题目：
Linking the influence and dependence of people on biodiversity across scales
期刊：
Nature
DIO
：
10.1038/nature22899
时间：
2017
年
6
月
1
日
一作兼通讯：
Forest Isbell
机构：
University of Minnesota
，
USA
写在前面
汤加海底火山爆发的消息曾经引起全球关注。这场灾难给汤加岛及其附近岛屿上的人民带来了毁灭性打击的同时，也引发了世界人民对于生态环境的思考。从空间上看，火山造成的南半球危机已经扩展至更大范围；从时间上看，短时的爆发将引起未来一至两年的气候波动。可见，切不可脱离尺度思考生态学问题。此外，人类活动引起了世界范围内极端环境事件的频频爆发，如气候变化和极端天气等。更加严重的是，地球生命史上的第六次大灭绝正在悄然发生。尽管目前人们已经意识到生物多样性丧失带来的严重后果，但人类对生物多样性究竟有哪些影响，以及人类在多大程度上依赖生物多样性，目前仍然缺乏充分了解。这导致人们在制定保护和恢复生态环境的决策时无法直达根源，
“
头痛医头脚痛医脚
”
的现象屡见不鲜。而关联不同尺度下人与生物多样性的关系，更是一个棘手的问题。本文作者及其团队多年深耕于生物多样性方面的研究，此次通过对大量研究进行分析，综述了人类活动驱动因素、生物多样性、生态系统功能和生态系统服务间的跨尺度关系，并提出了实现多尺度生物多样性保护政策的科学方法。
正文解析
生物多样性涉及的范围十分宽泛，反映了不同时空尺度上，遗传、生物、生态、分类学和功能的属性，代表着地球上生命的多样性。在不同尺度上，利用丰富度（
richness
）、均匀度（
evenness
）、优势度（
dominance
）等参数或其组合，可以对生物多样性进行不同方式的量化，如
α
多样性、
β
多样性或
γ
多样性。本篇综述选取物种丰富度作为分析指标，揭示了生物多样性在不同时空尺度上的变异。
生物多样性对生态系统功能的影响，往往是由于共存物种占据不同的生态位而产生的。较高的多样性增加了群落的异步性，增强了生态系统的稳定性。如今，人类活动正通过多种方式直接影响着生物多样性，如耕地的增加减少了森林盖度、施肥等方式改变生物地球化学循环，以及引入外来物种打破了本地生态的平衡等。值得注意的是，目前对于人类活动驱动因素与生物多样性、生态系统服务与功能间关系的了解，大部分停留在反应较快的小尺度，但全球灭绝正发生在大尺度，而政府决策则发生在中间尺度。关于人类对生物多样性的影响和依赖的认知，在不同的空间和时间尺度上并不匹配，这导致研究人员对这一知识体系的认知不连贯，无法清楚评估生态系统的可持续性（图
1
）。
图
1.
人类对生物多样性的影响与依赖。
a
，人为驱动因素对生物多样性的直接影响（虚线箭头表示超出本综述范围的其他重要关系）；
b
，人类活动驱动因素与生物多样性、生态系统功能和生态系统服务之间的关系在空间和时间尺度上的关系（橙色的圆圈代表政策与生态系统服务间的认知偏差）。
从空间尺度看，全球尺度物种灭绝的速度可能要慢于局域尺度物种的灭绝速度，但全球尺度下的物种净损失却可能比局域尺度的物种净损失更大。这是因为，一个物种只有在世界的每个群落中都消失后，才称之为在全球范围内灭绝。但某一物种在某地消失后，外来物种的补充造成了当地物种丰富度
“
不变
”
的假象，可从全球尺度来看，物种多样性则在下降。尽管外来物种可以弥补本地群落物种的损失，但由于这些物种的性状往往与本地种不同，因此，外来物种的增加会对生态系统功能产生很大的积极或消极作用。另外，每增加一个物种，生态系统功能的增加幅度就会变小。换句话说，失去一定数量的物种往往比获得相同数量的物种更容易影响生态系统的功能（图
2
）。
图
2.
人类活动驱动因素通过影响物种丰富度和物种类型对生态系统产生影响。
a
，随着物种丰富度的下降，每失去一个物种，生态系统功能下降的幅度越来越大。
b-d
，特定人为驱动因素（
b
，食草物种的入侵，
c
，营养丰富，
d,
生境破碎化）对生态系统生产力的积极影响（蓝色箭头）或消极影响（红色箭头）的结构方程模型。虚线箭头表示间接影响，水平实心箭头表示直接影响，非水平实心箭头表示间接影响的组成关系。
从时间尺度看，人类活动对生物多样性的影响，并不能得到生态环境的即时反馈。由于时滞效应，多样性丧失的恶果往往在几十年后才得以显现。这意味着，大量的物种灭绝事件即将到来，只是目前尚未发生，我们称之为
“
灭绝债务
”
。当前，栖息地破碎化、全球气候变化已经产生了灭绝债务，延迟灭绝成了一种可悲且不可避免的灾难。尽管有些乐观派认为，我们可以通过恢复生境等方式来防止物种灭绝的悲剧发生，但生物多样性的丧失损失的不仅仅是物种数，更是特定的生态系统功能。在某些物种灭绝前，其具有的生态系统功能就已经消失了。
结合时空尺度考虑可以发现，空间和时间尺度较大时，生物多样性对生态系统功能的影响往往更强。这是因为在较大的尺度上，更可能出现空间保险效应和时间保险效应，从而增强生物多样性的性能（图
3
）。在较大的空间尺度上，物种有更多的机会占据对自身繁殖有利的空间，并通过物种循环和资源能量流动等方式与其他物种连接，形成稳定的生态系统网络，提供了空间保险。此外，在波动的环境中，虽然一个单一的物种不能始终长期提供生态系统功能，但多个物种或群落，可以通过时间生态位互补的方式平衡这种波动，提供了时间保险。而且，在较大的空间尺度和较长的时间尺度下，空间保险效应与时间保险效应的作用会进一步得到增强。一旦物种丧失，稳定的生态网络受到干扰，这种平衡便会大打折扣。
图
3.
时间和空间保险效应提高和稳定了生态系统生产力。第
1
行第
1
列代表了假设的植物物种在不同水平的土壤水分下的最高产量（红色代表干旱；蓝色代表湿润）。第
1
行中间和右边两图表示土壤湿度随时间和空间的变化而变化，此时，群落由特定条件下各自产量最高的物种主导。在这种情况下，由两个不同的物种（第
3
行）或许多物种（第
4
