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《关于生物多样性的新研究揭示了气候对当今丰富生命的重要性》

  • 来源专题：外来生物入侵
  • 编译者： 王成卓
  • 发布时间：2019-04-16

  • 地球上生命的多样性几乎是不可想象的。尽管如此，人们普遍认为生物多样性正在下降，地球正处于第六次物种灭绝的过程，这很可能是因为全球变暖。第六次物种灭绝事件反映了科学家们认为我们正面临的动植物物种的灭绝，这一事件极有可能是由人类活动引起的。
    全球变暖的假说的一个问题是,很难根据地球变暖预测生态系统和生物多样性。通过研究过去的动物和物种的适应性，我们可以更准确地回答是什么导致了生态系统的危机，以及之后会发生什么。到目前为止，一个大问题是生物多样性的一些最大的波动在地质时期是非常难以掌握和准确的日期。因此，很难比较可能的环境影响及其对生物多样性的影响。
    哥本哈根和赫尔辛基大学的研究人员设计了一种新方法，可以在地质时间尺度上对生物多样性波动的描述提供前所未有的准确性。这带来了新的见解，既与是什么促成了地球历史上最大的海洋物种形成间隔有关，也与是什么导致了地球上第二大物种灭绝事件有关。
    今天，研究人员正在讨论这个星球正在经历第六次灭绝事件，原因是包括全球变暖在内的人为变化。除此之外，研究人员还利用了古生物学数据库。它包含了从地球各地以及地球地质历史不同时期收集的化石数据。到目前为止，由于这一进程的艰巨性质，以高时间分辨率提取数据来提供全球局势的全面情况和评估是不可能的。然后他们将这些时间序列与发现化石的岩层进行对比，研究人员使用生物学家常用的统计方法来分析他们的数据，这种方法用于计算某一特定地区动物生命的流行程度。古生物学家们用这种方法来计算每个时间箱的属的多样性，并“预测”在随后的时间箱中应该出现多少属类。这种方法不仅使研究人员能够获得前所未有的高时间精度，而且还使他们能够解释地质年代中任何缺乏化石遗迹的原因。

