После Дарвина известные биологи выдвинули гипотезу о том, что взаимосвязь между биологическим разнообразием и экосистемами функционирует.
Биоразнообразие и вопросы, связанные с его деградацией
Экосистемные услуги стимулируют беспрецедентные по своим масштабам наблюдательные, теоретические и экспериментальные исследования.
1. Наблюдательные исследования.
Может показаться, что наблюдательные исследования, сравнивающие один тип экосистемы с другим, или сравнение схожих типов экосистем в различных местах, могли бы обеспечить ответы на вопросы о воздействии видового богатства на экологические системные процессы.
Но эти исследования неизменно оказывались проблематичными. Например, такая экосистема, как тропический лес или прибрежное водно-болотное угодье может отличаться одно от другого не только по количеству видов, но и по составу физических и химических условий (типу почвы, уклону, количеству осадков или уровню питательных веществ).
2. Теоретические исследования.
Сравнение различных экологических систем может дать неясные результаты, потому что реакции на изменения в биоразнообразии нелегко отличить от ответов, вызванных факторами изменения в окружающей среде и других факторах.
Это возможно, хотя и трудно поддается статистическому контролю для таких случаев.
3. Экспериментальные исследования
Если они хорошо спланированы, то могут свести к минимуму факторы, которые мешают проведению наблюдений.
Эксперименты могут дать представление не только о взаимосвязи между биологическим разнообразием и экосистемами функционирующими, но также и о возможных механизмах, стоящих за ними.
Исследования на сегодняшний день охватывают широкий круг вопросов, начиная от экспериментов на открытом воздухе и испытаний в больших контролируемых лабораториях до экспериментов в горшках небольшого размера и испытаний в небольших лабораторных микроскопах.
Биоразнообразие и уровни функционирования экосистемы
В исследованиях была предпринята попытка рассмотреть два различных аспекта вопроса о связи биоразнообразия и функционирования экосистемы.
Во-первых, как обстоят дела с экосистемами и их функционированием, на которое влияют изменения в биологическом разнообразии, в частности, видовое богатство?
Во-вторых, какова динамика функционирование экосистемы, в частности, устойчивость и стабильность процессов, на которые влияют изменения в биоразнообразии?
Результаты многих недавно проведенных экспериментальных исследований
в Северной Америке и Европе показывают, что продуктивность экосистемы возрастает с увеличением видового богатства. Эти исследования варьируются от экспериментов на открытом воздухе до экспериментов, проводимые в камерах, теплицах или небольших контейнерах.
Наружные эксперименты показывают, что функционирование экосистемы уменьшается по мере того, как количество видов в сообществе уменьшается.
Спад в функционировании может быть особенно острым, когда количество видов мало, как, например, в большинстве управляемых видов экологической системы, включая пахотные земли или лесопосадки.
Кроме того, недавние экспериментальные исследования на пастбищах показали, что воздействие биоразнообразия на производство может зависеть от того, как оно влияет на него как по количеству присутствующих функциональных групп, так и по количеству присутствующих идентичных видов растений (т.е. на уровне сообщества).
Другие исследования показали, что потеря функциональных групп из пищевой цепи, или сокращение в пищевой промышленности количества видов на трофическую группу (производители, потребители, разлагатели) могут также вызывать ухудшение функционирования экосистемы.
Наконец, еще одно исследование выявило, что некоторые виды растений могут быть либо продуктивными, либо совсем не реагировать на изменения в многообразии сообщества, даже несмотря на то, что общая производительность сообщества в среднем ниже при более низком разнообразии.
Выводы
Исследования на растениях выявили, в частности, что снижение разнообразия растений приведет к снижению продуктивности. Были определены два возможных механизма для объяснения причин, по которым увеличение функционирования экосистемы связано с увеличением биоразнообразия.
Во-первых, это эффект выборки: когда в разнообразии видов, доступном в регионе, содержатся отдельные особи и виды, которые различаются по производительности и другому вкладу в функционирование экологических систем.
Во-вторых, эффект взаимодополняемости: это происходит, когда увеличение разнообразия приводит к увеличению числа видов, дополняющих друг друга, а не конкурирующих в использовании ресурсов. Этот эффект позволяет использовать более эффективно имеющиеся ресурсы.
