【NSR】植物“生产力-多样性”间的关系为何不确定？“资源”是调控关键

生态学中，是否存在一般性的理论或规律？比如，植物的生产力与多样性之间，是否存在一般性的关系？1970年代，Grime提出二者之间为单峰关系。但在1990年代末期，大量野外和控制实验都显示，植物生产力与多样性之间的关系并不确定，可能为单峰、正相关、无关等。

这种不确定性从何而来？近期，中国科学院大学王艳芬教授团队通过横跨4000公里的中国北方草地样带调查研究，发现多维资源丰富度可以调控植物生产力-多样性关系，从而导致两者间关系具有不确定性。相关成果发表于《国家科学评论》（National Science Review，NSR）。该研究得到了中国科学院A类先导丝路环境专项（XDA20050104）和国家自然科学基金委员会中美生物多样性合作研究项目（31761123001）等项目的资助。

研究背景

过往的植物生存力-多样性关系相关研究，大多集中研究单一资源的影响，而忽略了资源的多维性。在这项工作中，王艳芬团队在资源丰富度（Resource Richness）的基础上提出了资源均衡度（Resource Evenness）的概念，构建了多维资源丰富度的评估方法—资源多样性指数（Resource Diversity）。该指数考虑了资源的平均丰富程度以及它们之间的均衡性，更加准确地量化特定生境为植物群落提供生长必需资源的能力。在此基础上，深入解析了其对我国北方草地植物生产力-多样性关系的调控作用。

主要研究结论

资源对植物生产力-多样性关系的影响存在两个方面：（1）调节植物种间关系。在资源压力下，植物种间关系以互助为主，随着资源增加，由互助逐渐转向竞争。（2）直接影响植物生产力和多样性本身。资源丰富度可以促进植物的生产力和多样性，在资源贫瘠时，这种促进效果更加明显。

这两方面影响之间的协同或权衡，决定了植物生产力-多样性关系类型：

资源贫瘠时，资源丰富度对植物生产力和多样性的影响同为促进作用，与植物种间关系的影响一致，产生正相关植物生产力-多样性关系。

资源丰富时，由于上述两种作用的权衡与协同，植物生产力-多样性关系存在多种可能，包括负相关、无关、正相关等。

多维资源丰富度对植物生产力-多样性关系的调控作用示意图我国北方草地存在着从贫瘠到丰富的资源梯度，研究证实：

以荒漠化草原为代表的贫瘠生境中，植物生产力与多样性呈正相关关系。

以草甸为代表的资源丰富生境中，二者关系不显著。这是由于资源丰富生境中资源同时促进了植物生产力和多样性，产生正相关的植物生产力-多样性关系，抵消了由植物种间竞争关系产生的负相关关系。

综合的效果是，沿资源梯度，呈现出正相关而非单峰关系。

当剔除资源对两者的直接影响后，则呈现出单峰关系。

这证实了资源对单峰关系的调控作用。

中国北方草地资源梯度上植物生产力、多样性变化特征（b图表示资源梯度上两者变化率的特征，黄色、绿色和红色阴影分别代表荒漠草原、典型草原和草甸草原中资源多样性指数的取值范围）

资源多样性梯度上，植物生产力和多样性间偏相关系数的滑动变化特征（a, b, c分别代表不同滑动窗口大小）

研究展望

该研究发现，资源对植物生产力-多样性关系具有重要调控作用，未来研究应深入探索两者关系发生变化的资源阈值，以及影响两者关系的生物和非生物作用在资源梯度上的连续变化特征。同时，该研究提出的多维资源丰富度概念，解决了多维生态位难以度量这一难题，有助于未来探索生态位对物种共存的影响是否因资源水平而异。

转自：“iPlants”微信公众号

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