生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的相互關(guān)系

1、-作者xxxx-日期xxxx生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的相互關(guān)系【精品文檔】現(xiàn)代教育技術(shù)課程小論文學(xué) 院：生命科學(xué)學(xué)院姓 名： 劉陶鋼學(xué) 號： 2015012468生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相互關(guān)系劉陶鋼（東北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，吉林，長春，130024）摘要：生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能是一個(gè)古老的話題，二者關(guān)系及其內(nèi)在機(jī)制一直是生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的重點(diǎn)及熱點(diǎn)問題。然而，隨著研究的深入，人們逐步認(rèn)識到生態(tài)系統(tǒng)并非僅提供單個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能，而是能同時(shí)提供多個(gè)功能，這一特性被稱之為“生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)”。盡管有此認(rèn)識，但直到2007年，研究者才開始定量描述生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)系。目前，生物多樣性與生態(tài)

2、系統(tǒng)服務(wù)研究已成為生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)重要議題，但仍存在很多問題和爭議，如缺少公認(rèn)的多功能性測度標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)系統(tǒng)不同功能之間的權(quán)衡問題等。本文總結(jié)了目前一些對于生態(tài)多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)間的相互關(guān)系的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：多樣性；穩(wěn)定性；食物鏈和食物網(wǎng)；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)【精品文檔】引言達(dá)爾文(1872)指出，共生物種的生態(tài)位多樣化造成了群落的生態(tài)多樣性，群落因此能夠更高效地利用資源，形成更高的群落初級生產(chǎn)力。1968年，加利福尼亞草地研究結(jié)果與達(dá)爾文的理論相悖，認(rèn)為凈生產(chǎn)力與物種多樣性間存在負(fù)相關(guān)1。20世紀(jì)70年代以前，生態(tài)學(xué)家試圖在物種觀測尺度建立一種能夠聯(lián)系穩(wěn)定性與多樣性的普適性理論2。自從Gardne

3、r & Ashby開始質(zhì)疑物種多樣性導(dǎo)致穩(wěn)定性增加這一傳統(tǒng)觀點(diǎn)之后，很多生態(tài)學(xué)家對這一問題的看法都逐漸發(fā)生了改變。在多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系的討論上形成了兩大陣營：一些學(xué)者認(rèn)為生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性之間不存在必然的聯(lián)系，而另一些學(xué)者則認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性受到生物多樣性的影響或控制。到1997年，Constanza等提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)內(nèi)涵可概括為人類從白然生態(tài)系統(tǒng)中直接或問接獲取的益處，這一觀點(diǎn)得到了大家的認(rèn)同3。2006年英國生態(tài)學(xué)會(huì)組織科學(xué)家與政府決策者一起提出了100個(gè)與政策制訂相關(guān)的生態(tài)學(xué)問題(共14個(gè)主題),其中第一個(gè)主題就是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能研究。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能已成為當(dāng)前國際上生態(tài)

4、學(xué)研究的前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域4。而近年來的許多研究表明，在平均意義上講，多樣性會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高。生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)的核心，生態(tài)系統(tǒng)作為一種人類生存發(fā)展的資本，支撐著全部生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類型。生物多樣性的喪失將直接影響著生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，生物多樣性是制約生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)發(fā)揮的最關(guān)鍵因素之一。1991年國際科學(xué)聯(lián)合會(huì)環(huán)境委員會(huì)討論開展生物多樣性的定量研究，這大大推動(dòng)了生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相互關(guān)系的研究。所有生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究都不可避免地與生物多樣性相聯(lián)系5。1生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類Constanza等認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)的開放性是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的基礎(chǔ)和前提，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)由生物的物質(zhì)流、能量流和信息流構(gòu)

