)構(gòu)的變化響應(yīng)氣候變化，但并不影響生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，這說明群落組成的多樣性減緩了氣候變化對生產(chǎn)力的影響。在全國尺度，基于?6?098?個森林、灌木和草地樣點的數(shù)據(jù)分析表明，土壤碳儲量隨著物種多樣性和地下生物量的增加而增加。物種多樣性、地上凈初級生產(chǎn)力和地下生物量，以及降水和溫度等環(huán)境因子都影響土壤碳儲量。

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與經(jīng)濟社會發(fā)展

人類活動導(dǎo)致的生物多樣性喪失改變了生態(tài)系統(tǒng)功能和穩(wěn)定性，也削弱了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。但是，近幾十年來我國在保護生態(tài)系統(tǒng)功能及改善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)方面做了大量有效的工作。例如，為了降低自然災(zāi)害風(fēng)險并保持各種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，我國在?2000—2009?年共投資?500?多億美元，用于天然林保護工程和退耕還林計劃。對我國?6?個重點生態(tài)修復(fù)項目的評估顯示：2001—2010?年項目執(zhí)行地區(qū)的年碳匯總量估計為?132 tg，其中一半以上來自這些項目。另外，大熊貓及其保護區(qū)提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值比保護成本高出約?10—27?倍。

盡管生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類長期的福祉息息相關(guān)，但改善生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的某些策略可能與當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展沖突。例如，黃土高原的植被及初級生產(chǎn)力恢復(fù)方案將所需用水量提高到當(dāng)?shù)厮Y源擁有量的上限，這可能威脅到人類對水的需求情況。反之，良好的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)規(guī)劃可以使環(huán)境和經(jīng)濟達(dá)到雙贏的局面。例如，北京的水田轉(zhuǎn)旱田方案成功地改善了水量和水質(zhì)，并創(chuàng)造了成本?5?倍以上的經(jīng)濟效益。

由于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對于人類來說至關(guān)重要，因此合理的景觀規(guī)劃也應(yīng)該充分考慮生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。例如，上海將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)納入其生態(tài)保護紅線，加強了對陸地生境的保護。針對全國自然保護區(qū)的評估發(fā)現(xiàn)，我國自然保護區(qū)在生物多樣性和關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)保護方面沒有發(fā)揮足夠的作用；建議建立新的保護區(qū)類別，以綜合考慮生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和人類活動的影響。近年來，我國也提出了國家層面的生態(tài)保護紅線制度，以期更好地維持生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。