全球人类对生物多样性的影响

2025-06-22 16:38来源:本站

  生物多样性变化对人类社会从本地到全球范围构成了关键威胁,强调了迫切需要了解人类压力之间的复杂关系及其对生态系统的影响。人类压力在五种主要类型中进行了广泛分类:土地使用变化,资源剥削,污染,气候变化和入侵物种6-可以在本地增强或减少物种多样性。至关重要的是,通过影响局部尺度的生物多样性,人类压力的影响类似地影响了更广泛的空间尺度社区之间的生物多样性模式。这包括在一个地区生物群落之间物种组成的转变,以及社区之间相似性(分别均质化和分化)之间的相似性增加和下降。

  尽管数十年来积累了人类对生物群落的影响的证据,但人类世中的生物多样性轨迹仍不清楚,综合的尝试却产生了局部多样性的混合和争论的结果7,8,9,10,11,12和跨太空中的社区组成4,5,13,​​13,14。理解和推广人类压力对生物多样性的影响及其如何被关键因素(例如空间尺度或压力类型)介导的如何介导,这仍然是一个重大挑战。如果我们要了解为防止进一步损失和当代生物多样性的变化而采取的措施是否成功,并深入了解适当的策略以监测缓解行动的成功,那么此类信息至关重要。

  至关重要的是,以前试图概括生物多样性变化的研究迄今已忽略了两个关键要素。首先,过去的大多数研究都使用单个时间序列来研究整个时间的生物多样性变化,而与参考控制的结果没有对比。其次,以前的研究很少在局部多样性变化与跨空间多样性变化的变化之间有所区别。不幸的是,整合了这些元素的研究通常仅限于某种类型的压力或特定的生物群体15,16,17,18,19。因此,我们缺乏对人类压力对生态系统的影响的概括,以及我们对生物多样性变化的不同维度的理解仍然不完整。因此,我们的能力有限,无法解开其基本驱动因素。鉴于生物多样性的多方面以及多个驱动因素,生物和空间尺度,目前缺乏合成的理解和对人类压力对生物社区的一般影响的归因,这阻碍了适当的行动和缓解策略20,21。

  在这里,我们编译并分析了一个大型数据集,以评估人类压力对生物多样性,系统对比的影响与参考社区的影响。我们首先确定了社区同质化的全球趋势,然后确定了社区组成和当地多样性变化的相关转变。我们通过荟萃分析对基于距离的无约束定序图的荟萃分析进行了研究,该图广泛用于评估人类压力对社区组成的个人和案例特异性影响。我们从这些顺序图中手动和系统地提取数据点,这些点代表了个别生物群落的组成(补充信息第1节)。这个元分析框架,首先由参考文献引入。22,使我们能够区分同质性的变化和与人类压力有关的生物群落组成的变化。与以前的研究大多仅限于生物监测时间序列相比,我们专注于直接影响研究,考虑到最主要的人为压力中的任何一个:土地利用变化,资源剥削,污染,气候变化和侵入性物种1,6。对于包括每项研究,我们将受影响的社区与参考(控制)方案进行了比较。与单个生物多样性时间序列相反,这可以直接量化和比较人类压力的影响23。在纳入的研究中,有32%是实验性的,直接操纵人的压力以进行参考控制,而其余68%的研究则在成对观察方法中进行了这种影响比较。

  为了研究人类对跨空间社区多样性的影响,我们收集了3,667个个人比较,其中涉及49,401个参考社区和48,382个受影响的社区,来自2,133项已发表的研究。该全球数据集包括所有主要的生物群(包括植物,四足动物,鱼类,昆虫,微生物和真菌),并代表了地球主要生物群(海洋,淡水和陆生)。我们集中并量化了与五个主要的人类压力相关的变化,这些变化是从局部到全局的几个空间量表(图1和扩展数据图1)。对于每次比较,我们计算了对数响应比,即对对数的影响与参考值的对数转换比,用于生物多样性变化的不同组成部分。首先,我们评估了不同受影响的位点是否与参考位点更相似或不同(同质性:LRR同质性)。然后,我们研究了受影响位点和参考位点之间物种组成的变化(组成移位:LRR移位)。这样做,我们以标准化的方式量化了跨空间不同生物多样性的不同维度的相对变化。此外,我们将局部多样性的变化计算为局部多样性的对数响应比率(LRR局部多样性)。我们使用混合线性模型来估计这些变化的大小和重要性,并测试了四组因子对它们变化的影响:生物群体,人体压力,生物体和空间尺度。

