解析木本-草本群落中生物多样性与生态系统功能之间的关系机制：促进作用的重要性

《Journal of Ecology》：Disentangling biodiversity–ecosystem functioning relationship mechanisms in woody-herbaceous communities: The importance of facilitation

植被形态学与生态系统功能的关联性在干旱区进行了验证。通过 Patagonian 灌丛-草本群落移除实验发现，混生群落单位面积年净初级生产力（ANPP）达最大值，其机制源于灌丛对草本植物的促进效应，而非单纯资源竞争。研究证实了最优模型，揭示了社区组装过程对功能的重要性，为生物多样性-生态系统功能（BEF）理论提供了新证据。

　　

摘要

1. 在混交的木本-草本群落中，生物形态共存的功能后果仍然是生物多样性-生态系统功能（BEF）框架内的一个关键问题。我们的目标是测试三种关于植被外貌与干旱地区生态系统功能之间关系的模型。此外，这些自然系统为我们提供了一个机会，可以厘清驱动生物量生产的生态机制，而这些机制在通过物种丰富度来替代随机组装的人工群落中的多样性时往往被过度简化了。
2. 我们在巴塔哥尼亚的灌木-草地草原上进行了一项基于野外实验的移除实验，创建了以单一生物形态（即草本或灌木）为主的实验群落，并将它们与混交群落进行了比较。我们在移除后的前5年内进行了三次调查，通过测量生长季节高峰期的绿色生物量来估算地上净初级生产力（ANPP；g·m^?2·year^?1）。此外，我们应用了Price方程的生态学改编版本，将ANPP的差异分解为能够揭示驱动响应机制的各个组成部分。
3. 我们发现：(i) 灌木与草本共存时，灌木的ANPP降低；(ii) 草本与灌木共存时，草本的ANPP增加；(iii) 生物形态的密度处于中等水平时，总ANPP达到最大值。
4. 我们的分析表明，生物形态的共存通过灌木对草本的正面影响来最大化ANPP，而不是通过更充分地利用有限资源（即水分）来实现。
5. 总结：在木本-草本群落中，生物形态优势与ANPP之间的关系仍然是一个未解决的问题。20多年前就提出了三种不同的模型，但这些模型至今仍未受到挑战。在这里，我们提供了支持最优模型的证据，该模型预测当草本和木本物种共同主导群落时，ANPP会更高。尽管BEF研究将生态位互补性视为解释这一现象的主要机制，但我们的结果表明，在巴塔哥尼亚灌木-草地草原的生态系统中，促进作用起着更为重要的作用。通过将群落组装过程纳入生态系统功能的研究中，我们提供了实证证据，证明正向相互作用对于混交木本-草本群落的生态功能至关重要。

利益冲突声明

不存在利益冲突。

同行评审

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数据可用性声明

支持本文研究结果的数据和代码已存档在Figshare仓库中，可访问：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.28120979（Nasta, Aguiar, & Graff, 2025）。