5、成，他從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度研究生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為如干擾調(diào)節(jié)、土壤形成、營養(yǎng)循環(huán)、廢物處理、授粉、生物控制、棲息地、基因資源、娛樂、文化等17種類型6。Daily等主要從生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其價(jià)值，將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為13種類型7。聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評估計(jì)劃研究了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福利之間關(guān)系、變化的驅(qū)動(dòng)因子、評價(jià)的尺度、評價(jià)技術(shù)與方法，把生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分為供給、調(diào)節(jié)、文化和支持服務(wù)4類8，支持服務(wù)是其他服務(wù)的基礎(chǔ)，這些服務(wù)一起構(gòu)成了人類福利。這是目前比較公認(rèn)的分類方法。Posthumus等提出了基于生態(tài)系統(tǒng)過程和功能的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類體系，包括生產(chǎn)、調(diào)節(jié)、棲息地、承載和

6、信息功能，各項(xiàng)功能支持著不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，并與人類偏好相聯(lián)系來評估生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值9。謝高地等提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)評估要基于生態(tài)觀測或生態(tài)模型，要區(qū)分生態(tài)資產(chǎn)和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，要對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給能力進(jìn)行劃分10。其他國內(nèi)外許多研究者也對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分類和研究。但是這些分類、供給和價(jià)值化還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使研究結(jié)果存在較大的差距。無論哪一種分類方法和評價(jià)指標(biāo)，都是以生物多樣樣為中心，并依據(jù)生物多樣性所產(chǎn)生的功能差異進(jìn)行分類，生物多樣性的不同組分、不同功能為人類提供的產(chǎn)品和服務(wù)是進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)分類的基礎(chǔ)。2生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)來源生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的動(dòng)力來源于自然界的生物地球化學(xué)循環(huán)

7、，生物因素是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的核心，生物多樣性使這種循環(huán)更加完整和復(fù)雜，使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的更為多樣。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的供給和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的恢復(fù)能力都受到生物多樣性變化的影響。生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的功能發(fā)揮和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起著決定性作用，生態(tài)系統(tǒng)通過結(jié)構(gòu)過程功能這一途徑，實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，生物多樣性在整個(gè)途徑中都占有重要位置。生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的長期研究與觀測是闡明生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能關(guān)系的必然途徑。學(xué)者們開始從生物多樣性角度來探討生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，Balvanera等11找到生物多樣性影響生態(tài)系統(tǒng)功能和服務(wù)的定量證據(jù)，結(jié)果顯示生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能有積極影響。Naeem特別關(guān)注生物多樣性與

8、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)變化之間的聯(lián)系12，生物多樣性使生態(tài)系統(tǒng)中生物性狀多樣化，而生物性狀又決定群落性狀和生態(tài)系統(tǒng)功能，從而影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的發(fā)揮。生物多樣性通過生態(tài)系統(tǒng)屬性和過程來影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)形成和維持，人類活動(dòng)導(dǎo)致的生物多樣性下降會(huì)對不同的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)產(chǎn)生影響。也就是說，生物多樣性的變化會(huì)通過生態(tài)系統(tǒng)的過程和屬性最終影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的發(fā)揮，通過生物多樣性的相關(guān)研究，可以揭示生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、過程和服務(wù)之間的耦合機(jī)制。Mace等13對這兩者之問的關(guān)系進(jìn)行了概括，主要有以下幾個(gè)方面:一是生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)過程的調(diào)節(jié)者，生物多樣性是鞏固生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、控制生態(tài)系統(tǒng)過程的一個(gè)因素。例如，許多土壤營養(yǎng)循環(huán)與土

9、壤中的生物群落組成有很大的關(guān)系，生物多樣性越高，生態(tài)系統(tǒng)功能也隨之增加。因此，生態(tài)系統(tǒng)中的生物組成，也就是生物多樣性，在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)傳遞過程中扮演著關(guān)鍵性作用。二是生物多樣性是一種終極生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，生物多樣性在遺傳和生物水平上直接貢獻(xiàn)了其利益和價(jià)值。例如，野生作物的遺傳多樣性對于改良作物的性狀具有重要作用。三是生物多樣性在生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中可以作為一種益處，它具有豐富的文化價(jià)值，包括野生物種和景觀的欣賞、精神愉悅、教育、宗教和娛樂價(jià)值等。3生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的尺度特征傅伯杰14將尺度定義為觀察或研究的物體或過程的空間分辨率和時(shí)間單位。尺度問題按維度可以分為空間和時(shí)間尺度，一定空間尺度內(nèi)的生態(tài)