  与普遍的预期相反,我们没有发现响应人类压力的系统生物均质化的证据(图2A)。同质性的总体对数响应比率接近零,但负数为负,这表明生物分化(LRR同质性= -0.062,95%置信区间(CI)= -0.012至-0.113)。尽管长期占据了人类压力下社区的生物同质化理论24,但最近的案例研究表明,可以定期观察到生物分化14。我们详尽的荟萃分析概括了这一观察结果,表明在所有已发表的研究中,人类压力的平均影响是生物分化。然而,至关重要的是,我们发现空间量表显着介导了人类压力对社区均匀性的影响(χ2= 10.8,p = 0.029),从广泛的环境中表明,这两种现象(生物同质化和差异化)都是广泛的。具体而言,人类的压力倾向于在较大的尺度(正LRR均匀性;图2A)下匀浆,并以较小的尺度(负LRR同质性)区分它们。大规模的生物均质化报告通常与物种的重新分布以及促进其长距离分布的促进作用是13,25,25,26,27,28,29。本地研究表明,生物分化的事实可以通过更精细的抽样谷物和在小空间尺度上更好地表征社区来解释,这可以使生物分化更明显14,30。此外,众所周知的距离 - 降低性关系表明,在空间上更接近的社区平均比在较大尺度上更容易出现分化。最后,随机作用和生态漂移可以促进生物分化32, 并且在当地影响研究中可能具有更重要的作用,在当地影响研究中,强大的压力可以通过大大减少个人数量来完全破坏社区的稳定。在我们的系统分析中,我们确实发现了对资源剥削的响应有显着的生物分化(LRR同质性= -0.117,95%CI = -0.197至-0.036)和污染(LRR同质性= -0.071,95%CI = -0.0.071,95%CI = -0.0.129至-129至−0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.bhornifie在短时间内以明显的方式,从而增加了社区大会中生态漂移的重要性。

  相比之下,根据普遍的预期,我们发现社区组成的响应(LRR偏移= 0.564,95%CI = 0.467至0.661)的幅度因BIOME的类型而变化(χ2= 12.3,p = 0.002),压力(χ2= 42.5 = 42.5,P <0.00,组,组,组合,组合26)p = 0.001)和空间尺度(χ2= 39.2,p <0.001)(图2B)。我们的分析明确表明,社区组成受到人类压力的影响。这种强烈的转变可以直接与一致地与栖息地的变化有关,从而通过环境过滤和利基过程以他人为代价使某些物种受益。值得注意的是,我们发现我们分析中包括所有五种类型的人类压力(土地利用变化,资源剥削,污染,气候变化和入侵物种)都显着转移了生物群落的组成(图2B)。在千年生态系统评估中清楚地发现了这五个无处不在的人类压力,许多研究表明,自从其出版以来,它们如何影响生物群落的组成28,33,34,35,36。我们的结果表明,这些人的压力系统地改变了社区的组成,并提供了对人类压力效应幅度的重要见解,这支持了以下观点:在尝试将曲线弯曲在生物多样性损失上时,所有人类的压力都需要考虑所有人类压力37。我们发现,栖息地的变化,最重要的是,污染对社区组成的转变具有特别强大的影响。然而,我们承认,对这两个人类压力的实验研究可能已经将参考对照与通常相对较高的治疗水平进行了比较(有关分层分析,请参见扩展数据图2-7,将实验与观察数据分开)。 而且,人类压力的排名可能是强烈的上下文和度量依赖性37。我们还显示了生物群之间组成的变化的显着差异。含有较小物种的微生物和真菌在其社区组成中的转变最高,而对哺乳动物,鱼类,两栖动物和爬行动物的影响不太明显。已经表明,相对于较大物种,较小的物种通常表现出更高的多样性,更短的寿命和更高的分散率,其社区组成率更高38,39。在这里,我们提供的证据表明,群体之间的这种差异直接反映在他们对人压力的反应的程度中。至于均质化,空间量表具有重要作用,并且随着所考虑的空间量表的减少,组成的变化变得越来越明显。同样,可以通过更好地检测较细的空间谷物来更好地检测稀有物种来解释该结果。但是,定向转移也是由新物种池在殖民几个受影响地点建立类似社区的能力的驱动,预计在较小的空间尺度上,这种社区的可能性更大。

