马克平研究员指出:中国有望成为全球生物多样性保护的领跑者

地球上生命最显著的特征是其惊人的多样性。一方面,这种生物多样性的存在引申了许多基本的科学问题:地球上有多少物种?生物多样性是如何以及为什么在地球表面发生巨大变化的?在一个生态系统中,不同的物种如何进化和共存,以及它们与非生物环境之间的关系又是怎样的?这种共存是如何随着时间的推移而改变的,又如何影响物种进化的能力?尽管最近的研究取得了进展,但这些问题仍然具有挑战性。另一方面,生物多样性的功能和服务是可持续发展和人类福祉的基础。这些服务范围从初级生产、营养循环、水和空气净化、减少温室气体排放和气候变化,到作物授粉、粮食和遗传资源供应、疾病控制和教育及文化。

令人担忧的是,人类造成的全球气候和土地利用变化从两极到热带,从陆地到海洋正日益威胁着生物多样性。生物多样性如何应对和适应人类世界的巨大变化?科学家如何准确评估和预测当地生物多样性丧失和全球物种灭绝的风险,从而指导生物多样性的有效保护成为科学家面临的最紧迫的挑战。在考虑进化和生态过程、人类影响和环境变化对生物多样性的影响的同时,要对生物多样性进行多学科的研究,以此来保护生物多样性。

中国的生物多样性比其他任何纬度相近的国家都要高。因为(1)中国幅员辽阔,丰富的地理多样性为不同物种创造了多样的栖息地;(2)喜马拉雅山造山运动、青藏高原的隆升以及东亚季风的发展对中国的地形地貌和气候产生了巨大的影响,使得物种多样化和物种形成的速度加快;(3)在更新世的冰河时期,中国的大部分地区保持相对温暖和潮湿,为许多孑遗物种提供了气候稳定的避难所。另外人类活动也重塑了中国的生物多样性。如农业活动对自然栖息地的破坏、人口快速增长和城市化致使物种灭绝或野生灭绝。因此,自然和人为因素的综合作用形成了中国的生物多样性格局。

中国生物多样性监测与研究网络 (Sino-BON)、全国生物多样性观测网络(China-BON)(图片:文章)

中国的生物多样性科学研究在近几十年间发展迅猛,从生物多样性基础研究至剖析青藏高原等动态区域演变过程。近日,中科院植物所马克平研究员牵头组织多位国内外生态学者撰写长篇综述文章,以全球视角回顾了影响我国生物多样性研究发展的重要事件和发表的重要成果,并对中国生物多样性科学研究存在的不足和未来研究的重点领域进行了探讨。该成果发表在期刊National Science Review上,中科院植物所米湘成副研究员和内蒙古大学冯刚副教授为共同第一作者,中科院植物所马克平研究员为通讯作者。

文章发表杂志

该文系统梳理了物种名录、生物多样性监测、生物多样性的起源、分布、机制和威胁、与生物多样性相关的生态系统功能和服务,以及物种和生态系统对全球变化响应的诸多研究。强调了中国生物多样性科学在三个关键研究领域取得的重大进展:(1)名录与监测:中国物种名录与数量,物种分布,以及物种分布如何随时间改变,为什么改变;(2)机制与过程:起源、进化、适应和环境与中国生物区系生物的相互作用;(3)威胁与对策:生物多样性受到怎样的威胁,以及生物多样性如何应对全球变化。

中国生物多样性科学在三个关键研究领域取得的重大进展(图片:文章)

在生物多样性编目与监测方面,出版了《中国植物志》《中国动物志》《中国化石植物志》、《中国海洋生物名录》、《中国海洋生物种》和《中国孢子植物志》等等著作;国家标本资源共享平台数字化了1570万份标本;出版了《中国植被》《中国植被图(1:1000000)》和《中国植被区划图》;建立了中国生物多样性监测与研究网络和中国生态系统研究网络等生物多样性监测平台。这些改进表明,目前的保护活动对大多数哺乳动物、裸子植物和被子植物相对有效。相比之下,需要采取不同于当前保护方法的紧急行动来扭转鸟类、爬行动物和两栖动物的减少局势

