《Nature》黑暗多样性揭示全球自然植被的 impoverishment：对生物多样性保护的关键意义

《Nature》：Global impoverishment of natural vegetation revealed by dark diversity

为探究人类活动对自然植被生物多样性的影响，研究人员开展 “Global impoverishment of natural vegetation revealed by dark diversity” 的研究。通过分析全球 5415 个采样点数据，发现当地植物多样性与周边人类活动呈负相关。该研究成果发表在《Nature》上，为我们理解人类活动与自然植被生物多样性的关系提供了全新的视角。

　　

在地球的生态画卷中，生物多样性无疑是最为绚烂且至关重要的色彩。它不仅支撑着生态系统的稳定运转，还为人类社会提供了数之不尽的福祉，从清新的空气、洁净的水源，到丰富的食物、多样的药物资源等 。然而，近年来，人类活动如同一只无形却有力的大手，肆意地破坏着这幅画卷，致使生物多样性急剧下降。大量物种从地球上消失，生态平衡被打破，这一现象引起了全球科学界的高度关注。

以往研究虽已证实人类活动对生态系统有着直接的负面影响，比如森林被砍伐变成城市用地，草地被开垦为农田，这些都导致了生物多样性的显著减少。但对于那些未被直接开发的自然植被区域，人类活动的影响究竟如何，科学界一直缺乏确凿的实证。部分研究尝试对比保护区内外的生物多样性，却未能发现明显差异，可这并不意味着这些区域的生物多样性没有下降，只是可能被各种复杂因素所掩盖。在这样的背景下，探究人类活动对自然植被生物多样性的影响迫在眉睫，它关乎着生态系统的未来走向，也影响着人类社会的可持续发展。

为了揭开这一谜题，来自全球多地科研机构的研究人员组成了 DarkDivNet 全球合作研究网络，共同开展了一项名为 “Global impoverishment of natural vegetation revealed by dark diversity” 的研究 。该研究成果发表在《Nature》上，为我们理解人类活动与自然植被生物多样性的关系提供了全新的视角。

研究人员采用了一系列严谨且科学的研究方法。首先，他们在全球范围内选取了 119 个区域，在这些区域中确定了 5415 个采样点，每个采样点为 100 m²的自然或半自然植被区域 。通过详细记录每个采样点的维管束植物物种，评估 α 多样性（Alpha diversity，指特定地点的物种数量）。为了估算黑暗多样性（Dark diversity，即生态适宜但在某一地点缺失的物种），研究人员运用了基于物种共现的模糊集方法，借助 R 软件中的 DarkDiv 程序包，根据物种在区域内其他地点的共现情况，计算出每个缺失物种属于该采样点黑暗多样性的概率。此外，研究人员利用人类足迹指数（Human Footprint Index）衡量周边地区的人类活动强度，该指数涵盖了人口密度、基础设施建设等多个方面 。同时，为控制自然因素对生物多样性的影响，他们还纳入了气候、土壤和地形等环境变量，并通过主成分分析（PCA）进行综合处理。

下面来看具体的研究结果：

• 黑暗多样性与群落完整性的量化：研究发现，所有区域采样点的群落完整性（Community completeness，指一个地区所有适宜物种中实际存在于某一地点的比例）中位数为 25% ，这表明大量适宜物种虽存在于周边地区，但在采样点却缺失，黑暗多样性普遍较高。通过变异分解分析，研究人员发现群落完整性能够解释 α 多样性 33% 的变异，而 γ 多样性（Gamma diversity，指周边地区所有物种的总数）对 α 多样性的解释力最强，达到 52%，β 多样性（Beta diversity，描述群落组成沿环境梯度的变化）解释了 14% 的变异 。这说明群落完整性对 α 多样性有着重要影响，如果人类活动降低了群落完整性，将会显著影响 α 多样性。

• 人类活动与群落完整性的关系：研究人员通过构建一系列线性模型，分析了各种生物多样性指标与人类足迹指数之间的关系。结果显示，人类足迹指数与群落完整性呈现出显著的负线性关系 。在人类足迹指数最低的采样区域，平均有 35% 的适宜植物物种存在于 100 m²的采样点中，而在人类影响高的区域，这一比例降至不到 20% 。进一步分析发现，人类足迹指数的多个组成部分，如人口密度、电力基础设施、铁路、公路、建成环境和农田等，都与群落完整性呈负相关，不过牧场是个例外，长期适度的人类活动，如放牧、文化焚烧和割草等，反而促进了半自然草原的生物多样性。

• 其他相关发现：研究还表明，区域内特定地点物种池的周转率（structured beta diversity）与人类足迹指数呈显著正相关 。此外，通过多种稳健性检验，如考虑不同的采样尺度、排除外来或稀有物种、纳入仅记录木本物种的区域以及考虑区域森林覆盖率等，研究人员发现人类活动对群落完整性的负面影响依然存在。

在研究结论与讨论部分，此次全球规模的研究揭示了人类活动与相对自然植被中当地植物多样性之间存在全球一致的负相关关系 。这一发现令人担忧，因为植物作为陆地生态系统的基础，其多样性的降低会影响整个生态系统的功能 。群落完整性的降低意味着许多适宜物种无法在合适的地点生存，这可能导致生态系统的某些重要功能缺失。研究还指出，人类活动的负面影响在数百公里的尺度上最为明显，这意味着生物多样性在远离人类基础设施的自然生态系统中也受到了影响 。因此，在制定保护行动和土地利用规划时，不能仅仅关注某一地点的 α 多样性，还应充分考虑更广泛的区域背景 。黑暗多样性概念为评估群落模式和解释潜在过程提供了一个以物种为导向的工具包，有助于保护生物学家、土地管理者和政策制定者更好地理解生物多样性，从而制定出更有效的保护策略，防止生物多样性的进一步丧失 。同时，黑暗多样性也为生态恢复提供了方向，因为它指明了哪些缺失的物种仍在区域内存在，为生态修复提供了潜在的目标 。

综上所述，该研究成果对于我们认识人类活动对自然植被生物多样性的影响具有重要意义，为未来的生态保护和可持续发展提供了关键的科学依据。它警示着我们，必须重视人类活动对自然生态的影响，采取积极有效的措施来保护生物多样性，维护地球生态平衡。