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《Ecography》综述：城市生物多样性如何促进生态系统功能

本综述由美国地质调查局（U.S. Geological Survey）国家气候适应科学中心的Sarah R. Weiskopf领衔，联合美国农业部林务局（USDA Forest Service）、明尼苏达大学（University of Minnesota）等机构的研究者共同完成，于2024年5月29日发表在期刊《Ecography》上。论文题为《Biodiversity promotes urban ecosystem functioning》，旨在系统评估城市生态系统中生物多样性与生态系统功能（Biodiversity-Ecosystem Functioning, BEF）的关系，并探讨其管理意义。

核心观点1：城市BEF关系总体呈正向趋势，但存在功能差异

通过对70项研究（涵盖220组BEF关系）的梳理，作者发现城市生态系统中，生物多样性对生态系统功能的促进作用（51.8%）显著高于抑制作用（8.2%）。其中，传粉（pollination）和养分循环与保留（nutrient cycling and retention）的功能正向关系最显著（传粉：82.4%正向，仅5.9%负向；养分循环：51.8%正向，5.4%负向）。相比之下，生物量生产与储存（biomass production and storage）的正负关系比例相近（41.2%正向 vs. 23.5%负向），可能源于城市植被的人工管理干扰了自然竞争机制。

支持证据：
- 芝加哥城市花园实验显示，传粉者多样性（如蜜蜂、甲虫）通过功能互补性（complementarity）提升植物群落整体授粉效率（Lowenstein et al. 2015）。
- 城市绿地中无脊椎动物（如节肢动物）多样性加速落叶分解（Tresch et al. 2019），但入侵蚁种（如Tetramorium sp. E）可能逆转这一关系（Youngsteadt et al. 2015）。

核心观点2：城市BEF关系的驱动机制与非城市系统不同

城市生态系统的独特性（如物种组成人为控制、化学输入频繁）导致其BEF机制区别于自然系统：
1. 互补性效应削弱：自然系统中物种通过生态位分化（niche differentiation）减少竞争，而城市植物群落多为人工配置的“新组合”（novel communities），可能缺乏协同进化历史（Wilsey et al. 2009）。
2. 选择效应（selection effects）复杂化：若优势种（如观赏植物）的功能贡献较低，多样性对生产力的提升作用可能被削弱（Pesola et al. 2017）。
3. 非生物干扰显著：化肥使用虽短期内提高生产力，但长期降低多样性，导致空间尺度上高生产力区域反而多样性低（Isbell et al. 2013）。

典型案例：
- 米兰城市森林中，人工疏伐导致少数优势树种主导，生物量与多样性呈负相关（Pesola et al. 2017）。
- 绿色屋顶（green roof）实验证明，植物多样性通过生长物候互补性增强水分截留（Lundholm et al. 2010），但短期研究可能掩盖这一效应（Johnson et al. 2016）。

核心观点3：研究空白与未来方向

当前城市BEF研究存在四大局限：
1. 时空尺度不足：89%研究空间范围小于1平方公里，75%仅覆盖单一城市；时间上仅1项研究超过5年，难以评估长期稳定性。
2. 功能单一性：多数研究关注单一功能，忽视多功能性（multifunctionality）需求。例如，土壤生物多样性可同步提升碳储存、养分循环等多功能（Fan et al. 2023）。
3. 类群偏倚：75%研究集中于植物和无脊椎动物，脊椎动物（如鸟类）的生态功能极少被探讨。
4. 机制解析缺乏：仅23%研究为实验设计，且很少区分互补性效应与选择效应。

核心观点4：城市管理需兼顾生物多样性与功能协同

作者提出三点管理建议：
1. 多样性指标多元化：除物种丰富度（species richness）外，需纳入功能多样性（functional diversity）和均匀度（evenness）。例如，大小树种混栽可提升碳储存效率（Schmitt-Harsh et al. 2013）。
2. 景观镶嵌策略：通过街区尺度种植单一树种、城市尺度保持树种多样性，平衡维护成本与生态系统稳定性（Morgenroth et al. 2016）。
3. 社会公平考量：低收入社区常缺乏绿地生物多样性，需政策倾斜以保障生态服务公平性（Schell et al. 2020）。

论文价值与意义

本综述首次系统整合了城市BEF关系的证据链，揭示了人工管理对生态机制的干扰特性，为“可持续城市”规划提供了理论框架。其科学价值在于：
1. 理论层面：提出城市BEF的“人为干扰-功能响应”模型，补充了传统生态学理论在城市场景的适用性。
2. 实践层面：指出通过优化植物配置、控制入侵种、延长监测周期等措施，可最大化城市绿地的生态服务功能。

亮点：
- 突破性地比较了城市与非城市BEF关系的差异（如传粉功能正向比例更高）。
- 提出“时空选择效应”（temporal and spatial selection effects）在城市管理中的应用潜力，例如通过轮换种植稳定长期功能。