百歐博偉生物：保險假說認為生物多樣性可以提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，受到了廣泛的研究和政治關(guān)注。最近的實驗表明，氣候變化會影響植物多樣性如何影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，但迄今為止獲得的生物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系的大多數(shù)證據(jù)來自在有限的氣候條件下進行的當(dāng)?shù)匮芯?。在這里，我們研究了氣候如何調(diào)節(jié)全球植物（分類和功能）多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的關(guān)系。為此，我們將14年來對植物生物量的時間遙感測量與對除南極洲外所有大陸123個旱地生態(tài)系統(tǒng)多樣性的實地調(diào)查相結(jié)合。
在廣泛的氣候和土壤條件、植物物種庫和位置中，我們能夠解釋73%的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性變化，以時間平均生物量與SD的比率來衡量。植物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的積極作用與氣候和土壤因素一樣重要。然而，我們也發(fā)現(xiàn)，在我們的全球干旱梯度中，生物多樣性-生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定關(guān)系對氣候有著強烈的依賴性。我們的研究結(jié)果表明，在低干旱水平下，葉片性狀的多樣性可能會推動生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，而在所評估的最干旱條件下，物種豐富度可能會發(fā)揮更大的穩(wěn)定作用。我們的研究強調(diào)，為了最大限度地減少與植物生物量相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的時間傳遞變化，應(yīng)分別在低干旱和高干旱條件下特別促進功能和分類植物多樣性。
植物群落生物量隨時間的穩(wěn)定性，定義為時間平均值與SD的比率，是一種基本的生態(tài)系統(tǒng)特性。確保穩(wěn)定提供與植物生物量有關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)（如糧食、飼料、碳固存、土壤肥力）是當(dāng)前氣候變化下一個緊迫的社會生態(tài)問題。因此，保險假說預(yù)測的生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的積極關(guān)系，也被稱為組合效應(yīng)，已經(jīng)獲得了足夠的研究關(guān)注，并指導(dǎo)了全球政治努力[例如，生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺]。
生物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系的大多數(shù)證據(jù)來自當(dāng)?shù)匾?guī)模的實驗，其中包括的物種是從一個小水池中隨機選擇的，穩(wěn)定性是在有限的環(huán)境條件下評估的。生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性可能以復(fù)雜和多維的方式對氣候變化做出反應(yīng)，最近的實驗表明，氣候條件的變化影響了植物多樣性的穩(wěn)定作用。例如，在雪松溪的12個多年實驗中，當(dāng)?shù)刂参镂锓N豐富度隨干旱而下降，與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的類似下降有關(guān)。為了評估氣候變化如何影響生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，地方規(guī)模的實驗和建模工作應(yīng)與評估位于各種氣候條件和物種庫中的“現(xiàn)實世界”生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系相補充。
除了物種豐富度之外，優(yōu)勢物種的功能特性和多樣性也可能影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。優(yōu)勢植物物種如果能很好地適應(yīng)資源可用性的環(huán)境波動，可能會影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。例如，地中海植被通常以中等高度的植物物種為主，這些植物具有較低的生長率和特定的葉面積（SLA），能夠抵御氣候波動。光合途徑的優(yōu)勢也很重要，因為C4物種比C3物種具有更高的水分利用效率，并且它們的生產(chǎn)力可能表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性，特別是在水分有限的系統(tǒng)中?；蛘?，植物功能多樣性（即植物群落內(nèi)功能性狀值的分散）已被證明通過資源利用中的物種互補性對歐洲森林和草原的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生了積極影響，而增加功能多樣性可以促進地中海旱地生態(tài)系統(tǒng)對干旱的抵抗。因此，評估氣候條件和植物多樣性的多個方面之間的相互作用，可以揭示世界各地陸地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的最終決定因素。
在區(qū)域和全球范圍內(nèi)監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性需要隨著時間的推移對植物生物量進行大規(guī)模測量?；谛l(wèi)星的地上生物量時間序列[例如，歸一化差異植被指數(shù)（NDVI）]已被用于推斷大時空尺度上的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。為了評估生物多樣性在大環(huán)境梯度下作為生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性驅(qū)動因素的作用，還需要對植物多樣性的多個方面進行實地測量。歐洲規(guī)模的區(qū)域研究已經(jīng)通過將NDVI測量與實地植被調(diào)查相結(jié)合來評估生物多樣性-穩(wěn)定性關(guān)系。通過評估全球環(huán)境梯度之間的這種關(guān)系，可以提供一般的見解，幫助土地管理者在不同的氣候變化情景下預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。盡管如此，尚未進行這樣的全球評估。
在這里，我們評估了在全球范圍內(nèi)，更大的植物多樣性是否與更大的生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有關(guān)，以及氣候是否介導(dǎo)了這種關(guān)系。為此，我們對來自六大洲的123個旱地生態(tài)系統(tǒng)進行了植物多樣性實地調(diào)查，并對生產(chǎn)力和氣候數(shù)據(jù)進行了遙感估計。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性在旱地等動態(tài)系統(tǒng)中至關(guān)重要，旱地的關(guān)鍵資源（水）隨時間波動很大。旱地約占地球陸地表面的45%，氣候變化預(yù)測的干旱度增加可能會危及與植物生物量相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的提供。我們研究了一組關(guān)鍵的空間、氣候、土壤和植物多樣性變量，我們假設(shè)這些變量可能在全球范圍內(nèi)調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其兩個組成部分（平均時間植物生物量和SD）。具體而言，我們使用多元回歸模型評估了干旱和植物（分類和功能）多樣性對旱地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的交互影響，并使用結(jié)構(gòu)方程模型探索了直接和間接干旱途徑。
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