一、背景知识 1、生物多样性 生物多样性已经广泛使用于科学刊物乃至普通媒体，但至今还没有一个严格、统一的定 义。一般来讲，生物多样性的含义是，生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样化和变 异性。具体来讲，生物多样性既是指生命形式的多样性，也包括生命形式之间、生命形式与 环境之间相互作用的多样性，还应涉及到生物群落、生态系统、生境、生态过程的复杂性。 生物多样性通常有3个层次：遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。 2、生态系统功能 生态系统作为一个开放系统，其内部及其与外部环境之间所发生的物质循环、能量流动 和信息传递的总称便是生态系统功能。能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础，一 切生命活动都伴随着能量的变化，没有能量的转化，也就没有生命和生态系统：生命的维持 与延续不仅需要能量，而且也依赖于各种化学元素的供应，对于大多数生物来说，大约有20 多种元素是生命活动所不可缺少的：生态系统中包含多种多样的信息，大致可以分为物理信 息、化学信息、行为信息和营养信息，诸多信息构成了生态系统的信息网，信息流的传递往 往是双向的，正是由于这种信息流，才使生态系统产生了自动调节机制。 3、生物多样性与生态系统功能关系 对生物多样性与生态系统功能关系的研究可以追溯到2个世纪以前。达尔文(1872)指 出，如果在一块土地上仅播种一个草种，同时在另一块相像的土地上播种若干不同属的草种， 那么在后一块土地上能够生长更多的植物，收获更大重量的干草：亦即有更高植物物种丰富度 的群落会有更高的初级生产力。20世纪70年代以前，生态学家一直认为，更高的物种多样性 和营养关系复杂性会增加种群与系统的稳定性(MacArthur,1955;Elton,1958)。然而20世 纪70年代My(1973)的理论研究表明，简单生态系统比复杂系统更可能趋于稳定。此后，生态 学家对多样性-稳定性关系问题迅速失去了兴趣。近年来，随着全球性的物种灭绝速度的加快， 生态系统中物种的减少会对生态系统造成什么影响成为备受关注的一个问题，生物多样性 (物种多样性)与生态系统功能的关系则成为当前生态学领域内的一个重大科学问题。 3.1多样性与稳定性 由于物种灭绝速率的加快，人们在物种多样性对群落稳定性影响方面的兴趣越来越大。 生态系统对干扰的抵抗和恢复速度，即抵抗力和恢复力是生态系统稳定性的2个重要保障因 素。抵抗力是描述群落受到外界干扰而保持原状的能力，恢复力是描述群落受到外界干扰后 回到原来状态的能力。20世纪70年代以前，生态学家相信多样性比较高的群落增加生态系统 的稳定性，这个观点的有力支持者为Elton和MacArthur,他们认为“简单的群落比物种丰富 的群落更容易受到干扰，种群受到破坏，更容易受到其他种的入侵”；这些早期的观点受到 了May的挑战，他用数学方法来揭示多样性一一一稳定性之间的关系，认为简单生态系统比 复杂生态系统更可能趋于稳定：Yodzis将上述矛盾进一步激化，利用编辑的食物网关系模型 证明复杂的食物网生态系统比具有简单食物网的生态系统稳定。但关于多样性与稳定性的研 究却非常少，Tilman总结了近年来多样性与稳定性方面的实验以及理论结果，指出较高的多 样性可以增加植物群落的生产力、生态系统营养的保持力和生态系统的稳定性：McCann认为， 种群处于动态之中，群落的稳定性在一定程度上依靠种群数量，即种群密度接近平衡密度时， 群落的稳定性就越高。 3.2多样性与生态系统的可持续性一、背景知识 1、生物多样性 生物多样性已经广泛使用于科学刊物乃至普通媒体，但至今还没有一个严格、统一的定 义。一般来讲，生物多样性的含义是，生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样化和变 异性。具体来讲，生物多样性既是指生命形式的多样性，也包括生命形式之间、生命形式与 环境之间相互作用的多样性，还应涉及到生物群落、生态系统、生境、生态过程的复杂性。 生物多样性通常有 3 个层次：遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。 2、生态系统功能 生态系统作为一个开放系统，其内部及其与外部环境之间所发生的物质循环、能量流动 和信息传递的总称便是生态系统功能。能量是生态系统的动力，是一切生命活动的基础，一 切生命活动都伴随着能量的变化，没有能量的转化，也就没有生命和生态系统；生命的维持 与延续不仅需要能量，而且也依赖于各种化学元素的供应，对于大多数生物来说，大约有20 多种元素是生命活动所不可缺少的；生态系统中包含多种多样的信息，大致可以分为物理信 息、化学信息、行为信息和营养信息，诸多信息构成了生态系统的信息网，信息流的传递往 往是双向的，正是由于这种信息流，才使生态系统产生了自动调节机制。 3、生物多样性与生态系统功能关系 对生物多样性与生态系统功能关系的研究可以追溯到2 个世纪以前。达尔文(1872) 指 出,如果在一块土地上仅播种一个草种,同时在另一块相像的土地上播种若干不同属的草种, 那么在后一块土地上能够生长更多的植物,收获更大重量的干草:亦即有更高植物物种丰富度 的群落会有更高的初级生产力。20 世纪70 年代以前,生态学家一直认为,更高的物种多样性 和营养关系复杂性会增加种群与系统的稳定性(MacArthur , 1955 ; Elton , 1958) 。然而20 世 纪70年代May (1973) 的理论研究表明,简单生态系统比复杂系统更可能趋于稳定。此后,生态 学家对多样性-稳定性关系问题迅速失去了兴趣。近年来,随着全球性的物种灭绝速度的加快, 生态系统中物种的减少会对生态系统造成什么影响成为备受关注的一个问题,生物多样性 (物种多样性)与生态系统功能的关系则成为当前生态学领域内的一个重大科学问题。 3.1 多样性与稳定性 由于物种灭绝速率的加快，人们在物种多样性对群落稳定性影响方面的兴趣越来越大。 生态系统对干扰的抵抗和恢复速度，即抵抗力和恢复力是生态系统稳定性的2个重要保障因 素。抵抗力是描述群落受到外界干扰而保持原状的能力，恢复力是描述群落受到外界干扰后 回到原来状态的能力。20世纪70年代以前，生态学家相信多样性比较高的群落增加生态系统 的稳定性，这个观点的有力支持者为Elton和MacArthur，他们认为“简单的群落比物种丰富 的群落更容易受到干扰，种群受到破坏，更容易受到其他种的入侵”；这些早期的观点受到 了May的挑战，他用数学方法来揭示多样性———稳定性之间的关系，认为简单生态系统比 复杂生态系统更可能趋于稳定；Yodzis将上述矛盾进一步激化，利用编辑的食物网关系模型 证明复杂的食物网生态系统比具有简单食物网的生态系统稳定。但关于多样性与稳定性的研 究却非常少，Tilman总结了近年来多样性与稳定性方面的实验以及理论结果，指出较高的多 样性可以增加植物群落的生产力、生态系统营养的保持力和生态系统的稳定性；McCann认为， 种群处于动态之中，群落的稳定性在一定程度上依靠种群数量，即种群密度接近平衡密度时， 群落的稳定性就越高。 3.2 多样性与生态系统的可持续性