生物多样性不是只数数物种

常见的物种，如白蛉，也可能在生态系统中发挥非常重要的作用。资料来源:杰夫·罗特曼/盖蒂

埃米特·达菲是海洋生物学家。目前，他在*海岸5米深的水域。他的眼睛被一只大的黄白色多刺河豚吸引住了。如果不是藏在巨大的树枝状鹿角珊瑚下，行动缓慢的刺鲷鱼可能会成为捕食者的主要目标。

这一幕给了杜飞一个突然的闪光。他去过加勒比海地区，那里的珊瑚更加丰富多样，但体积相对较小，生活在那里的鱼也很小。在博卡斯的三角肌岛，他看到各种大鱼穿过鹿角珊瑚。"这些大鱼茁壮成长的原因是它们有藏身之处。"达菲说。

与多刺河豚的相遇在达菲的脑海中唤起了一个长期的想法:生态系统的健康可能不仅取决于物种的数量，还取决于物种特征的多样性。这个概念也被称为功能特征多样性。尽管达菲已经在史密森尼学会的实验室里研究了很多年，但它大多停留在学术和抽象的层面。

目前，这个概念越来越受到生态学家的欢迎。在这方面，生物多样性不必局限于生态系统中的物种数量，但物种的不同特征和功能对于维持生态系统的健康和复原力同样重要。

这种观念的改变可能会对生态学产生巨大的影响。理解和预测植物和动物如何应对气候变化也是必要的。功能多样性也开始影响生态学家对生态保护的理解，一些*甚至开始将此纳入其管理政策。例如，伯利兹多年前就开始保护鹦鹉鱼免遭过度捕捞，不仅因为它们的数量正在减少，还因为它们对生态系统的重要作用:它们可以清除珊瑚上的藻类，对珊瑚礁的生存至关重要。

阿根廷国家科学技术研究委员会的生态学家桑德拉·迪亚斯说，“仅仅关注物种的数量并不能让我们完全理解现实世界是如何运作的。”

然而，“特征”的定义仍有争议，在缺乏特征和生物多样性数据的情况下，用这种方法表示的任何方法都不太明智。“我很兴奋，但我也很担心。面对数据限制，我们应该非常谨慎。”耶鲁大学的生态学家沃尔特·杰茨说。

质量决斗

几十年来，生物多样性研究基本上是一个数字游戏:人们普遍认为，生态系统中物种越多，其稳定性和复原力就越高。由于缺乏关于生态系统结构和物种功能的信息以及测量和分析技术的局限性，这一理论确实是合理的。

然而，技术的迅速发展正在改变这种状况，并促进新的生态系统研究方法的出现。明尼苏达大学的生态学家大卫·提尔曼在20世纪80年代的大旱期间追踪了明尼苏达州的物种多样性，并在1994年发表了一篇具有里程碑意义的研究论文。他指出，物种丰富的地区比物种较少的地区更耐干旱，这支持了生物多样性和稳定性之间的关系。然而，这种关系不是线性的。只需要少量的抗旱植物就可以大大提高抗旱性。

三年后，提尔曼和他的同事发现物种的一些关键特征对生态系统整体健康的影响大于数量。

与此同时，哥伦比亚大学地球研究中心主任沙希德·奈姆也在寻找除物种数量以外的研究生态系统功能的其他方法。他关注食物网不同层次的物种多样性。奈姆说，仅仅看物种的数量就相当于列出汽车的各个部件，而不指出它们的功能，这无助于发现什么时候会出现问题。

20世纪90年代中期，功能多样性研究开始建立。植物和森林的研究也发生了变化。后来，这些方法被广泛应用于鸟类、海洋生物和土壤的研究。科罗拉多州立大学的土壤生态学家戴安娜·沃尔(Diana Wall)及其同事多年来一直在研究功能特性和多样性，部分原因是土壤微生物的活性通常比物种本身更容易测量。"新知识使我们能够对物种和功能有更深的理解."她说。

