Nature、Science、Cell系列上大尺度生物多样性研究精选2~260105-0111
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文献1
1.信息
标题：Critical thresholds for co-benefits of carbon accumulation and biodiversity conservation under global nitrogen enrichment 在全球氮浓缩下碳积累与生物多样性保护的共益临界阈值
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-025-68090-9
期刊：Nature Communications
2.摘要
全球氮（N）富集促进土壤有机碳（SOC）的积累，但常常导致植物和土壤微生物的生物多样性丧失，这成为实现碳积累与生物多样性保护共益的关键挑战。生物多样性对 SOC 积累的贡献程度，以及在氮肥富集下如何缓解这些权衡，仍不十分明了。本文对 N 富集实验进行了全球荟萃分析，涵盖 275 项研究中的 2141 条观测，以评估植物、细菌和真菌多样性对 SOC 积累的贡献，并确定相关的生态阈值。我们的发现表明，生物多样性，尤其是植物群落，是 SOC 积累的最重要因素。我们识别出三种不同的 N 阈值，其生态反应各异：生物多样性丧失在 50 kg N ha⁻¹ yr⁻¹时加速，土壤退化在 200 kg N ha⁻¹ yr⁻¹时持续，SOC 积累在此点之后下降。鉴于细菌、真菌和植物多样性对 SOC 的促进作用分别在 50、67 和 74 kg N ha⁻¹ yr⁻¹时减弱甚至逆转，我们建议将施肥限制在约 50 kg N ha⁻¹ yr⁻¹，这样生物多样性丧失与氮富集下 SOC 积累之间的权衡可能最小化。
3.图表
文献2
1.信息
标题：Geographic distribution of nematodes in the Atacama is associated with elevation, climate gradients and parthenogenesis 阿塔卡马线虫的地理分布与海拔、气候梯度和孤雌生殖有关
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67117-5
期刊：Nature Communications
2.摘要
土壤生态系统对于支持生命至关重要，但关于其生物多样性及其在极端环境中的分布知之甚少。阿塔卡马沙漠是地球上最干燥的非极地沙漠，水资源稀缺，盐度高，水体富含金属，为大多数生物创造了挑战性环境。地面上生物已有部分记录，但其土壤研究仍然不足。我们展示了土壤线虫——一类丰富多样的无脊椎动物——在阿塔卡马地区，在遗传、分类、群落和生命周期等多个生物学层面上展现出独特的生物多样性模式。对沙丘系统、高海拔山脉、盐湖、河谷和雾绿洲的调查揭示了每个栖息地中独特的组合。我们发现无性分类单元在高海拔地区更为常见，这与地理上的孤雌生殖模式相符。属的丰富度呈纬度梯度，并随降水增加而增加。这些结果表明，即使在极端的陆地环境中，稳定的土壤群落依然可以持续存在。然而，简化的土壤食物网证据表明其易受进一步环境变化的影响。我们的发现为干旱生态系统中塑造生物多样性的机制提供了新的见解，并可为预测全球气候驱动干旱下土壤韧性提供参考。
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文献3
1.信息
标题：Landscape effects on global soil pathogenic fungal diversity across spatial scales 景观对全球土壤致病真菌多样性在不同空间尺度上的影响
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67929-5
期刊：Nature Communications
2.摘要
越来越多的证据表明，除了局部环境因素外，加速土地利用变化对景观层面因素的影响还能塑造土壤致病真菌多样性。然而，这些模式的全球代表性仍不明确。本研究，我们评估全球511个土壤样本中的致病真菌多样性如何响应景观因素，包括基于八项景观指标的景观复杂性指数，以及六个空间尺度（即从抽样坐标出发250米至10,000米半径的周边景观）。我们发现，虽然土壤变量解释了超过一半的变异，但致病真菌α多样性随景观复杂性和作物覆盖比例增加而增加，但随着草和树木覆盖比例减少，合计解释了总方差的23.4%。景观因素对β多样性的影响较弱，解释了13.0%的方差。在不同空间尺度上，草原生态系统对景观变量的响应比森林生态系统更强烈。景观因素对根相关真菌的相对贡献高于叶片/果实/种子相关真菌。我们的结果强调了局部因素的重要性以及景观模式在塑造全球土壤致病真菌分布中的互补作用，强调了生态系统和真菌功能群中尺度依赖效应。
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文献4
1.信息
标题：Energy and biomass distribution in soil food webs of temperate and tropical forests 温带和热带森林土壤食物网中的能源与生物量分布
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-025-68083-8
期刊：Nature Communications
2.摘要
土壤食物网将大部分能量引导到陆地生态系统中。温带和热带森林拥有不同的土壤无脊椎动物群落，但因此这些主要生物群落在土壤食物网结构和功能的差异仍不清楚。在这里，我们计算能量通量，以探索从南部针叶林到热带雨林的森林生态系统中，微型、中型和大型动物群中生物量和能量分布的通用模式。热带土壤食物网的动物生物量要么比温带地区更大（季风森林）要么更小（雨林），但能量通量始终更高，大型生物（大型动物）在总生物量中占比更高，能量分布也各异。具体来说，热带土壤食物网的捕食率比例高于温带土壤食物网，且更多依赖植物（活根）的食用，但较少依赖细菌、真菌和落叶的摄入。蚯蚓作为食物网工程师，促进混合阔叶林中的碎屑能量路径（落叶、土壤和枯木消耗），覆盖森林间气候相关的差异。我们的研究显示，土壤食物网从“棕色”温带状态向“绿色”热带功能状态发生了重大变化，解释了土壤无脊椎动物群落在不同生物群系更替的功能意义。
