改進氣候變化對生態系統影響的預測

氣候變化將改變我們的生態系統。研究者們試圖利用生態模式來預測我們將面臨何種變化。然而，迄今為止，這些預測都不夠準確。一個由德國亥姆霍茲環境研究中心（UFZ）和綜合生物多樣性研究中心（iDiv）的研究人員組成的研究團隊就如何改進這些模式的預測能力進行了研究，並提出建議，相關成果發表在最新一期的《自然》雜誌。

氣候變化將不可避免地對地球的生態系統產生深遠的影響。但是生態系統將如何反應和適應，這一點尚不清楚。「迄今為止，我們仍然無法充分確定未來生態系統將由什麼樣的物種組成，我們也不清楚未來生態系統對人類的功能和服務將如何發生變化，」 來自UFZ的Karin Johst博士說，「這是因為當前的生態模式通常都沒有將重要的生物過程和機制納入其中：迄今為止，在我們所審核過的所有研究之中，僅有23%的研究考慮到了生物機制。」

為此，該研究團隊確認了未來「基於過程」的生態模式應包含的六個關鍵生物機制，以改進這些模式的預測能力。「第一項關鍵機制涉及物種擴散，即當環境條件發生變化時，物種是否能夠找到新的、更好的棲息地。在能找到的前提下，找到的速度有多快，」另一名參與該項研究的UFZ科學家Guy Pe er博士解釋道，「但是，僅有擴散能力是不夠的：還須考慮第二項關鍵機制，即是與其他物種的相互作用。舉例來說，如果一隻蝴蝶依靠一種特定的寄主植物來產卵，但是這種植物尚未抵達新的棲息地，蝴蝶便無法在新的棲息地存活下去。除非第三項關鍵機制，進化，開始起作用：在一些很罕見的案例中，蝴蝶可能能夠適應另一種寄主植物。」

氣候變化不僅會引起溫度的上升，而且還會造成其他方面的影響，例如降雨的波動以及乾旱的加劇。這些會影響到物種的生命周期或是它們所能生產的後代數量（第四項關鍵機制：繁殖統計）；這些因素還可能影響能量收支，舉例來說，是否需要更多的能量來調節體溫或是找到越來越稀缺的食物源（第五項關鍵機制：生理學）。最後，環境條件的改變（第六項關鍵機制：非生物環境），例如溫度、濕度以及養分的有效性，對不同物種的影響也不相同。

「我們知道有一些生物機制在確定物種如何應對氣候變化方面發揮著巨大的作用，因此，如果我們想要預測未來生物多樣性的變化，那麼我們就需要搭建模式，將影響最為重要的生物機制納入其中。生態系統有著非常複雜的結構，其功能取決於非生物環境條件與生物過程和機制的相互作用。未來的模式將這些關鍵機制包括進去，便可在理解這一相互作用方面取得突破性的成果，還能在氣候變化如何影響生態系統以及此種影響如何改變其功能和服務方面做出更準確的預測。這是減緩有害影響的關鍵一步。」一項近期發表在Science期刊的研究的領導者，美國康涅狄格大學的Mark C. Urban教授指出。

研究人員同時指出，在此方面還有很長的路要走，因為缺乏支持此類基於過程的高端模式的輸入資料。當前的資料搜集僅限於用來監測氣候變化的生態影響，例如本地物種的滅絕或是外來物種的侵入。但是此類資料並未涵蓋研究者們所確認的上述六大關鍵機制，因此無法用於改進模式。此外，由於全球物種種類超過870萬，搜集必要的生物信息是一項非常艱巨的任務。「我們最大的挑戰是確定哪些物種需要集中關注，哪些地區需要我們分配資源，」Urban說，「在這一點上我們處於分診台的階段。我們的資源有限，而門口的病人排起了長隊。」

研究者們認為，為了縮小知識上的關鍵差距，提高生態模式的準確性和預測能力，需要全球共同協作，以搜集必要的生態資料，還需並行開發基於過程的此類模式。這兩點非常急迫。

Pe er認為，「可以從氣候模式的開發中學到一些經驗。在過去數十年間，氣候模式採用了更先進的工具，並應用了在全球範圍內搜集、協調並共享的詳細信息，推動了氣候研究的進步，改進了氣候預測，」。

更好地了解物種和生態系統是如何應對全球變化的，我們便能從生態和經濟方面採取更有意義的保護措施，維繫生態系統的功能，而這正是我們賴以生存的基礎。

（責任編輯：吳鵬）

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