10、實(shí)體都有一定的形成演化過程，從而也就與一定的時(shí)間尺度相對應(yīng)。按研究內(nèi)容尺度可分為測量尺度和本征尺度。測量尺度是人類的一種感知尺度，本征尺度是自然現(xiàn)象固有的特征。測量尺度相當(dāng)于研究手段，本征尺度則是研究的對象。大多生態(tài)問題就是通過測量尺度上的研究來揭示本征尺度上的規(guī)律性15。在小尺度范圍內(nèi)，多數(shù)研究表明生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)隨生物多樣性增加而呈現(xiàn)出飽和型上升趨勢。當(dāng)局域斑塊中物種數(shù)量比較少的時(shí)候，因不同物種的地位不同，它們之間的互補(bǔ)性使得生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)隨多樣性上升而優(yōu)化，直至物種數(shù)多到斑塊內(nèi)的功能生態(tài)位被占滿。在區(qū)域尺度上，不同的斑塊類型有不同的優(yōu)勢種，這些物種穩(wěn)定共存并且表現(xiàn)為互補(bǔ)關(guān)系，這種斑塊之間的互補(bǔ)

11、可以看作是區(qū)域尺度上的“生態(tài)位互補(bǔ)”。在更大的空間尺度上，由于人類的影響，生物多樣性較難恢復(fù)，所以它的功能意義更重要16。生物多樣性對不同時(shí)空尺度上的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的作用是不同的，通過生物多樣性可以建立生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的多尺度關(guān)聯(lián)。4 生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響最可以從水平、效率、質(zhì)量和穩(wěn)定性這四方面來解釋。首先，生物之間在長期的協(xié)同進(jìn)化過程中，會(huì)形成不同的特性，從而直接影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)水平;其次，不同生物組合提高了對水分、養(yǎng)分和光等自然資源的利用效率，從而使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)更加高效; 并且，生物組成越復(fù)雜，所形成的營養(yǎng)級結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，生

12、態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量就越高; 最后，生物多樣性影響干擾發(fā)生的頻率、強(qiáng)度和范圍，使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。生物多樣性較高的群落中生物功能性狀差異性更大，生物資源利用策略更加多樣，資源的利用率更高，從而對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響更大。如，不同植物物種根系在不同土壤深度吸收養(yǎng)分，增加了資源利用率17。不同捕食者捕食時(shí)間分離，增加了對節(jié)肢動(dòng)物的捕食效率18。在適宜環(huán)境下對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力等功能貢獻(xiàn)不多的物種在環(huán)境變動(dòng)中，生態(tài)位差異可以使它們分?jǐn)傦L(fēng)險(xiǎn)，從而使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)更加穩(wěn)定。物種共存發(fā)揮作用的同時(shí)，有一種合作的特性存在，一旦失去合作，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的水平就會(huì)大大降低。生物多樣性使群落功能分化，群落中生物功能

13、分化越明顯，結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量就越高。5全球變化對生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類利用和改造世界的能力越來越強(qiáng)，在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)了諸多生態(tài)問題，如資源短缺、空氣質(zhì)量下降、生物多樣性喪失和人口劇增等，正是這些問題的產(chǎn)生使生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)及其價(jià)值評估引起了世界各國的普遍關(guān)注。全球變化主要是土地利用和土地覆蓋變化以及氣候變化。其中氣溫上升和降水改變會(huì)同時(shí)影響生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)以及二者間的關(guān)系。土地利用和土地覆蓋變化是生物多樣性快速下降的主要原因，也是目前影響生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)最廣泛、最劇烈的驅(qū)動(dòng)力。從長期來看，生態(tài)系統(tǒng)為適應(yīng)環(huán)境的變動(dòng)而進(jìn)行自身調(diào)整，而這種調(diào)整能力的

