森林控制實(shí)驗(yàn)樣地內(nèi)，每棵樹都被編碼掛牌。黃園園供圖

長(zhǎng)期以來(lái)，在生物界存在著這樣一個(gè)觀點(diǎn)，生物多樣性高的森林，由于其內(nèi)往往有很多功能相似的物種，因此丟失(滅絕)一些物種對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)功能的影響很小。但近日一項(xiàng)在線發(fā)表于國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)雜志《自然·生態(tài)學(xué)與進(jìn)化》上的研究成果，對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)提出了“異議”。

由廈門大學(xué)、中科院植物研究所等研究人員，以及瑞士、德國(guó)相關(guān)學(xué)者組成的跨國(guó)科研團(tuán)隊(duì)研究指出，在生物多樣性高的森林中，當(dāng)物種“隨機(jī)”滅絕時(shí)，其對(duì)森林產(chǎn)材量的影響接近于零;但是當(dāng)物種“非隨機(jī)”滅絕時(shí)，其對(duì)森林產(chǎn)材量的影響則會(huì)很大。研究數(shù)據(jù)表明，后者情境下森林的減產(chǎn)量是前者情境下的20倍。

各物種間有著特殊的相互作用

那么，何為“非隨機(jī)”滅絕呢?

“中國(guó)森林生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系”項(xiàng)目發(fā)起者之一、瑞士蘇黎世大學(xué)的施本德教授解釋說(shuō)，已有科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，絕大部分的物種滅絕都不是隨機(jī)的，而是依照物種特征按序發(fā)生的，“比如，全球變暖導(dǎo)致的頻繁干旱，可能會(huì)使不耐旱的物種先滅絕，分布范圍較窄的物種也會(huì)比全球廣泛分布的物種先滅絕等。”

在論文的共同第一作者、廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院副教授陳宇新和其團(tuán)隊(duì)成員的實(shí)驗(yàn)中，他們模擬了4種不同的物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)特性，來(lái)觀察當(dāng)物種按這些特性“非隨機(jī)”滅絕時(shí)，對(duì)森林產(chǎn)材量的影響。一是分布范圍的大小。二是植物葉子的特性。葉子較薄的植物，可以更好地吸收陽(yáng)光和資源，會(huì)長(zhǎng)得更快，但同時(shí)它抵抗干旱的能力也會(huì)較弱。三是植物在進(jìn)化上的特異性，即看物種在進(jìn)化上的“親緣關(guān)系”，一般認(rèn)為，“孤苦伶仃”的物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更高。四是物種家族的繁弱。越是“弱小”的家族，滅絕的風(fēng)險(xiǎn)越高。

在得到“當(dāng)物種‘非隨機(jī)’滅絕時(shí)，森林產(chǎn)材量會(huì)大幅減少”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論后，陳宇新和團(tuán)隊(duì)成員開始分析其背后的原因。

“當(dāng)物種依其滅絕風(fēng)險(xiǎn)有序丟失時(shí)，首先丟失的物種可能是最特殊的一些物種，當(dāng)然，它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能可能也具有不可替代的貢獻(xiàn)。更重要的是，在生態(tài)系統(tǒng)中，物種都不是獨(dú)立存在的，而是彼此間進(jìn)行著復(fù)雜的相互作用。當(dāng)這些特殊物種丟失時(shí)，與它們相關(guān)的特殊相互作用也會(huì)相應(yīng)丟失或改變，并進(jìn)一步影響生態(tài)系統(tǒng)功能。” 陳宇新說(shuō)。

生物多樣性保護(hù)十分緊迫

據(jù)陳宇新介紹，該研究進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)是一個(gè)大型野外森林。

2009年，來(lái)自中國(guó)、瑞士和德國(guó)的60多名科學(xué)家共同合作，在江西省德興市新崗山鎮(zhèn)建立了一個(gè)40公頃(約600畝)的大型森林控制實(shí)驗(yàn)樣地，種植超過30萬(wàn)棵木本植物，致力于研究“中國(guó)森林生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系”項(xiàng)目。這也是全球首個(gè)在高生物多樣性的亞熱帶森林建立的大型野外森林多樣性實(shí)驗(yàn)基地。

在這個(gè)大型“實(shí)驗(yàn)室”里，中外科學(xué)家們分成森林產(chǎn)材量、病蟲害、水土流失、生物地球化學(xué)循環(huán)等若干研究方向，對(duì)不同生物多樣性下的不同生態(tài)系統(tǒng)功能進(jìn)行研究。此次的研究成果便是“生物多樣性與森林產(chǎn)材量”研究小組的階段性成果。

陳宇新表示，這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果再次強(qiáng)調(diào)了生物多樣性保護(hù)的重要性，也從科學(xué)的角度印證了當(dāng)前中國(guó)加快生物安全立法的必要性和緊迫性。

“生物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響機(jī)制”一直是生物多樣性和生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，科學(xué)家們就此展開了長(zhǎng)達(dá)近30年的研究。

“這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行到第十年，我們希望將它持續(xù)做下去。”該項(xiàng)目的另一位發(fā)起者、中國(guó)科學(xué)院植物研究所研究員馬克平說(shuō)，“全球變暖可能使極端氣候事件在未來(lái)愈加頻繁和嚴(yán)重，生物多樣性會(huì)如何響應(yīng)氣候變化并影響生態(tài)系統(tǒng)功能和人類福祉是我們未來(lái)想要在這個(gè)實(shí)驗(yàn)基地繼續(xù)探索的問題。”(記者 謝開飛 通訊員 李 靜)