中国生物多样性科学研究进展评述

生物多样性维持及与生态系统功能和服务的关系

群落生物多样性维持机制

在物种丰富的地区，多个共享相似资源的物种如何在局域群落内共存一直是生态学的核心问题。经典的物种共存理论认为，当稳定的种间生态位差异大于适合度差异，即种内相互限制大于种间限制时，才可能发生稳定的物种共存。因此，由于种内资源竞争或同种个体间病虫害、捕食者的相互传播造成种内个体之间的负互相作用，即同种负密度制约，是生物多样性维持的重要机制。我国有完整的气候带谱，这为检验热带、亚热带和温带森林的密度制约效应提供了有利条件。亚热带和温带森林实验表明，病原菌和食叶昆虫可通过调节同种幼苗的密度制约效应，影响植物群落的物种共存 。还有研究表明，有害真菌对同种个体的负作用有可能被外生菌根真菌的正效应完全抵消，这说明有害真菌和有益真菌（外生菌根真菌）之间相互作用决定了密度制约强度。以上研究更新了我们对生物多样性维持的认知，多营养级种间互作或在决定群落多样性方面有重要的作用。

生物多样性与生态系统功能

为理解生物多样性与生态系统功能（biodiversity and ecosystem functioning，BEF）之间的关系，中、德学者在江西合作建立了世界上多样性梯度范围最广、面积最大的森林 BEF 实验平台（BEF-China）。经过 BEF-China 近 10 年的研究，发现物种多样性几乎能使植物群落的生产力和碳储量翻倍，且生产力的正作用随时间的延长和植物的生长而增强。亚热带森林不同营养级之间的物种互作及种间的功能性状差异导致了多样性对生产力的正效应。因此，亚热带森林修复采用多物种模式更为合理。

在内蒙古草原和青藏高原建立的多个草地 BEF 控制实验平台，都发现了正的多样性-稳定性关系，可能由生态系统不同组分之间的异步动态所驱动。在内蒙古草原长达 24 年的草地多样性和稳定性关系分析表明，生态系统组分的稳定性从种间到功能群再到整个生态系统逐级上升。青藏高原超过 30 年的长期气候变化实验表明，草种多度随气候变化增加的同时，莎草类物种的多度降低，因此群落通过群落结构的变化响应气候变化，但并不影响生态系统的生产力，这说明群落组成的多样性减缓了气候变化对生产力的影响。在全国尺度，基于 6 098 个森林、灌木和草地样点的数据分析表明，土壤碳储量随着物种多样性和地下生物量的增加而增加。物种多样性、地上净初级生产力和地下生物量，以及降水和温度等环境因子都影响土壤碳储量。

生态系统服务与经济社会发展

人类活动导致的生物多样性丧失改变了生态系统功能和稳定性，也削弱了生态系统服务。但是，近几十年来我国在保护生态系统功能及改善生态系统服务方面做了大量有效的工作。例如，为了降低自然灾害风险并保持各种生态系统服务，我国在 2000—2009 年共投资 500 多亿美元，用于天然林保护工程和退耕还林计划。对我国 6 个重点生态修复项目的评估显示：2001—2010 年项目执行地区的年碳汇总量估计为 132 tg，其中一半以上来自这些项目。另外，大熊猫及其保护区提供的生态系统服务价值比保护成本高出约 10—27 倍。

尽管生态系统服务与人类长期的福祉息息相关，但改善生态系统服务的某些策略可能与当地社会经济发展冲突。例如，黄土高原的植被及初级生产力恢复方案将所需用水量提高到当地水资源拥有量的上限，这可能威胁到人类对水的需求情况。反之，良好的生态系统服务规划可以使环境和经济达到双赢的局面。例如，北京的水田转旱田方案成功地改善了水量和水质，并创造了成本 5 倍以上的经济效益。

由于生态系统服务对于人类来说至关重要，因此合理的景观规划也应该充分考虑生态系统服务。例如，上海将生态系统服务纳入其生态保护红线，加强了对陆地生境的保护。针对全国自然保护区的评估发现，我国自然保护区在生物多样性和关键生态系统服务保护方面没有发挥足够的作用；建议建立新的保护区类别，以综合考虑生物多样性、生态系统服务和人类活动的影响。近年来，我国也提出了国家层面的生态保护红线制度，以期更好地维持生物多样性和生态系统服务。