Войти
Разнообразие видов и генов в экологических сообществах влияет на функционирование этих сообществ. На эти экологические последствия биоразнообразия, в свою очередь, влияют как изменение климата за счет увеличения парниковых газов, аэрозолей и потеря земного покрова, и биологическое разнообразие, вызывающее быструю утрату биоразнообразия и исчезновение видов и местных популяций. Текущий темп вымирания иногда считается массовым вымиранием, при этом текущие темпы исчезновения видов в 100-1000 раз выше, чем в прошлом.
Две основные области, где произошли Влияние биоразнообразия на функцию экосистемы было изучено: взаимосвязь между разнообразием и продуктивностью, а также взаимосвязь между разнообразием и стабильностью сообщества. Более биологически разнообразные сообщества кажутся более продуктивными (с точки зрения производства биомассы ), чем менее разнообразные сообщества, и они кажутся более стабильными перед лицом потрясений.
Также животные, населяющие местность, могут изменять условия выживания под воздействием факторов, усваиваемых климатом.
Чтобы понять влияние, которое изменения в биоразнообразии окажут на функционирование экосистемы, важно определить некоторые термины. Биоразнообразие нелегко определить, но его можно рассматривать как количество и / или равномерность генов, видов и экосистем в регионе. Это определение включает генетическое разнообразие или разнообразие генов внутри вида, разнообразие видов или разнообразие видов в пределах среды обитания или региона, а также разнообразие экосистем., или разнообразие местообитаний в пределах региона.
Две вещи, обычно измеряемые в отношении изменений в разнообразии, - это продуктивность и стабильность. Продуктивность - это мера функции экосистемы. Обычно он измеряется путем взятия общей надземной биомассы всех растений на территории. Многие полагают, что его можно использовать в качестве общего индикатора функции экосистемы и что общее использование ресурсов и другие показатели функции экосистемы коррелируют с производительностью.
Стабильность определить гораздо сложнее, но обычно о ней можно думать двояко. Общая стабильность популяции - это мера, которая предполагает, что стабильность выше, если вероятность исчезновения меньше. Этот вид стабильности обычно измеряется путем измерения изменчивости совокупных свойств сообщества, таких как общая биомасса, во времени. Другое определение стабильности - это мера устойчивости и сопротивления, когда экосистема, которая быстро возвращается к равновесию после возмущения или сопротивляется вторжению, считается более стабильной, чем та, которая этого не делает.
Важность стабильности в экологии сообщества очевидна. Нестабильная экосистема с большей вероятностью потеряет виды. Таким образом, если действительно существует связь между разнообразием и стабильностью, вполне вероятно, что утрата разнообразия может сказаться на самих себе, вызывая еще большую потерю видов. С другой стороны, продуктивность имеет менее важное значение для экологии сообщества. На управляемых территориях, таких как пахотные земли, а также в районах, где выращивают или ловят животных, повышение продуктивности увеличивает экономический успех района и подразумевает, что площадь стала более эффективной, что приведет к возможным долгосрочный ресурс устойчивость. Сложнее понять важность продуктивности природных экосистем.
Помимо той ценности, которую биоразнообразие имеет для регулирования и стабилизации экосистемных процессов, есть прямые экономические последствия утраты разнообразия в определенных экосистемах и в мире в целом. Потеря видов означает потерю потенциальных продуктов питания, лекарств, промышленных товаров и туризма, которые имеют прямое экономическое влияние на жизнь людей.
Полевые эксперименты по проверке степени, в которой разнообразие влияет на продуктивность сообществ, дали разные результаты, но многие долгосрочные исследования экосистем пастбищ показали, что разнообразие действительно повышает продуктивность экосистем. Кроме того, доказательства этой взаимосвязи также были обнаружены в микрокосмах пастбищ. Различия в результатах между исследованиями могут частично объясняться их зависимостью от образцов с одинаковым видовым разнообразием, а не видового разнообразия, которое отражает наблюдаемое в окружающей среде. Эксперимент 2006 года, в котором использовались реалистичные вариации видового состава для образцов пастбищ, обнаружил положительную корреляцию между увеличением разнообразия и увеличением продуктивности.
Однако эти исследования пришли к разным выводам относительно того, была ли причина больше связана с разнообразием или к видовому составу. В частности, разнообразие функциональных ролей видов может быть более важным качеством для прогнозирования продуктивности, чем разнообразие видов. Недавние математические модели подчеркнули важность экологического контекста в решении этой проблемы. Некоторые модели указали на важность степени нарушения и пространственной неоднородности окружающей среды, другие показали, что время, прошедшее с момента нарушения, и пропускная способность среды обитания могут вызывать различные взаимосвязи. Каждый экологический контекст должен давать не только разные отношения, но и различный вклад в отношения из-за разнообразия и состава. Текущий консенсус утверждает, что, по крайней мере, определенные комбинации видов обеспечивают повышенную продуктивность сообщества.