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相关报告

  • 《生物多样性在适应气候变化中的重要性》
    • 来源专题：中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者：liguiju
    • 发布时间：2019-10-31
    • 随着世界气候的不断变化，生物多样性群落可能最有能力适应环境挑战。尽管人们已经充分认识到生物多样性在适应中的重要性，但布朗大学生物学家研究波浪湍流对海洋生物影响的新研究更清楚地说明了为什么生物多样性群落更有可能繁衍生息。 布朗大学生物学研究生，该研究的作者Robert Lamb提到，最近，新闻界对维持生物多样性给予了很多支持，但很少有人能解释为什么这一点如此重要。这项研究有助于揭示多样性真正重要的原因：一个更加多样化的群落更能抵抗迅速变化的环境条件。共同作者布朗生物学教授Jon Witman也补充道，该研究将帮助我们了解在这个气候变化时代，整个海洋群落——而不仅仅是单个组成部分——将如何受到日益加剧的环境压力的影响。这项发表在《生态学》（Ecology）上的研究还强调了生物活动性对其弹性的影响。 布朗大学生物学家在加拉帕戈斯群岛工作，研究波浪运动，进行了水下实验，并利用海洋生物普查评估了波浪湍流对海胆和鱼类摄食藻类的影响。研究人员发现，海胆无法在海浪密集的地区觅食，因此它们更喜欢隐蔽的地方。相反，鱼类在更为动荡的地区占主导地位。与海胆不同的是，许多鱼类具有高度的流动性，它们可以在汹涌的海浪中飞向海底以藻类为食，并在情况变得危险时迅速撤退。 流动性强的觅食者似乎更喜欢动荡的地区，因为这些地区的食物来源特别丰富。这项研究的另一个方面比较了波浪暴露地区和波浪遮蔽地区的藻类生物量，发现波浪湍流会促进藻类的生长，这很可能是因为水的运动促进了营养物质的输送。 最后，研究人员通过分析波浪强度和各种鱼类的觅食能力来模拟生物多样性的影响。换句话说，他们预测了如果不同数量的物种从生态系统中消失，觅食率会下降的程度。他们发现，生物多样性对于快速变化的地区（即中高波照射地区）的生态系统最为重要。 生物多样性极大地提高了这些地区的获取食物率，获取食物至关重要，因为鱼的食物是链式反应中永久维持整个生态系统的第一能源。例如，消耗藻类的刺尾鱼就可以作为食物链上较高动物（如鲨鱼或海狮）的食物来源。鱼还通过减少竞争藻类来帮助珊瑚生长。一个更多样化的群落可能包括具有更大迁徙性和对压力环境条件的耐受性的物种，从而履行这些重要的生态作用。 研究结果在气候变化的背景下特别重要。结果表明，我们必须通过管理渔业和海洋保护区来维持多样化的群落。毫无疑问，多样化和健康的生态系统更能适应将要发生的各种变化。今后，研究团队将继续在加拉帕戈斯群岛上开展工作。他们目前正在进行化学分析，以评估在厄尔尼诺现象期间地表水变暖时鱼类的饮食如何受到影响。在厄尔尼诺现象期间，营养物质沉入海洋深处，使游向近海表面的鱼类的食物减少。 Lamb提到，在大约六个月的时间里，海洋的表面温度上升了约2.5摄氏度，这相当于许多长期气候变化的预测。因此，它为我们提供了一个快速进入未来的窗口，让我们了解这些食物网的实际情况。Lamb预计，这项研究将进一步强调生物多样性的重要性。一个更多样化的群落将更有可能获取各种食物，因此，如果由于温度升高或海洋被酸化或由于其他环境原因而使某一种食物消失，那么将会有其他食物。消耗不同食物资源的物种可能会持续存在。 （刁何煜 编译）
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  • 《研究揭示多维生物多样性对森林生态系统功能的影响机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：xxw
    • 发布时间：2019-07-16
    • 全球变化（包括气候变化、土地利用和地表覆盖变化）和人类活动等导致了生物多样性的加速丧失，进而影响了生态系统的服务功能。近年来，生物多样性对生态系统功能的影响机制受到广泛关注，是生物多样性和生态学研究领域的热点问题。大量关于生物多样性与生态系统功能关系的研究表明，生物多样性是生态系统功能的主要驱动力，但以往的研究主要集中在草地生态系统。森林作为陆表最重要的生态系统，在调节全球碳循环、减缓气候变化、维持生态系统服务功能中发挥着不可或缺的作用。在自然森林群落中，群落结构远比草地生态系统复杂。除了乔木树种外，林下的灌木和草本具有高的物种多样性和重要的生态系统功能，但是，还缺乏将森林群落的乔木、灌木和草本多个层次的整合研究。森林群落中配置于不同垂直层的物种在进化历史、功能策略等方面存在较大差异，导致群落的构建机制可能不同。同时，将空间尺度纳入其中综合考虑时，多维（multi-dimension）生物多样性，包括物种多样性、系统发育多样性和功能多样性与生态系统功能之间的关系尚不清楚，其潜在的驱动机制也有待深入研究。 云南西北部地处我国三大河流（怒江、澜沧江和金沙江）的上游，区域内有三江并流世界自然遗产地和众多的自然保护区。由于其复杂的地质、气候历史和多样的地形地貌，造就了其富有特色的生物多样性。该地区位于全球生物多样性的热点地区“中国西南山地”的核心区域，是气候变化最为敏感和脆弱的地区之一。玉龙雪山沿海拔梯度存在多种气候类型，植物种类繁多，呈现出较为完整的山地植物垂直带谱，是滇西北植物多样性的缩影，也是我国重要的生态安全屏障，具有重要的生态系统服务功能。区域内的森林群落垂直结构明显，林下拥有丰富的植物多样性，为研究森林生态系统功能提供了天然的场所。中国科学院昆明植物研究所植物多样性演化和生态适应团队高连明研究组和植物多样性与基因组学团队李德铢研究组依托丽江森林生态系统定位研究站，于2013年开始，在丽江玉龙雪山建立了沿海拔梯度的森林群落样带，旨在开展全球变化生态学和群落生态学研究，以期揭示自然状态下真实的森林生物多样性与生态系统功能的关系。 最近，该团队与加拿大多伦多大学教授Marc Cadotte、美国哥伦布大学教授Kevin Burgess合作，以玉龙雪山沿海拔梯度样带为平台，综合多维生物多样性（物种多样性、系统发育多样性和功能多样性）和森林垂直结构（乔木、灌木和草本）研究了不同空间尺度（邻体尺度和样方尺度）下生物多样性对生态系统功能（地上生物量）的影响。研究发现，乔木的地上生物量与群落性状组成（高度和叶片磷含量）和功能多样性（比叶面积）呈正相关关系，暗示选择效应和生态位互补效应均为主导因素。乔木的地上生物量并未显着降低林下植物的地上生物量，而灌木的生物量与种子大小的多样性或多性状综合的功能多样性相关联；草本植物的地上生物量则主要受系统发育多样性和物种多样性的影响，表明互补效应在林下的群落中扮演重要角色。海拔梯度主要通过物种多样性、系统发育多样性和功能多样性对生物量产生间接影响。在全球变化背景下，该研究结果有助于科学支撑森林生物多样性的保护和管理。随着空间尺度的增大，多样性与生态系统功能之间的相关性呈上升的趋势，暗示在更大的空间尺度上，生物多样性与生态系统功能之间的关系可能更为紧密。因此，在山地森林生态系统实施天然林保护或者人工林建设中，不仅要考虑乔木树种的多样性，林下的灌木和草本作为独特的系统也需要纳入生态系统服务功能的考量中。该研究对于森林生态系统修复和天然林保护具有重要的指导意义。 研究成果以Greater than the sum of the parts： how the species composition in different forest strata influence ecosystem function 为题在国际生态学期刊Ecology Letters 在线发表。在站博士后罗亚皇为论文第一作者，合作导师高连明和李德铢为共同通讯作者。该研究得到中国科学院战略性先导科技专项 (XDB31000000)、国家自然科学基金（31800354）、国家博士后基金（2017M623082）、云南省科技领军人才项目（2017HA014）和云南省博士后定向培养项目的资助。该研究同时得到中西南野生生物种质资源库分子生物学平台的支持。
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