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植物多样性对生产力的积极影响已在全球范围内得到证明，并可通过两种主要效应来解释:互补效应和选择效应。然而，植物多样性实验表明，这些影响有很大的差异，驱动因素很少理解。2025年1月8日，中国科学院植物研究所Chen Chen、加拿大湖首大学 Han Y. H. Chen共同通讯在Nature在线发表题为“Meta-analysis reveals global variations in plant diversity effects on productivity”的研究论文，该研究利用META分析揭示了植物多样性对生产力影响的全球差异。
基于对全球452个实验的荟萃分析，研究表明，从单一物种到平均物种丰富度为2.6的物种混合，生产率平均提高了15.2%；净生物多样性效应在草原和森林实验中较强，在集装箱、农田和水生生态系统中较弱。在净生物多样性效应中，互补效应和选择效应分别占65.6%和34.4%。系统发育多样性、固氮和非固氮物种的混合以及叶片氮含量的功能多样性增加了互补效应，表明生态位分配、生物反馈和非生物促进在互补效应中起着关键作用。在单一栽培条件下，物种生物量不平等程度越高，选择效应越大。互补效应随着时间的推移而增加，而选择效应随着时间的推移而减少，并且它们在全球气候变化中保持一致。该研究为理解全球植物多样性变化对生产力的影响提供了关键的见解，并强调了将互补性和选择效应整合到生物多样性保护和生态恢复战略中的重要性。
在过去的三十年中，生物多样性-生态系统功能关系(BEFs)一直是生态学研究的焦点，越来越多的证据表明生物多样性改善生态系统功能，如生产力。净生物多样性效应(NE)可以进一步划分为互补性效应(CE；由生态位划分、非生物促进和生物反馈驱动)和选择效应(SE；由于高产物种的过度表现)。先前的研究表明，许多因素，如林龄和植物功能指数，可能会影响BEFs和组分(CEs和SEs)的大小。然而，仍然很少了解是什么机制驱动了具有不同多样性、生态系统类型、气候和林龄的全球BEF实验的不同结果。加深对这些过程及其条件操作的理解，将有助于我们预测依赖于环境的多样性丧失对植物本身和其他营养级生物的影响，并制定应对这些变化的策略。有几种被提议的机制来解释CEs。植物功能和系统发育多样性预计将在CEs中发挥关键作用。由于叶的功能特征表明叶的经济谱和生活史策略，功能多样性通常随着物种丰富度的增加而增加，可以表明较高的生态位划分。特别是，氮(N)在全球陆地生态系统中通常是有限的，固氮植物增加了非固氮植物的资源可用性。因此，由于固氮植物对非固氮植物的促进作用，固氮植物和非固氮植物的植物混合物可能表现出更积极的CEs。由于进化上密切相关的物种往往具有相似的功能特征，系统发育多样性也可以反映生态位的划分。此外，系统发育多样性可以促进积极的生物反馈，增加对宿主特异性昆虫或病原体攻击的群落抗性。全球植物多样性实验中CE和SE假设因素的概念图（图源自Nature）在这里，研究人员提供了全球范围的证据，表明生态承载力随着物种丰富度、系统发育多样性、固氮和非固氮物种的混合、不平等、叶氮的功能多样性和林龄而增加。此外，研究人员发现不平等是SEs的一个重要指标，阐明了SEs的原因是物种表现的差异，而不是群落平均值。不同生态系统的生态系统效率和社会经济地位的差异表明，在不同生态系统中保护和恢复生物多样性可能需要分别考虑生物多样性效应的不同组成部分。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08407-8
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