14、強(qiáng)弱和生物多樣性是直接相關(guān)的，決定著生態(tài)系統(tǒng)過程是否發(fā)生大的變化或不可逆變化。如影響病原菌的生存鏈條，從而使農(nóng)業(yè)或人類遭受災(zāi)害。6 結(jié)語生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和生態(tài)系統(tǒng)的過程都是極其復(fù)雜的，生物多樣性為它們之間建立了一種實(shí)質(zhì)性的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從生物多樣性入手，可以解釋許多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)問題。同樣，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提出，為生物多樣性保護(hù)提供了全新的視角和依據(jù)，人類更加直觀的認(rèn)識到生態(tài)系統(tǒng)的作用和面臨的困境。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)生產(chǎn)過程主要是自然生產(chǎn)過程，要提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的水平和質(zhì)量，只有通過擴(kuò)大生態(tài)系統(tǒng)規(guī)模和提高生態(tài)系統(tǒng)功能兩個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)，也就是盡可能提高在不同尺度上的生物多樣性。由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展差異，不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)

15、服務(wù)的布局重點(diǎn)不同，可以維持的生物多樣性水平也不同。目前，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究正由類型識別、經(jīng)濟(jì)價(jià)值評估向機(jī)理分析轉(zhuǎn)變，無論哪種研究，都離不開生物多樣性這個(gè)核心內(nèi)容。生態(tài)學(xué)家要及時(shí)地將生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的相關(guān)信息傳遞給決策者和民眾，才能使環(huán)境真正得到改善。參 考 文 獻(xiàn)1 岳天祥，馬勝男，李鎮(zhèn)清，等. 生態(tài)多樣性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的多尺度比較分析以內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟白音錫勒的草地生態(tài)系統(tǒng)為例J.資源科學(xué)，2006，282 張全國，張大勇. 生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能:進(jìn)展與爭論J. 生物多樣性，2002,(10):49-603 楊旭，沈珍，閔水發(fā)等. 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究進(jìn)展J. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)

16、，2015，314 傅伯杰，周國逸，白永飛等. 中國主要陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與生態(tài)安全J. 地球科學(xué)進(jìn)展，2009，24(6):571-576.5 范玉龍，胡楠，丁圣彥等. 陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與生物多樣性研究進(jìn)展J. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，366 Costanza R, d'Arge R, de Groot R, Farber S, Grasso M, Hannon B, Limburg K, Naeem S, O'Neill R V, Paruelo J, Raskin R G, Sutton P, Vander Belt M. The value of the world

17、9;s ecosystem services andnatural capital. Nature, 1997, 387 (6630):253 260.7 Daily G C. Nature's Services: Societal Dependence on Natural Ecosystems. Washington D C: Island Press, 19978 Millennium Ecosystem Assessment. Ecosystems and Human We11-Being: A Framework for Assessment. Washington D C:

18、 Island Press, 2003.9 Posthumus H, Rouquette ,J R, Morris ,J, Cowing D J G, Hess T M. A framework for the on lowland floodplains in England. Ecological Economics, 2010, 69 (7):1510-1523.10 謝高地，肖玉，魯春霞. 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)研究:進(jìn)展、局限和基本范式. 植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2006 30 (2) : 191-19911 Balvanera. P, Pfister A B, Buchmann N, He J S,

19、Nakasashizuka T, Raffaelli D, Schmid B. Quantifying the evidence for biodiversity effects on ecosystem function and services. Ecolgy Letters, 2006,9(10):1146-115612 Naeem S. How changes in biodiversity may affect the provision of ecosystem services/Hollowell V C ed. Managing Human Dominated Ecosystems, Missouri Botanic