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美国明尼苏达草地多样性实验

/Cedar Creek Grassland Biodiversity Experiment/
条目作者刘晓娟

刘晓娟

最后更新 2024-08-10
浏览 178
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在美国明尼苏达州雪松溪(Cedar Creek)自然历史保护区内开展的研究植物物种多样性、功能多样性和谱系多样性对生态系统食物网结构、群落动态和生态系统功能影响及其内在机制的实验。

英文名称
Cedar Creek Grassland Biodiversity Experiment
所属学科
生态学

Cedar Creek保护区始建于1942年,1977年加入美国生态实验保护区联盟,1988年被美国科学基金委列为长期生态研究基地。美国生态学家G.D.蒂尔曼等于1994年在保护区内建立了Cedar Creek草地多样性实验。

实验地共有168个样方,每个样方面积为9米×9米。这些样方设置了不同的物种多样性水平,包含1、2、4、8、16种。种植植株都随机取自含18个植物物种的种库,其中C4、C3、豆科植物和非豆科草本各4种,木本植物2种。多样性水平从低到高对应的重复样方数分别为39、35、29、30、35,这使得除植物外,研究多样性对草食性、寄生和捕食性昆虫的影响及额外的添加实验成为可能。从1996年开始,每年都进行植物、昆虫丰富度和多度的调查,并收获地上生物量。此外,也定期调查根系生物量、土壤碳氮含量、氮矿化速率、光辐射、入侵植物生物量、土壤微生物多度和丰富度、植物氮吸收过程。

历时12年的长期连续数据表明:①多样性能够促进群落生产力,且影响的饱和度随着时间有所下降。种间互补效应和依赖于多样性的生态系统反馈作用随时间逐渐累积,使得高多样性物种组合在早期表现出功能冗余,而随时间增加功能则变得独特。这说明生态系统多样性的丧失会给其功能带来显著的负影响。②植物生物量的产量随多样性的增加而增加,主要是由于种间互补效应,而非选择效应。③物种多样性减少对生态系统功能的影响程度不亚于人类活动和环境变化的影响,如氮元素、水、二氧化碳、草食作用、干旱或火烧等的变化。④植物多样性也增加了草食昆虫多样性,并且这种作用累积到了更高营养级的捕食和寄生昆虫群落。⑤植物多样性高的群落内,种内个体间距加大,叶片真菌传播受限,使得叶片真菌多度降低。⑥当多样性逐渐增加时,群落抵御入侵的能力也会随之增强。⑦多样性促进了生态系统整体的稳定性,但降低了单个物种的稳定性。

  • TILMAN D, KNOPS J, WEDIN D, et al.The influence of functional diversity and composition on ecosystem processes.Science,1997,277:1300-1302.
  • TILMAN D, REICH P B, KNOPS J, et al.Diversity and productivity in a long-term grassland experiment.Science,2001,294:843-845.

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