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科研人員在草地樣方采集信息
團隊成員合影
上世紀(jì)中葉,在青藏高原隨處可見豐富多樣的野生生物。由于人類活動的加劇和氣候的變化,如今的青藏高原生態(tài)環(huán)境危機重重:氣溫上升,凍土退化,土地沙化、鹽化,植被退化,野生動植物資源明顯減少……
近年來,中國科學(xué)院西北高原生物研究所賀金生研究員課題組對青藏高原地上與地下生物多樣性協(xié)同作用開展的研究,已引起國內(nèi)外多方關(guān)注。
影響全球氣候
青藏高原是世界上面積最大、海拔最高的高原,占我國國土面積的1/4。與此同時,青藏高原也是全球氣候變化的敏感地帶,正經(jīng)歷著明顯的溫暖化過程,變暖的速度是全球平均值的兩倍。據(jù)“青藏高原生態(tài)地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測”項目專家最新調(diào)查顯示,30年間青藏高原冰川平均每年減少148平方公里,這直接影響全球氣候,影響江河水流量和農(nóng)林牧業(yè)生產(chǎn)發(fā)展。
為此,高寒生態(tài)系統(tǒng)與全球變化實驗室于2009年成立,隸屬于中國科學(xué)院西北高原生物研究所,賀金生是實驗室主任。
實驗室立足于青藏高原,長期從事高寒生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應(yīng)和適應(yīng)、高寒濕地溫室氣體排放及其對全球變化的反饋,以及高寒草地碳氮循環(huán)等方面的研究。
布樣高寒草地
青藏高寒草地對人類來說是氧氣稀薄之地,但并不意味著高寒草地不可踏足。賀金生告訴《中國科學(xué)報》記者:“我們的足跡幾乎踏遍了青海和西藏的高寒草地?!?/p>
賀金生課題組與中科院南京土壤所、中科院植物所、中國林業(yè)科學(xué)研究院以及哥本哈根大學(xué)的科研人員合作,利用野外大范圍的調(diào)查取樣,結(jié)合室內(nèi)高通量測序等技術(shù),探討了青藏高原高寒生態(tài)系統(tǒng)中生物因子(植物和土壤生物,包括動物、細菌、菌根真菌和古菌多樣性)和非生物因子(氣候和土壤)對生態(tài)系統(tǒng)同時提供多種功能的能力,即多功能性的影響。
研究發(fā)現(xiàn),青藏高原高寒草地生態(tài)系統(tǒng)多功能性與植物物種豐富度、土壤細菌和動物多樣性正相關(guān),但與土壤古菌和菌根真菌多樣性無顯著關(guān)系。更重要的是,地上與地下生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)多功能性的聯(lián)合效應(yīng)比兩者的單獨效應(yīng)更強。地上與地下生物多樣性共同解釋了45%的生態(tài)系統(tǒng)多功能性變異,而一系列生物、非生物因素的解釋力達到86%。
賀金生說:“該研究有兩方面的意義:第一,地下生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)多功能性有重要作用,將提高我們對生態(tài)系統(tǒng)多功能性的預(yù)測能力;第二,區(qū)域尺度的氣候變化能夠調(diào)節(jié)生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)多功能性的影響?!?/p>
成果受國內(nèi)外關(guān)注
“生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能一直是生態(tài)學(xué)研究的核心?!辟R金生說,“以往的研究多關(guān)注地上植物多樣性與單個生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系,而忽視了生態(tài)系統(tǒng)具有同時提供多種生態(tài)系統(tǒng)功能的能力,即生態(tài)系統(tǒng)多功能性?!?/p>
生態(tài)系統(tǒng)多功能性不僅受地上植物多樣性的影響,同時也受土壤動物、微生物等地下生物多樣性的驅(qū)動,但由于研究手段的限制,科學(xué)家對地上、地下生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)多功能性的相對影響了解甚少。不僅如此,氣候?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)多功能性的調(diào)控機理也不明確。
氣候變化不但會直接影響生物體的生理特征,而且還會通過改變生物生存的環(huán)境,進而影響生物在生態(tài)系統(tǒng)中的功能。因此,研究地上與地下生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)多功能性的協(xié)同作用,尤其是在氣候變化敏感區(qū)——青藏高原,具有非常重要的意義。
賀金生課題組于2015年9月在《自然·通訊》(Nature Communications)上發(fā)表了題為《生態(tài)系統(tǒng)的多功能性和地上與地下生物多樣性的關(guān)聯(lián)通過氣候來調(diào)節(jié)》的文章。
截至2016年4月12日,該文章在線閱讀次數(shù)達6139次,國外有9篇報道和2篇Faculty 1000(由權(quán)威專家學(xué)者推薦,提供目前世界上最重要的生物學(xué)論文資訊及研究趨勢)推薦。
著名生態(tài)學(xué)家、瑞士蘇黎世大學(xué)Bernhard Schmid教授認為賀金生課題組發(fā)表的文章是目前最全面的一篇分析地上與地下生物多樣性以及環(huán)境因素對生態(tài)系統(tǒng)多功能性影響的文章。
著名微生物學(xué)家Marcel van der Heijden教授認為,賀金生課題組的研究在前人基礎(chǔ)上前進了一步,探討了地上和地下生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)多功能性的作用。他還指出,基于賀金生的研究,未來的一個研究前沿將是利用實驗手段,研究土壤生物多樣性的變化如何影響生態(tài)系統(tǒng)的多功能性。
?。ㄔd于《中國科學(xué)報》 2016-04-18 第5版 創(chuàng)新周刊)
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