Science | 人为环境变化通过生物多样性影响生态系统稳定性
🔗DOI: 10.1126/science.aaa1788
人为导致的环境变化可能同时影响生物多样性、生产力和生态系统稳定性。基于12项多年实验的数据分析发现，人为因素（包括植物多样性、氮、二氧化碳、火、植食程度和水份)对生态系统生产力有着重要影响。然而，只有改变生物多样性的驱动因素才会影响生态系统稳定性，无论哪种驱动因素导致的生物多样性丧失，植物物种数量的减少都会导致生态系统稳定性的相应下降。这些结果表明，由环境变化引起的生物多样性变化可能是决定全球环境变化如何影响生态系统稳定性的主要因素。
人类对地球生态系统的影响，特别是将地球约一半的陆地生态系统转变为农田和牧场，正通过生物多样性的局部丧失而简化生态系统。其他主要的全球人为变化包括富营养化、火灾频率升高、捕食者灭绝、气候变暖和干旱，这些变化影响着生态系统功能的方方面面，特别是生态系统生产力、稳定性和生物多样性。然而，迄今为止，几乎没有证据表明这三种生态系统反应是否以及如何在机制上相互联系。相反，人们认为，每种人为因素驱动的环境变化都对生态系统生产力、稳定性和生物多样性有着独特影响。该研究中，作者研究了氮、二氧化碳、火、植食程度以及水份如何影响生物多样性和生产力; 是否与每个因素相关的生态系统稳定性变化对生物多样性的依赖性与生物多样性实验中观察到的相同，或者是否每个驱动因素对稳定性有其独特的影响。
作者之所以进行这项研究，是因为尽管人为因素对生物多样性和生产力的影响已经得到了广泛研究，但它们对生产力时间稳定性的长期影响却很少受到关注，少数发表的研究对单一驱动因素的研究得出了多种不同的结果。该研究基于12个实验的多年数据检验了6个重要的人为因素是否会影响生态系统生产力的稳定性，以及稳定性的变化是否与生物多样性的变化相对应。
作者发现，植物多样性对氮、二氧化碳、火、植食程度和水份变化等人为因素的响应，与生产力时间稳定性的变化呈正相关。并且，这种正相关与驱动因素的identity无关。这表明，生物多样性介导的对稳定性的影响独立于驱动生物多样性变化的因素。此外，在人为干扰下，植物多样性的变化和稳定性变化之间的正相关关系与多样性控制实验中观察到的结果相似。这表明生物多样性变化可能是人为环境变化对生态系统稳定性影响的中介因素。该研究结果表明，生物多样性的变化，无论是控制实验或对其他人为因素的响应，都会导致生态系统生产力稳定性的一致变化。值得注意的是，该研究中作者并未发现生物多样性对稳定性的影响是由功能群或物种多度的类似变化引起的。
总之，该研究发现，植物多样性的丧失与稳定性的下降直接相关，不仅在多样性控制实验中，而且在生物多样性对其他人为因素响应产生的变化中。结合已有的研究结论“生物多样性是生产力的主要决定因素”，这些发现表明，任何影响生物多样性的环境变化驱动因素都可能对生态系统产生长期影响，这些影响是生物多样性变化的结果。此外，生物多样性介导的对稳定性的影响既不依赖于引起生物多样性变化的特定因素，也不依赖于特定功能群或物种多度的变化。该研究证明，生物多样性变化可能会对生态系统稳定性产生普遍影响，无论导致生物多样性丧失的原因是什么，植物物种数量的减少均导致了生态系统稳定性的降低。因此，作者建议，保护政策应鼓励恢复或维持生物多样性的自然水平或尽量减少人为环境变化对生物多样性的负面影响，以确保生态系统服务的稳定性和持久性。
