作者:田瑞颖 来源:中国科学报 发布时间:2023/4/28 17:02:14
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昆虫多样性与森林生产力“此生彼长”

 

森林是陆地上80%以上生物多样性的家园,更是种类繁多的昆虫的“王国”。那么,昆虫的多样性与森林生产力之间究竟是怎样的联系?

4月27日,中国科学院植物研究所研究员马克平团队在《自然生态与进化》上发表了一项新研究。他们发现,在森林生态系统中,树种多样性的增加不仅能直接提高森林生产力,更能通过促进昆虫多样性以及天敌昆虫对植食性昆虫的下行控制效应间接提高森林生产力。

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 BEF-China亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验样地A (摄影:李珊),取食植物叶片的鳞翅目幼虫(摄影:Andreas Schuldt),捕食潜叶幼虫的蜾蠃(摄影:陈华燕) 植物所供图

揭开昆虫多样性与森林生产力关系之谜

森林生物多样性是全球生物多样性保护的关键,但受到人类活动和气候变化的影响正加速丧失,这对生态系统功能构成严重威胁。目前虽已有关于物种多样性能促进森林生产力的研究,但大多只关注植物多样性,缺乏对其它营养级生物多样性的验证。

昆虫是动物界中多样性和数量最多的纲,几乎遍布各种类型的栖息地。它们通过与植物的多种相互作用,在全球生态系统中发挥着不可替代的作用。

亚热带森林拥有丰富的植物多样性,是昆虫最重要的栖息环境之一。然而,昆虫多样性是否会影响森林生态系统功能以及该影响随树种多样性如何变化却鲜有报道。

对此,马克平团队利用建立在我国亚热带地区的大型森林生物多样性与生态系统功能实验(BEF-China,江西德兴)连续多年的植物和昆虫的调查数据,评估了树种多样性对不同昆虫类群的作用及其对森林生产力的影响,以确定昆虫多样性对树种多样性-森林生产力关系的调控机制。

他们发现,树种多样性对所有昆虫类群的物种多样性和多度均表现出一致的促进作用,且该影响随昆虫类群所处营养级的升高而减弱。

通过进一步研究,马克平团队发现,增加树种多样性促进了天敌昆虫多样性,这加剧了天敌对植食性昆虫的捕食和寄生,进而降低了它们对植物叶片的取食和消耗,最终促进了森林生产力的提高。

论文的通讯作者之一,中科院植物研究所研究员刘晓娟告诉《中国科学报》,此前基于德国耶拿草地大型控制实验的研究发现植物多样性能促进昆虫多样性,但未检测到天敌的下行控制效应,“这项研究证实了森林生态系统中存在很强的天敌控制效应,对森林生产力具有关键的调节作用。”

“更高”的平台

目前,全球共有29个森林多样性野外实验样地,对摸清森林生物多样性和生态系统之间的关系,解决更多重要的科学问题具有重要作用。

2009年,来自中国、德国和瑞士的科学家在江西德兴市新岗山镇建立了“中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验(BEF-China)”平台,50公顷的大型森林生物多样性控制实验样地,种植了30余万棵树,包含42种乔木、18种灌木。

与其他森林多样性实验样地不同,BEF-China样地覆盖的地形更复杂,拥有最大规模的物种库,其最高多样性的样方也更接近天然林。作为BEF-China平台主席,马克平告诉《中国科学报》,BEF-China平台不仅是世界上最大的森林生物多样性和生态系统功能实验,也是一个开放的、长期生态研究的国际平台。

依托BEF-China平台,目前每年有20多个来自全球各地的研究团队开展科学研究,截至目前产生的科研论文200余篇。

作为BEF-China平台管理组组长,刘晓娟指出,保护和恢复树种多样性高的混交林能实现提高多营养级生物多样性和森林生态系统功能的双赢目标,这对引导公众了解森林生物多样性、植物、动物及其相关微生物的保护具有重要意义。

关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41559-023-02049-1

 
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