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研究人员打破传统观点:物种“非随机”灭绝时 森林产材量将大幅减少

时间:2020-03-10 10:57:37       来源:科技日报

长期以来,在生物界存在着这样一个观点,生物多样性高的森林,由于其内往往有很多功能相似的物种,因此丢失(灭绝)一些物种对其生态系统功能的影响很小。但近日一项在线发表于国际顶尖学术杂志《自然·生态学与进化》上的研究成果,对这个观点提出了“异议”。

由厦门大学、中科院植物研究所等研究人员,以及瑞士、德国相关学者组成的跨国科研团队研究指出,在生物多样性高的森林中,当物种“随机”灭绝时,其对森林产材量的影响接近于零;但是当物种“非随机”灭绝时,其对森林产材量的影响则会很大。研究数据表明,后者情境下森林的减产量是前者情境下的20倍。

各物种间有着特殊的相互作用

那么,何为“非随机”灭绝呢?

“中国森林生物多样性和生态系统功能的关系”项目发起者之一、瑞士苏黎世大学的施本德教授解释说,已有科学研究发现,绝大部分的物种灭绝都不是随机的,而是依照物种特征按序发生的,“比如,全球变暖导致的频繁干旱,可能会使不耐旱的物种先灭绝,分布范围较窄的物种也会比全球广泛分布的物种先灭绝等。”

在论文的共同第一作者、厦门大学环境与生态学院副教授陈宇新和其团队成员的实验中,他们模拟了4种不同的物种灭绝风险特性,来观察当物种按这些特性“非随机”灭绝时,对森林产材量的影响。一是分布范围的大小。二是植物叶子的特性。叶子较薄的植物,可以更好地吸收阳光和资源,会长得更快,但同时它抵抗干旱的能力也会较弱。三是植物在进化上的特异性,即看物种在进化上的“亲缘关系”,一般认为,“孤苦伶仃”的物种灭绝风险会更高。四是物种家族的繁弱。越是“弱小”的家族,灭绝的风险越高。

在得到“当物种‘非随机’灭绝时,森林产材量会大幅减少”的实验结论后,陈宇新和团队成员开始分析其背后的原因。

“当物种依其灭绝风险有序丢失时,首先丢失的物种可能是最特殊的一些物种,当然,它们对生态系统功能可能也具有不可替代的贡献。更重要的是,在生态系统中,物种都不是独立存在的,而是彼此间进行着复杂的相互作用。当这些特殊物种丢失时,与它们相关的特殊相互作用也会相应丢失或改变,并进一步影响生态系统功能。” 陈宇新说。

生物多样性保护十分紧迫

据陈宇新介绍,该研究进行的实验地点是一个大型野外森林。

2009年,来自中国、瑞士和德国的60多名科学家共同合作,在江西省德兴市新岗山镇建立了一个40公顷(约600亩)的大型森林控制实验样地,种植超过30万棵木本植物,致力于研究“中国森林生物多样性和生态系统功能的关系”项目。这也是全球首个在高生物多样性的亚热带森林建立的大型野外森林多样性实验基地。

在这个大型“实验室”里,中外科学家们分成森林产材量、病虫害、水土流失、生物地球化学循环等若干研究方向,对不同生物多样性下的不同生态系统功能进行研究。此次的研究成果便是“生物多样性与森林产材量”研究小组的阶段性成果。

陈宇新表示,这个实验结果再次强调了生物多样性保护的重要性,也从科学的角度印证了当前中国加快生物安全立法的必要性和紧迫性。

“生物多样性对生态系统功能的影响机制”一直是生物多样性和生态学研究领域的热点,科学家们就此展开了长达近30年的研究。

“这个项目已经进行到第十年,我们希望将它持续做下去。”该项目的另一位发起者、中国科学院植物研究所研究员马克平说,“全球变暖可能使极端气候事件在未来愈加频繁和严重,生物多样性会如何响应气候变化并影响生态系统功能和人类福祉是我们未来想要在这个实验基地继续探索的问题。”

本报记者 谢开飞 通讯员 李 静