  由于跨空间的社区多样性的变化可以与局部多样性的变化紧密相结合40,因此我们进一步研究了与人类压力有关的局部多样性的变化。我们提取了1,139个在参考和受影响社区之间的局部多样性(分类学丰富度)的比较(图1A)(图1A),用于727个出版物的子集,并为每次比较进行计算,该局部多样性(LRR局部多样性)的对数响应比率(LRR局部多样性)。总体而言,我们发现明确的证据表明,受人体压力影响的地点的局部多样性较低(LRR局部多样性= -0.181,95%CI = -0.291至-0.071;图3)。我们发现压力类型(χ2= 11.3,p = 0.023)和一组生物体(χ2= 41.7,p <0.001)显着影响了局部多样性的变化。与组成转移的结果相似,污染和栖息地变化是局部多样性丧失的最强驱动因素。以前的合成与我们对土地利用变化对当地生物多样性的影响16,41,42的影响一致。但是,与社区组成的转变相反,它是人类压力对局部多样性的最大负面影响的最大生物。我们推测,鉴于人口规模和局部灭绝风险之间存在内在的联系,脊椎动物种群中报告的当代下降可能是这些压力的表现。人类世的局部多样性的轨迹是激烈且长期存在的辩论7,8,9,10,12,44的主题。这些研究基于时间序列分析,通常缺乏影响 - 参考比较,可能受到站点数量和测量的准确性的限制45,并且必须基于足够的无效模型预期23。我们通过系统地比较受影响的站点与参考站点(即控制 - 影响力设计)来避免这些挑战。在这样的设计中 假定控制和受影响的站点集是可比的,两种处理之间的任何差异归因于受影响组相对于参考组的变化,这被认为是稳定的基线。尽管在某些情况下,这种方法可能比“在控制之后”(BACI)设计(BACI)设计不太敏感,该设计明确地说明了影响和参考组46之间的预先存在的差异,但它仍然是迄今为止最广泛使用的方法,是迄今为止最广泛的方法来衡量人类压力对生物学社区的真实和直接影响(与研究的95%相比,相比是一种互动的设计,并且是IMP上的设计,并且不仅是IMPS的设计),并且是IMP上的设计。从这种以影响为中心的角度来看,我们量化并回顾了人类压力对局部生物多样性的直接和不利影响。

  最后,我们的结果显示了局部多样性的变化与跨太空生物群落的组成和均质化的变化之间的联系。尽管从理论上预测了生物多样性的这些不同方面的相互依存关系40,但大规模整合很少见,因为许多研究仅针对一个组成部分。我们报告说,LRR同质性增加(图4A,B)和LRR偏移减少(图4C,D),LRR局部多样性的增加(χ2= 11.0,P <0.001和χ2= 42.0,P <0.001)。换句话说,物种的损失更大与组成和更分化的社区的更大变化有关。除少数例外,这种模式在生物群体,压力类型,生物体和空间尺度的类型中高度一致(图4B,D)。任何比较研究固有的,观察到的关系不允许我们推断因果关系,但是局部多样性,组成转移和均质化的变化之间的直接依赖性不仅符合理论预测,而且还证实了人类压力的不利影响及其对生物多样性的各个维度的有形后果。

  弯曲当代生物多样性丧失和变化的曲线是我们社会面临的最大挑战之一47,48。已经提出了雄心勃勃的目标来逆转生物多样性的变化,但仍广泛争论着对不同水平生物多样性的相互依赖影响的方向和幅度。特别是,将生物多样性的变化归因于基本驱动因素落后于21。通过系统地评估全球五个主要的人类压力如何影响生物多样性,我们定量地归因于影响社区与参考社区的生物多样性变化,从而整合了对当地多样性变化和社区组成变化的影响。我们的全面分析提供了有关人类对生物多样性影响的信号的知识状态的新的,高度详细的图片,因此是开发和评估未来保护策略的重要基准。

左文资讯声明:未经许可,不得转载。