设定优先级

功能特征让保护生物学家兴奋，因为它们能影响受保护的东西。研究人员和环保主义者经常关注物种丰富的地区，比如亚马逊雨林和澳大利亚的大堡礁。然而，塔斯马尼亚大学的澳大利亚生态学家里克·斯图尔特-史密斯建议重建生物多样性热点的定义。

功能形式的整合可以提高对未研究领域的关注。对里克·斯图尔特-史密斯来说，找到合格的职位太容易了。迫切需要的是深入研究。然而，他认为，对功能特征的研究最终应该扩展到确定保护战略和保护区。

此外，看待生物多样性的新方法也能揭示新的弱点。法国蒙彼利埃大学的海洋生物学家大卫·穆伊洛特指出，因为人们相信一个特征的功能可以由许多物种提供，所以面对特征的丧失，物种丰富的地区可能看起来更加稳定。但事实上，一些功能可能只由一个物种或几个物种提供。Mouillot和他的同事们正试图找到这些稀缺的功能。

生态系统非常复杂，一旦一些物种、功能或系统过程丢失，就无法恢复。斯坦福大学的生态学家格雷格·阿斯纳说:“没有任何技术能像自然和进化一样帮助我们凭空创造森林。”

然而，一些专家反对在获得更完整的数据之前根据功能特征做出决策。杰茨说，“一旦你的数据中缺少一个物种，你可能会失去这个物种所提供的关键功能。”他还警告说，数据可能有偏差，例如，研究人员选择的采样地点可能会影响数据库。因此，建立一个更加完整和复杂的全球数据库是科学家们努力的方向。

令人兴奋的是，近年来相关工作取得了一些成绩。德国马克斯·普朗克地球化学研究所的植物学家国际网络TRY自2007年以来一直在建立一个开放的物种特征和功能数据库，目前包含100，000多种植物物种的记录。

同样，牟利罗的ReeFish数据库(提供所有热带礁鱼的特征和地理信息)和斯图尔特-史密斯以及海洋生态学家格雷厄姆·埃德加在2007年开始了礁生活调查(包括所有海洋盆地5000多个物种的特征信息)。

与此同时，达菲正在领导史密森尼全球海洋观测项目。他提到，这是在全球一级测绘海洋生态系统的生物多样性和功能相关性的最重要机会。

探索特色

事实上，种间关系引发了另一场讨论。一些研究人员用种间关系来解释多刺海雀藏在珊瑚中的原因——他们不认为这是一个特征。达菲指出，然而，特征可以影响物种之间的相互作用，可以说是珊瑚的结构和大小使鱼类得以繁衍。

然而，特征是否能对生态系统的重要性进行排名是另一个争议。一些研究人员试图找出最有价值的特征，而另一些人则采取更全面的方法。例如，穆约特说，“我们不认为哪些特征是最重要的，而其他特征是不重要的。”

对于那些关注功能多样性的人来说，找到一个真正全面的生物多样性观点可能只有一步之遥，这是生态学家和自然资源保护者的最终目标。为了试图理解和减轻生物多样性丧失的影响，仍有一些关于生态系统中物种进化史的研究在进行中。一些人认为这种“系统发育多样性”是功能和物种多样性的另一个补充。

此外，研究人员仍在努力填补其他空缺。例如，一个德国研究小组正在研究增加土地使用如何影响功能多样性。然而，与微观和个体研究相比，科学家还需要对空间数据的影响和景观尺度的相互作用进行更多的研究。

但到目前为止，研究人员已经将功能特征融入到他们对生态系统的理解中，增加了它们的复杂性。尽管数据可能不完整，但这些研究已经引起了更多的关注。“如果一两个物种消失了，很难解释这意味着什么。然而，功能的丧失可能会对生态系统产生重大影响，这更容易理解。让更多的人参与进来。”杰茨说。(张张编)

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