百歐博偉生物：保險(xiǎn)假說(shuō)認(rèn)為生物多樣性可以提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，受到了廣泛的研究和政治關(guān)注。最近的實(shí)驗(yàn)表明，氣候變化會(huì)影響植物多樣性如何影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，但迄今為止獲得的生物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系的大多數(shù)證據(jù)來(lái)自在有限的氣候條件下進(jìn)行的當(dāng)?shù)匮芯?。在這里，我們研究了氣候如何調(diào)節(jié)全球植物（分類和功能）多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系。為此，我們將14年來(lái)對(duì)植物生物量的時(shí)間遙感測(cè)量與對(duì)除南極洲外所有大陸123個(gè)旱地生態(tài)系統(tǒng)多樣性的實(shí)地調(diào)查相結(jié)合。
在廣泛的氣候和土壤條件、植物物種庫(kù)和位置中，我們能夠解釋73%的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性變化，以時(shí)間平均生物量與SD的比率來(lái)衡量。植物多樣性對(duì)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的積極作用與氣候和土壤因素一樣重要。然而，我們也發(fā)現(xiàn)，在我們的全球干旱梯度中，生物多樣性-生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定關(guān)系對(duì)氣候有著強(qiáng)烈的依賴性。我們的研究結(jié)果表明，在低干旱水平下，葉片性狀的多樣性可能會(huì)推動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，而在所評(píng)估的最干旱條件下，物種豐富度可能會(huì)發(fā)揮更大的穩(wěn)定作用。我們的研究強(qiáng)調(diào)，為了最大限度地減少與植物生物量相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時(shí)間傳遞變化，應(yīng)分別在低干旱和高干旱條件下特別促進(jìn)功能和分類植物多樣性。
植物群落生物量隨時(shí)間的穩(wěn)定性，定義為時(shí)間平均值與SD的比率，是一種基本的生態(tài)系統(tǒng)特性。確保穩(wěn)定提供與植物生物量有關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（如糧食、飼料、碳固存、土壤肥力）是當(dāng)前氣候變化下一個(gè)緊迫的社會(huì)生態(tài)問(wèn)題。因此，保險(xiǎn)假說(shuō)預(yù)測(cè)的生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的積極關(guān)系，也被稱為組合效應(yīng)，已經(jīng)獲得了足夠的研究關(guān)注，并指導(dǎo)了全球政治努力[例如，生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺(tái)]。
生物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系的大多數(shù)證據(jù)來(lái)自當(dāng)?shù)匾?guī)模的實(shí)驗(yàn)，其中包括的物種是從一個(gè)小水池中隨機(jī)選擇的，穩(wěn)定性是在有限的環(huán)境條件下評(píng)估的。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性可能以復(fù)雜和多維的方式對(duì)氣候變化做出反應(yīng)，最近的實(shí)驗(yàn)表明，氣候條件的變化影響了植物多樣性的穩(wěn)定作用。例如，在雪松溪的12個(gè)多年實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)?shù)刂参镂锓N豐富度隨干旱而下降，與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的類似下降有關(guān)。為了評(píng)估氣候變化如何影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，地方規(guī)模的實(shí)驗(yàn)和建模工作應(yīng)與評(píng)估位于各種氣候條件和物種庫(kù)中的“現(xiàn)實(shí)世界”生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系相補(bǔ)充。
除了物種豐富度之外，優(yōu)勢(shì)物種的功能特性和多樣性也可能影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。優(yōu)勢(shì)植物物種如果能很好地適應(yīng)資源可用性的環(huán)境波動(dòng)，可能會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例如，地中海植被通常以中等高度的植物物種為主，這些植物具有較低的生長(zhǎng)率和特定的葉面積（SLA），能夠抵御氣候波動(dòng)。光合途徑的優(yōu)勢(shì)也很重要，因?yàn)镃4物種比C3物種具有更高的水分利用效率，并且它們的生產(chǎn)力可能表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性，特別是在水分有限的系統(tǒng)中?；蛘撸参锕δ芏鄻有裕粗参锶郝鋬?nèi)功能性狀值的分散）已被證明通過(guò)資源利用中的物種互補(bǔ)性對(duì)歐洲森林和草原的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生了積極影響，而增加功能多樣性可以促進(jìn)地中海旱地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干旱的抵抗。因此，評(píng)估氣候條件和植物多樣性的多個(gè)方面之間的相互作用，可以揭示世界各地陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的最終決定因素。
在區(qū)域和全球范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性需要隨著時(shí)間的推移對(duì)植物生物量進(jìn)行大規(guī)模測(cè)量?；谛l(wèi)星的地上生物量時(shí)間序列[例如，歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）]已被用于推斷大時(shí)空尺度上的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。為了評(píng)估生物多樣性在大環(huán)境梯度下作為生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性驅(qū)動(dòng)因素的作用，還需要對(duì)植物多樣性的多個(gè)方面進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。歐洲規(guī)模的區(qū)域研究已經(jīng)通過(guò)將NDVI測(cè)量與實(shí)地植被調(diào)查相結(jié)合來(lái)評(píng)估生物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系。通過(guò)評(píng)估全球環(huán)境梯度之間的這種關(guān)系，可以提供一般的見(jiàn)解，幫助土地管理者在不同的氣候變化情景下預(yù)測(cè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。盡管如此，尚未進(jìn)行這樣的全球評(píng)估。
在這里，我們?cè)u(píng)估了在全球范圍內(nèi)，更大的植物多樣性是否與更大的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有關(guān)，以及氣候是否介導(dǎo)了這種關(guān)系。為此，我們對(duì)來(lái)自六大洲的123個(gè)旱地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了植物多樣性實(shí)地調(diào)查，并對(duì)生產(chǎn)力和氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行了遙感估計(jì)。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性在旱地等動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中至關(guān)重要，旱地的關(guān)鍵資源（水）隨時(shí)間波動(dòng)很大。旱地約占地球陸地表面的45%，氣候變化預(yù)測(cè)的干旱度增加可能會(huì)危及與植物生物量相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提供。我們研究了一組關(guān)鍵的空間、氣候、土壤和植物多樣性變量，我們假設(shè)這些變量可能在全球范圍內(nèi)調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其兩個(gè)組成部分（平均時(shí)間植物生物量和SD）。具體而言，我們使用多元回歸模型評(píng)估了干旱和植物（分類和功能）多樣性對(duì)旱地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的交互影響，并使用結(jié)構(gòu)方程模型探索了直接和間接干旱途徑。
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