Чтобы правильно определить последствия разнообразия для продуктивности и других экосистемных процессов, многое должно произойти.. Во-первых, необходимо, чтобы ученые перестали искать единственную взаимосвязь. Теперь из моделей, данных и теории очевидно, что нет единого всеобъемлющего воздействия разнообразия на продуктивность. Ученые должны попытаться количественно оценить различия между эффектом состава и эффектами разнообразия, поскольку многие эксперименты никогда не дают количественной оценки окончательного реализованного видового разнообразия (вместо этого подсчитывается только количество посаженных видов семян) и смешивают эффект выборки для фасилитаторов (фактор состава) с эффектами разнообразия..
Следует использовать относительные количества (или насколько больше вид растет при выращивании с другими видами, чем в монокультуре), а не абсолютные количества, поскольку относительное чрезмерное выращивание может дать ключ к разгадке механизма, посредством которого разнообразие влияет на продуктивность, однако, если протоколы экспериментов неполны, можно указать на наличие дополнительного или стимулирующего эффекта в эксперименте, но не суметь распознать его причину. Экспериментаторы должны знать, какова цель их эксперимента, то есть, предназначен ли он для информирования естественных или управляемых экосистем, поскольку эффект выборки может быть только реальным эффектом разнообразия в естественных экосистемах (управляемые экосистемы составлены таким образом, чтобы максимизировать взаимодополняемость и облегчение независимо от численности видов). Зная это, они должны иметь возможность выбирать пространственные и временные масштабы, подходящие для их эксперимента. Наконец, чтобы разрешить дискуссию о функции разнообразия, рекомендуется проводить эксперименты с большим количеством пространственной неоднородности и неоднородности ресурсов и флуктуации окружающей среды во времени, поскольку эти типы экспериментов должны быть в состоянии более легко продемонстрировать взаимосвязь функции разнообразия.
Модели предсказали, что эмпирические взаимосвязи Между временными вариациями продуктивности сообщества и видового разнообразия действительно реально, и они почти должны быть. Некоторые данные временной стабильности можно почти полностью объяснить эффектом усреднения путем построения нулевых моделей для проверки данных. Конкуренция, порождающая отрицательные ковариации, только укрепляет эти отношения.
Эта область более спорна, чем область временной стабильности, в основном потому, что некоторые пытались обобщить результаты моделей временной стабильности и теории устойчивости в целом. Хотя взаимосвязь между временными вариациями продуктивности и разнообразием имеет математическую причину, которая позволит видеть взаимосвязь гораздо чаще, чем нет, это не относится к стабильности сопротивления / устойчивости. Некоторые экспериментаторы наблюдали корреляцию между разнообразием и уменьшенной инвазивностью, хотя многие видели и обратное. Корреляция между разнообразием и болезнями также незначительна, хотя теория и данные, кажется, подтверждают ее.
Для более полного понимания влияния разнообразия на временную стабильность экосистем необходимо признать, что они неизбежны. Создавая нулевые модели для проверки данных (как в Doak et al. 1998), становится возможным находить ситуации и экологические контексты, в которых экосистемы становятся более или менее стабильными, чем они должны быть. Обнаружение этих контекстов позволит механистическим исследованиям того, почему эти экосистемы более стабильны, что может позволить приложения для сохранения управления.
Что еще более важно, более полные эксперименты по выяснению того, действительно ли различные экосистемы противостоят вторжению и болезням лучше, чем их менее разнообразные эквиваленты, такие как вторжение и болезнь, являются двумя важными факторами, ведущими к исчезновению видов в наши дни.
Одна из основных проблем обсуждавшихся до сих пор дискуссий о разнообразии-продуктивности и разнообразии-стабильности заключается в том, что оба сосредоточены на взаимодействии только в одном трофический уровень. То есть их интересует только один уровень пищевой сети, а именно растения. Другое исследование, не связанное с влиянием разнообразия, продемонстрировало сильное воздействие на экосистемы сверху вниз (см. ключевые виды ). Имеется очень мало фактических данных о влиянии различных пищевых сетей, но теория помогает нам в этой области. Во-первых, если трофическая сеть в экосистеме имеет множество слабых взаимодействий между различными видами, тогда у нее должны быть более стабильные популяции, а сообщество в целом должно быть более стабильным. Если верхние уровни сети более разнообразны, то на нижних уровнях будет меньше биомассы, и если нижние уровни более разнообразны, они смогут лучше противостоять потреблению и будут более стабильная перед лицом расхода. Кроме того, необходимо уменьшить воздействие сверху вниз в менее разнообразных экосистемах из-за предвзятости к вымиранию видов на более высоких трофических уровнях первыми. Наконец, недавно было показано, что потребители могут кардинально изменить отношения биоразнообразия-продуктивности-стабильности, которые подразумевают только растения. Таким образом, в будущем будет важно включить теорию трофических сетей в будущие исследования воздействия биоразнообразия. Кроме того, эту сложность необходимо будет решить при разработке планов управления биоразнообразием.
