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气候变化与生态系统的威胁、机遇与解决方案

2020年1月27日，《英国皇家学会哲学会刊B辑：生命科学》

（PhilosophicalTransactionsoftheRoyalSocietyB:Biological

Sciences）发表题为《气候变化与生态系统：威胁、机遇与解决方案》

（ClimateChangeandEcosystems:Threats,Opportunitiesand

Solutions）的专刊，讨论了气候变化与生物圈之间的相互作用，探讨

了关于生态系统如何应对气候变化、如何增强生态系统适应力，以及

生态系统如何协助应对气候变化挑战的新颖观点，并确定了在21世纪

严峻的环境条件下维持生态系统的多样性、恢复性和健康性，所需要

的学术研究和业务实施的优先事项。专刊文章的内容主要来自于2018

年11月美国国家科学院与英国皇家学会联合主办的“气候变化与生态

系统论坛”。本文对专刊文章的主要内容予以介绍，以供参考。

1气候变化对生态系统的威胁与挑战自然生态系统的变化威胁着世

界范围内的生物多样性，并对全球粮食生产产生影响。专刊论文讨论

了气候变化对不同生态群落（陆地植物、海洋沉积物中的无脊椎动物、

陆地土壤微生物等）的生态系统特性（生物多样性、营养网或能量通

量、养分循环或物质通量）的影响。

长期以来生态学家一直在研究气候变化的模式、方向与速度，但

现在迫切需要将目前的理解扩展到气候变暖加速时突然变化的经验观

察。生态系统突然变化（ACES）是一种普遍存在且频率不断增加的突

变现象，其变化具有时间上的快速性和相对于驱动因素的快速性。题

为《气候变化、生态系统和突然变化:科学优先事项》（Climate

Change,EcosystemsandAbruptchange:SciencePriorities）的文

章，将气候变化与极端因素和生态系统突然发生且不可逆转的变化联

系起来。文章指出，从经验上很难观察到ACES，因为极端事件从本质

上讲是随机、很难预测的。尽管如此，作者还是敦促科学家将ACES对

气候变化的响应的监测、解释和预测作为研究重点。

提高对土壤微生物群落功能作用的理解的主要挑战是将气候变化

下其结构和功能的变化联系起来。为了应对这一挑战，需要对构成土

壤微生物群落抵御极端气候和从极端气候中恢复的能力的机制有新的

认识。题为《土壤微生物群落对极端气候的响应：抗性、弹性和向替

代状态的过渡》（SoilMicrobialCommunityResponsestoClimate

Extremes:Resistance,ResilienceandTransitionstoAlternative

States）的文章，考虑了极端气候和历史突发事件，综合了对地下生

态群落属性的当前理解，这些属性使地下生态群落具有抵抗力、弹性

或对极端气候的脆弱性。文章重点介绍了研究挑战，探讨如何增进外

界对土壤微生物群落对极端气候的抵抗力和复原力以及它们向替代状

态过渡的脆弱性理解。虽然对地下生态群落在慢性压力下的反应已了

解得很清楚，但作者认为地下生态群落对气候极端事件的响应及其应

对突然的生态变化的潜力是应解决的关键知识缺口。

生态群落的复原力需要长期视角，以增进对生态群落对变化的反

应的理解。题为《如果树木被烧毁，森林会消失吗？温带森林的历史

动态有助于制定管理战略》（IftheTreesBurn,istheForestLost?

PastDynamicsinTemperateForestsHelpInformManagement

Strategies）的文章，利用北半球和南半球温带森林的花粉与木炭的古

环境记录来考虑火在改变林木种类组成中的作用。研究发现，森林物

种组成对变化的火势的适应力或脆弱性取决于多种当地因素，包括气

候、土壤条件与历史遗产；在某些情况下，极端事件与生物物理反馈

相结合，可能导致由长寿物种组成的生态系统对单个火灾事件的响应

完全改变。在第四纪晚期，温带森林同时经历了长期的稳定和突变，

以应对气候变化和人类活动，因此需要对特定位置的稳定性与不平衡

性加以研究，以预测在全新世及其以后前所未有的升温速度下未来的

生态情景。这项工作强调