世界自然保护联盟(IUCN)中国受威胁物种名录的趋势(图片:文章)

世界自然保护联盟(IUCN)中国受威胁物种名录的趋势(图片:文章)

在生物多样性机制与过程方面,从青藏高原的隆升为生物多样性进化创造了条件、青藏高原东南缘(横断山脉、云贵高原)、三峡山区以及秦岭和南岭等等许多其他山脉成为孑遗物种的避难所、动植物驯化研究方面揭示了中国生物多样性的起源和演变。从分类多样性分布和潜在驱动力、系统发育和功能多样性分布及潜在驱动因素两方面探讨了功能多样性与跨时空尺度的生态系统功能和生态系统服务之间的关系,理清了生物多样性的地理分布。重构了中国被子植物生命树;提出了解释生物多样性快速演化的“混合-分离-再混合假说”;验证了“密度制约假说”的普遍性,并拓展了“Janzen-Connell假说”;验证了森林和草地生物多样性对生态系统功能及其稳定性的正作用;系统评估了国家和区域尺度上的生态系统服务,以及国内重大生态工程对生态系统服务的影响。

物种特异性CNDD效应与病原真菌和EcM真菌累积速率的关系(图片:文章)

在生物多样性致危因素及其对全球变化的响应方面,从外在因素(包括栖息地丧失、退化和破碎化、过度开发、全球气候变化、环境污染和生物入侵)等及内在因素(包括遗传多样性丧失)等方面揭示了不同时期的气候变化和人类活动在物种濒危过程中的驱动因素及其作用,以及物种如何应对全球变化的机制。

研究者认为,未来我国生物多样性研究可重点在以下4个方面开展:第一是在青藏高原及邻近地区开展相关研究;第二是关注人类活动对我国亚热带森林生物多样性的影响;第三是加强海洋生物多样性的相关研究;第四是依靠生物多样性研究成果为生态保护与生态文明建设提供科学支撑。

要将科学理论转化为生物多样性保护和生态系统恢复实践:生态文明是中国政府明确的国家治理战略,旨在优先保护和恢复中国的生物多样性。研究生物多样性背后的机制以及生物多样性和生态系统功能之间的关系有助于保护和恢复濒危物种和退化的生态系统。

要注重先进技术在生物多样性研究中的应用:高通量测序技术和基因组学、监测技术与遥感技术的进一步创新,可以期待看到更多的互补和协同研究,这些研究利用中国不断扩大的研究能力来进一步推动生物多样性科学的研究前沿。

要加强和扩大国际合作:在过去的几十年里,中国科学家从与外国科学家和国际组织的密切合作中受益匪浅。由中国政府发起的“一带一路”倡议,为中国与欧亚大陆、非洲和中东地区国家之间在生物多样性方面的合作研究提供了机会。

鉴于中国生物多样性研究的快速发展和国际领导地位的提高,中国的生物多样性研究有着光明的前景。这些不同研究主题之间的综合和不同学科之间更深入合作将促进我们对生物多样性模式和过程的理解。最终,它将有助于建立“地球上所有生命共同的未来”。

文章链接:https://www.researchgate.net/publication/349546190
作者简介

马克平,男,博士,研究员,博士生导师。中国科学院植物研究所研究员,国际自然保护联盟(IUCN)亚洲区会员委员会主席,国际生物多样性计划中国委员会秘书长,Species 2000国际项目董事会成员,亚洲和西太平洋地区生物多样性委员会执行委员DIWPA,亚太生物多样性监测网络(AP-BON)执委会成员,东亚生物多样性信息网络(ESABII)执委会成员,《生物多样性》主编。

编辑丨致远

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