【科学网】“把脉”青藏高原高寒生态系统

　　
　　科研人员在草地样方采集信息

　　团队成员合影

■本报记者 沈春蕾 

　　上世纪中叶，在青藏高原随处可见丰富多样的野生生物。由于人类活动的加剧和气候的变化，如今的青藏高原生态环境危机重重：气温上升，冻土退化，土地沙化、盐化，植被退化，野生动植物资源明显减少……

　　近年来，中国科学院西北高原生物研究所贺金生研究员课题组对青藏高原地上与地下生物多样性协同作用开展的研究，已引起国内外多方关注。

　　影响全球气候

　　青藏高原是世界上面积最大、海拔最高的高原，占我国国土面积的1/4。与此同时，青藏高原也是全球气候变化的敏感地带，正经历着明显的温暖化过程，变暖的速度是全球平均值的两倍。据“青藏高原生态地质环境遥感调查与监测”项目专家最新调查显示，30年间青藏高原冰川平均每年减少148平方公里，这直接影响全球气候，影响江河水流量和农林牧业生产发展。

　　为此，高寒生态系统与全球变化实验室于2009年成立，隶属于中国科学院西北高原生物研究所，贺金生是实验室主任。

　　实验室立足于青藏高原，长期从事高寒生态系统对全球变化的响应和适应、高寒湿地温室气体排放及其对全球变化的反馈，以及高寒草地碳氮循环等方面的研究。

　　布样高寒草地 

　　青藏高寒草地对人类来说是氧气稀薄之地，但并不意味着高寒草地不可踏足。贺金生告诉《中国科学报》记者：“我们的足迹几乎踏遍了青海和西藏的高寒草地。”

　　贺金生课题组与中科院南京土壤所、中科院植物所、中国林业科学研究院以及哥本哈根大学的科研人员合作，利用野外大范围的调查取样，结合室内高通量测序等技术，探讨了青藏高原高寒生态系统中生物因子（植物和土壤生物，包括动物、细菌、菌根真菌和古菌多样性）和非生物因子（气候和土壤）对生态系统同时提供多种功能的能力，即多功能性的影响。

　　研究发现，青藏高原高寒草地生态系统多功能性与植物物种丰富度、土壤细菌和动物多样性正相关，但与土壤古菌和菌根真菌多样性无显著关系。更重要的是，地上与地下生物多样性对生态系统多功能性的联合效应比两者的单独效应更强。地上与地下生物多样性共同解释了45%的生态系统多功能性变异，而一系列生物、非生物因素的解释力达到86%。

　　贺金生说：“该研究有两方面的意义：第一，地下生物多样性对生态系统多功能性有重要作用，将提高我们对生态系统多功能性的预测能力；第二，区域尺度的气候变化能够调节生物多样性对生态系统多功能性的影响。”

　　成果受国内外关注 

　　“生物多样性和生态系统功能一直是生态学研究的核心。”贺金生说，“以往的研究多关注地上植物多样性与单个生态系统功能的关系，而忽视了生态系统具有同时提供多种生态系统功能的能力，即生态系统多功能性。”

　　生态系统多功能性不仅受地上植物多样性的影响，同时也受土壤动物、微生物等地下生物多样性的驱动，但由于研究手段的限制，科学家对地上、地下生物多样性对生态系统多功能性的相对影响了解甚少。不仅如此，气候对生态系统多功能性的调控机理也不明确。

　　气候变化不但会直接影响生物体的生理特征，而且还会通过改变生物生存的环境，进而影响生物在生态系统中的功能。因此，研究地上与地下生物多样性对生态系统多功能性的协同作用，尤其是在气候变化敏感区——青藏高原，具有非常重要的意义。

　　贺金生课题组于2015年9月在《自然·通讯》（Nature Communications）上发表了题为《生态系统的多功能性和地上与地下生物多样性的关联通过气候来调节》的文章。

　　截至2016年4月12日，该文章在线阅读次数达6139次，国外有9篇报道和2篇Faculty 1000（由权威专家学者推荐，提供目前世界上最重要的生物学论文资讯及研究趋势）推荐。

　　著名生态学家、瑞士苏黎世大学Bernhard Schmid教授认为贺金生课题组发表的文章是目前最全面的一篇分析地上与地下生物多样性以及环境因素对生态系统多功能性影响的文章。

　　著名微生物学家Marcel van der Heijden教授认为，贺金生课题组的研究在前人基础上前进了一步，探讨了地上和地下生物多样性对生态系统多功能性的作用。他还指出，基于贺金生的研究，未来的一个研究前沿将是利用实验手段，研究土壤生物多样性的变化如何影响生态系统的多功能性。