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评述论文：Ongoing accumulation of plant diversity through habitat connectivity in an 18-year experiment (Science 27 September 2019: Vol365, Issue 6460)

目前作为地球之肺的森林正日益萎缩。试想一下，假如有一天，地球没有肺或者肺被分割得支离破碎世界会变成什么样？

近年来，伴随着社会经济的发展和人口数量的持续增加，世界上超过一半以上的森林遭到砍伐、火烧或商业收获等，从而导致森林面积减小以及严重的生境破碎化（habitat fragmentation）。截止目前，全球约有70%的森林面临较为严重的生境破碎化问题[1]。生境破碎化严重威胁着物种生存，成为导致全球生物多样性丧失的一个重要因素[1-3]。修复破碎生境，提高生境连通性（habitat connectivity），可促进物种的有效扩散、增加种群密度，成为减少生物多样性丧失的一项关键保护措施。

尽管生境连通性被认为对生物多样性的维持具有极高的重要性，但因生态过程在不同的时空尺度上存在着巨大差异，通过理论预测的结果仍未得到很好的验证。物种定居和灭绝过程的动态性要求我们必须开展重复、大规模和长期的实验研究，才有可能对生境连通性在影响生物多样性方面的最终作用做出有意义的推断。然而，截至目前，长期、系统的监测数据仍很缺乏，我们也无从知道重新连通破碎化生境斑块能否有效改善受威胁的生物多样性。

本期的《科学》杂志在线报道了美国学者Damschen等人在生境连通性上的最新研究成果。早在2000年前后，科研人员就开始了一项大规模的野外控制实验，他们通过构建廊道来操控生境连通性。本实验涉及10个约50公顷的景观单元，而每个景观单元中又设立了4个面积相等的1.375公顷的斑块(含相互连通或未连通的斑块，图1)。在接下来长达18年的时间里，研究人员对样地内植物群落的发育过程进行了定期的调查和监测。

图1. 一项长期生境连通性实验（A）控制实验示意图；（B）植物群落发育过程示意图

结果表明：在实验的最初阶段，相互连通和未连通的斑块中的物种丰富度差异很小，然而，这种微小差异随着时间的推移逐渐显现。在整个监测期内，连通性使年均物种定殖率增加了5％，使年均灭绝率降低了2％（图2A）。较高的定殖率和较低的灭绝率缩短了物种定殖的平均时间（图3），并使得植物物种丰富度大大提高（图2B）。与未连通的斑块相比，通过廊道连通的斑块平均多支持24种植物（200种 v.s. 176种），使物种丰富度提高了14％。随着时间的推移连通性对物种丰富度的影响仍在不断累积。考虑到群落结构几乎永远不会表现出瞬时响应或突变，短期实验研究可能会低估连通性对群落物种多样性的贡献。因此，通过长期的实证研究来探讨景观格局如何改变定殖和灭绝速度，对于确定和预测人为活动引起的环境变化至关重要。

图2. 过去二十年连通性对定殖率、灭绝率和物种丰富度的影响（A）定殖率和灭绝率；（B）植物物种丰富度

图3. 连通性减少了定殖时间

该项研究的重要意义是通过实验证据证明了增加生境连通性在提高生物多样性方面的重要价值，并且其价值会随着时间的推移而越加明显。在生境破碎化日益加剧的时代背景下，通过制定合理的廊道规划方案构建生物多样性保护网络，一方面能够增强森林斑块间物种的扩散和迁移，从而有效地保护野生动植物资源；另一方面，能够提高森林生态系统的稳定性和抗干扰能力，提升其生态系统服务功能，修复“地球之肺”。

述评人简介：宋亮

博士，副研究员，中国科学院西双版纳热带植物园热带森林生态学重点实验室恢复生态研究组组长，中科院青年创新促进会会员。主要从事恢复生态、植物生态等领域的研究工作。

参考文献：

1. Haddad, N.M., et al., Habitat fragmentation and its lasting impacton Earth's ecosystems.Science Advances, 2015. 1(2).

2. Fahrig, L., Effects of habitat fragmentation on biodiversity. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 2003. 34(1): p. 487-515.

3. Solé, R.V., D. Alonso, and J. Saldaña, Habitat fragmentation and biodiversity collapse in neutral communities. Ecological Complexity, 2004. 1(1): p. 65-75.