【Gene 愛聊科學】生物多樣性,可能是人類對抗極端氣候和全球暖化的最佳利器

保護生物多樣性不僅對於保育來說非常重要,而且對於經濟和群落的健康至關緊要。愈來愈多研究共同支持生物多樣性在維持地球生態系統的生產力方面發揮重要作用。
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生物多樣性,可能是人類對抗極端氣候和全球暖化的最佳利器之一。在過去的實驗中,已經證實了生物多樣性可以促成更健康、更有生產力的生態系統,如防止颶風的海岸植被等等。

人類的福祉在很大程度上取決於生物物種的互動網絡,但我們卻常常以為對大自然予取予求是理所當然的。食物、燃料、水、氧氣、疾病控制和其他對人類生活至關重要的物資和服務,是生活在自然或人工生態系統中多樣的生物所生產的,直到 20 世紀 90 年代,野生物種數量的加速下降,才引發起生態學家齊心協力來回答這個問題:生物多樣性的變化如何影響生態系統的運作方式?還有提供人類的物資和服務?

這個問題激發了環境科學不同方向的研究,產生了不少新模型和超過 500 個實驗,試圖探討遺傳、物種和功能的多樣性,如何影響生態系統的功能。不過,還是有許多科學家懷疑這些實驗,是否會在現實世界中印證 [1]。

美國史密森尼學會(Smithsonian Institution)的海洋生態學家 J. Emmett Duffy 等人,在最新一項綜合分析研究中,給出了一個決定性的答案:

生物多樣性在野外的力量,與實驗預測的其實不一致,因為生物多樣性在田野中的力量超過了實驗,甚至超過了氣候的影響 [2]。

過去,生態學家主要利用精心控制的實驗來測試生物多樣性的影響:在一塊地上種植一種或多種物種,同時確保其他條件保持一致,並觀察哪塊地最為多產等等,但是這些實驗在許多方面並不能模擬現實狀況。為了發現大自然中生物多樣性的力量,他們綜合了 67 個野外自然觀測研究的資料,涵蓋草原、森林、淡水環境和海洋環境,範圍遍及七大洲,並包含來自世界各地 60 多萬個採樣點的資料。

在他們分析的每種類型的生態系統中,生物多樣性與更為繁榮的生態系統緊密關連。更多樣化的系統具有更高的生物量,並且在自然研究中的效果比從對照實驗預測的更強,即使在他們控制其他環境因素(如溫度和營養)後,也是如此。

更顯著的是,大自然中生物多樣性超越了氣候,是大部分研究中,生物量生產最有力的預測因子,在其中三分之二的研究中,生物多樣性比營養成分有更強的預測力。與生物多樣性較差之處相比,具有更多種類生物的生態系統更具生產力。

共同作者之一、密西根大學的 Casey M. Godwin 表示,如果我們要保持地球生態系統的生產力和運作,保護生物多樣性至關緊要 [3]。

科學家認為生物多樣性在大自然的力量更強大,有幾種可能的解釋。

第一個是純粹的數字:自然生態系統比大多數實驗,已經具有更多的物種。 有了更多物種,更有可能出現一些最適合某一地區條件的物種組合,然後蓬勃發展。但是即使科學家在一個假定的情景下進行分析,假想如果自然系統的物種就像實驗中那樣數量更少,自然系統仍然有一定的優勢。

第二個優點可能來自於物種以外的其他類型的多樣性,例如光、濕度或其他變量的差異。 這些科學家嘗試在實驗中精心篩選掉的差異,是存在於自然界的。這些差異可能會給不同的群落帶來更多的機會在自然世界中蓬勃發展,讓整個生態系統更繁榮。

共同作者之一、密西根大學的 Brad Cardinale 表示,實驗對於探討生物多樣性如何和為何影響生物量的生態過程,仍具有非常重要價值,只是實驗可能太小、太短,無法揭示生物多樣性在實際生態系統中的充分重要性,因為植物和動物已經相互演化和相互影響了數千萬年 [3]。

保護生物多樣性不僅對於保育來說非常重要,而且對於經濟和群落的健康至關緊要。愈來愈多研究共同支持生物多樣性在維持地球生態系統的生產力方面發揮重要作用。

學者認為,把這一觀點納入全球變遷政策來考量,越來越迫切,因為地球已經面臨著不可逆轉的物種的滅絕和入侵,正在快速改變生態系統。亡羊補牢、猶未遲也。

參考文獻:

1) Smithsonian. "Biodiversity just as powerful as climate change for healthy ecosystems: In the wild, diversity determines ecosystem production as much as climate and nutrients." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 September 2017.

2) J. Emmett Duffy, Casey M. Godwin, Bradley J. Cardinale. Biodiversity effects in the wild are common and as strong as key drivers of productivity. Nature 549, 261–264 (14 September 2017) 

3) Jim Erickson. Biodiversity proves its real-world value | University of Michigan News. Sept 06, 2017.