2025年1月8日，中科院植物所生物多样性与生态安全研究组在Nature期刊发表题为“Meta-analysis reveals global variations in plant diversity effects on productivity”的研究论文，揭示了全球尺度植物多样性对生产力影响的规律和驱动因素。
生物多样性与生态系统功能之间的关系（biodiversity–ecosystem functioning relationship, BEF）是生态学中最为重要和热点的研究问题之一。BEF是否具有普遍性？它受哪些因素的调节？其内在的生物和非生物机制是什么？探究这些科学问题为揭示保护生物多样性对生态系统和人类福祉提供重要的科学依据，也为科学家探索不同物种间相互作用和生态系统的构建与功能提供了重要的窗口。
Loreau和Hector在2001年提出，生物多样性效应（net biodiversity effect, NE）可以分解为两个主要效应：互补效应（complementarity effect, CE）和优势效应（又称选择效应，selection effect, SE）（Loreau & Hector 2001）。这两种效应被认为与生态学中的物种相互作用关系更加直接和紧密，可能揭示了多样性影响的重要内在机制。
本研究通过分析全球范围内不同生态系统（包括森林、草地、农田、湿地、水生系统和容器实验）中452个植物多样性与混种实验的4598条数据，探索多种因素对互补效应和优势效应的影响，旨在为生物多样性对生产力的作用机制提供更深入的解释。研究结果表明，在全球尺度上，生物多样性对生产力具有显著的积极影响：平均物种多样性为2.6的混种样地生产力提升达15.2%，其中互补效应和优势效应分别贡献了65.6%和34.4%。互补效应受到物种丰富度、系统发育多样性、与固氮植物混种以及单种时生物量差异的积极促进作用。优势效应显著受到单种时生物量差异的影响。
此外，互补效应随着叶片氮含量的FD和CWM的增加而逐渐增强，但优势效应并未与FD和CWM表现出显著关系。互补效应和优势效应随时间变化呈现出相反的趋势：互补效应逐渐增强，而优势效应逐渐减弱。在不同生态系统中，互补效应和优势效应的表现存在显著差异。在森林和草地等人工干预相对较少的生态系统中，互补效应的作用更为突出。对这些过程及其潜在机制的深入理解，将帮助更好地预测多样性丧失对植物及整个生态系统的影响，并制定应对这些变化的有效策略。
生物多样性实验中互补效应和优势效应的潜在驱动因素
中科院植物所生物多样性与生态安全研究组陈晨副研究员为论文第一作者，陈晨与加拿大湖首大学Han Y.H. Chen教授为共同通讯作者。该研究得到了加拿大自然科学与工程研究委员会、加拿大创新基金会和科技部国家重点研发计划的资助。
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编辑| Andy 来源｜植被与环境变化国家重点实验室
