破解生态修复“梦境假说”关键问题

本文转自：文汇报

复旦团队研究成果登上《科学》封面

破解生态修复“梦境假说”关键问题 本报讯（记者姜澎）生态修复中的“梦境假说”长期以来在现实中无法如愿实现。但就在近期，复旦大学生命科学学院、生物多样性与生态工程教育部重点实验室、上海长江河口湿地生态系统国家野外科学观测研究站贺强教授团队破解了“梦境假说”中的关键问题。

相关研究成果发表于最新一期的《科学》杂志，并被选为封面论文和研究亮点，《科学》同期还为此配发了题为“营养级联有助于恢复植被”的专文评述。

从各类树林、草地，到河口近海的海草床和海藻林，植被被认为是地球上诸多生态系统的基础，发挥着维持生物多样性、固持碳、调蓄洪泛等一系列关键生态功能。因此，修复植被通常是修复退化生态系统的关键。2021年至2030年也是联合国的“生态系统修复十年”。

传统上，植被生态系统的修复往往围绕治理植物入侵等外部干扰、改善水土环境等开展，或通过种植目标植物加速植被恢复。与此同时，学界普遍认为，植被恢复后，植食动物、捕食动物也会按营养级自下而上逐步自然恢复（又称“上行效应”），这就是生态修复中的“梦境假说”（the“Field of Dreams” hypothesis）。

然而，长期以来，许多基于“上行效应”的植被修复工程并不成功，有些在很长时间之后仍不能恢复至自然植被状态。如何破解这一困境，更为高效地推进植被修复，成为生态系统修复中亟需解决的关键问题。

贺强团队通过构建和分析包含64个国家、2594组实验的全球动物消费者效应数据库和全球植物互作与恢复数据库，在全球尺度上系统研究了植食动物对植被恢复的影响、调控因素及管理措施。研究发现，在全球范围内，在处于恢复阶段的退化生态系统中，植食动物对植被多度（某种植物在单位面积内的百分数，也可理解为密度）和多样性的影响往往显著不同于相对未受干扰的自然生态系统。

在自然生态系统中，植食动物通常抑制植被多度，提高植物多样性；而在处于恢复阶段的退化生态系统中，植食动物对植物多度的抑制作用通常更强烈，并转而显著降低植物多样性。植食动物对植被恢复的这种抑制作用对人工种植的植被及在水生生态系统中尤为强烈。

研究还发现，在处于恢复阶段的退化生态系统中，植食动物对植被的影响更易受到气候、植物功能群、植食动物功能群等因素的影响。

在气温更高、降水更少的地区，植被恢复会遭受更为强烈的植食效应；相比土著植食动物，外来入侵植食动物、家畜可更强烈地抑制植被恢复；虽然植食动物强烈抑制土著植物的恢复，但通常不显著影响外来入侵植物的多度。

此外，进一步比较分析不同管理措施的研究发现，通过暂时去除植食动物或重引入捕食动物来控制植食作用，可使植被多度恢复增大约1至4倍。

这一发现为当前在全球许多地区快速推进的大规模植被恢复工程如何更好地实施提供了参考，也为近年来有关通过恢复食物网结构而提升生态系统多样性和自维持能力的“营养级再野化”倡议提供了实证支撑。

该研究由复旦大学联合云南大学、兰州大学、中国科学院植物研究所、北京大学、南京大学、华东师范大学等国内外20余家研究机构共同完成。贺强教授为该论文通讯作者，课题组研究生徐长林为第一作者。