文章题目：Atmospheric nitrogen deposition is related to plant biodiversity loss at multiple spatial scales
发表期刊：《Global Change Biology》
影响因子：10.8
第一单位：荷兰瓦赫宁根大学
在线日期：2024-08-24
由于人类的各种活动，包括集约化农业、交通和化石燃料的燃烧，世界许多地方目前的活性氮排放量远远超过工业化前的水平。先前的研究表明，这些过量的氮化合物在半自然陆地环境中的大气沉降对植物多样性有负面影响。然而，这些先前的研究大多是在局部空间尺度上研究生物多样性的丧失，即在通常几平方米的地块尺度上。大气中氮沉降的增加是否也会影响更大空间尺度上的植物多样性仍不得而知。在本研究中作者使用在 153 个不同地点和 9 个国家/地区的 765 个地块中收集的草原植物群落数据，研究大气氮沉降与植物生物多样性之间的关系是否与尺度有关。研究发现，大气中高水平的氮沉降不仅与地块尺度上的植物物种丰富度低有关，而且与地点和地区尺度上的植物物种丰富度低有关。39% 的植物物种的存在与大范围（地点）氮沉降水平的增加呈负相关，而只有 1.5% 的物种随着氮沉降的增加而变得更加普遍，这表明大规模生物多样性变化主要是由“失败者”物种推动的，而从高氮沉降中获益的“赢家”物种却很少见。一些与大气氮沉降呈负相关的“失败者”物种在至少一些欧盟成员国被列为“受威胁”，这表明氮沉降可能是它们受到威胁的一个关键因素。因此，减少活性氮排放可能不仅有利于当地的植物多样性，也有利于更大的空间尺度。
图1.氮沉降对 α、β 和 γ 多样性的假设影响。此处，α 多样性代表样地尺度，而 γ 多样性代表场地尺度。图 (a) 显示了生物多样性的起始情况（氮沉降水平增加之前），以及氮沉降水平增加后生物多样性丧失的三种替代情景（b-d）。(b) 当氮沉降导致随机物种损失时，β 多样性预计会增加，而 γ 多样性损失较弱。相反 (c)，当相同的快速生长物种始终从氮肥中获益，而其他物种却因此受损时，预计会导致 β 多样性的乘性（βm）和加性（βa）指标下降，以及 γ 多样性下降。最后，(d) 当氮沉降增加的“输家”始终存在，但“赢家”并非始终是同一物种时，则氮沉降预计会导致 β 多样性的加性测量值下降，以及 γ 多样性的下降，而不会改变 β 多样性的乘性测量值。对于所有情景，预计场地规模（此处为 γ 多样性）的影响将在更大（例如区域）空间规模上加剧。
图2. 研究地点位置。
表1. 线性模型的结果，其中 α 多样性、乘性 β 多样性、加性 β 多样性和 γ 多样性是根据场地和区域尺度上的 N 沉降和其他环境因素建模的。
图3. 地块与地点尺度上的 α 多样性 (a)、γ 多样性 (b)、乘性 β 多样性 (c) 和加性 β 多样性 (d) 与 N 沉降之间的关系。如果关系显著，则显示趋势线（基于表 1 中的模型）。颜色表示不同的 pH 水平：深蓝色 = 低 pH 值（范围：3.688–4.360，即 0–33 百分位数），青色 = 中等 pH 值（范围：4.370–4.810，即 34–67 百分位数）和黄色 = 高 pH 值（范围：4.822–5.720，即 68–100 百分位数）。
图4.地点到区域尺度上的 α 多样性 (a)、γ 多样性 (b)、乘性 β 多样性 (c) 和基于距离的 β 多样性 (d) 与 N 沉积之间的关系。如果关系显著，则显示连续趋势线；如果关系存在趋势 (0.05 <p< .1)，则显示虚线趋势线（基于表 1 中的模型）。颜色表示不同的 pH 水平：青色 = 低 pH（底部 50%），黄色 = 高 pH（顶部 50%）。
图5. 物种存在概率的模型与总氮沉降量的关系。这些线代表逻辑模型预测，对于存在与总氮沉降量显着相关的 27 个物种。四种物种的线以颜色突出显示，以举例说明三种物种（总共 26 种）对总氮沉降量有负面反应，以及唯一一种有正面反应的物种。