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文献5
1.信息
标题：Climatic niche conservatism in non-native plants depends on introduction history and biogeographic context 非本地植物的气候生态位保守性取决于引入、历史和生物地理背景
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-025-68023-6
期刊：Nature Communications
2.摘要
生态位保守主义是管理外来物种预测模型中的基本假设，但由于实证证据不一，其普遍性仍存在争议。我们认为这反映了尚未被充分探索的情境依赖性，因为很少有研究比较引入多个区域物种的生态位动态。在这里，我们量化了1566个引入的316种外来植物，涵盖八个区域（包括大陆和群岛）的气候生态位变化。虽然利基市场向此前未被占据的地区扩展较少，但利基保守主义和空缺在不同地区差异显著。原生分布范围较小的物种表现出更大的生态位扩展。较长的居住时间减少了生态位的不填充，表明许多地区观察到的生态位保守性缺失可能是暂时性的，且可能与扩散限制有关。我们的结果强调了在评估生态位变化潜力时必须考虑区域特有的背景，并为改进外来物种管理预测模型提供了关键基础。
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文献6
1.信息
标题：Global nitrogen enrichment impacts plant diversity more than soil bacterial and fungal diversity: a meta-analysis 全球氮富集对植物多样性的影响大于土壤、细菌和真菌多样性：荟萃分析
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67815-0
期刊：Nature Communications
2.摘要
人为氮肥富集对植物和土壤生物多样性在本地到全球范围内都有显著影响，但氮诱导的植物多样性变化与土壤生物在多个生态系统和气候条件下的变化有何不同，仍几乎未知。通过综合全球植物和土壤研究（共458篇文章共3,816条配对观察），我们证明氮肥富集对植物多样性的负面影响更强，但对土壤细菌和真菌多样性的影响却出人意料地微乎其微甚至微乎其微。平均而言，氮肥富集导致植物物种丰富度和香农指数分别降低8.3%和10.3%。相比之下，土壤细菌减少1.9%和0.2%，土壤真菌减少<0.4%。氮诱导的土壤酸化调节土壤生物多样性变化，并结合地面生物量调节植物生物多样性变化。我们的研究结果为全球氮肥集对地下和地下生物多样性的不同影响提供了视角，强调了整合生物多样性保护策略的必要性。
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文献7
1.信息
标题：A new era of bioclimatic extremes in the terrestrial Arctic 陆地北极生物极端气候的新纪元
DOI：https://doi.org/10.1126/sciadv.adw5698
期刊：Science Advances
2.摘要
北极气候正在迅速变暖，但极端天气事件导致重大生态系统扰动的长期变化尚不十分了解。通过利用跨越过去七十年的先进大气再分析，我们表明，在陆地北极的许多地区，极端天气事件的频率急剧上升。我们发现过去30年生物气候极端的空间变异显著，包括高北极地区干旱增加，以及受冬季变暖和降雪事件影响的更大区域，尤其是在欧洲北极地区。在北极区域的三分之一区域，此类极端事件直到最近才开始发生。因此，北极正进入一个生物气候极端的新时代，可能对寒冷生态系统产生严重后果。
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文献8
1.信息
标题：Forest loss intensifies meteorological drought in more than half of Earth’s climate zones 森林流失加剧了地球上一半以上气候区的气象干旱
DOI：https://doi.org/10.1126/sciadv.adv7998
期刊：Science Advances
2.摘要
全球森林流失通过改变地表能源平衡，增加了气象干旱的风险。虽然已知局部对温度和降水的影响，但其对气象干旱影响的范围和潜在机制尚不明确。我们分析了北针林、温带和热带地区的3696个成对森林丧失和完整地点。森林流失加剧了超过52%受影响地区的气象干旱。北方地区20年间干旱流行率上升了5%，是热带地区的三倍，原因是潜热通量减少和地表反照率增加，这两者共同抑制了对流降雨。相比之下，热带森林展现出更高的生态韧性，减轻了约40%的气象干旱加剧。值得注意的是，森林损失引起的气象干旱可能进一步演变成更严重的农业和水文干旱。因此，我们建议针对每个气候区实施针对性制定的策略，包括原生森林保护、主动生态恢复和提升连通性，以有效降低干旱风险。
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文献9
1.信息
标题：Mass extinction triggered the early radiations of jawed vertebrates and their jawless relatives (gnathostomes) 大灭绝事件推动了有颌脊椎动物及其无颌近亲的早期辐射演化（有颌类）
DOI：https://doi.org/10.1126/sciadv.aeb2297
期刊：Science Advances
2.摘要
大多数脊椎动物谱系最早记录于古生代中，远晚于寒武纪起源和奥陶纪无脊椎动物生物多样化事件。这一延迟一直被误解，通常归因于采样和幽灵谱系的较长。我们分析了新编纂的古生代脊椎动物分布数据库、生物地理学和生态系统，揭示晚奥陶纪大灭绝（~4.45亿至4.43亿年前）引发了孤立避难所中有颌及相关无颌脊椎动物（鼻孔）的平行且地方性辐射。灭绝后生态系统首次确定出现了古生代“鱼类时代”（及至今）大多数主要脊椎动物谱系，此前普遍存在的茎-环口锥齿兽、其他鼻孔的幼生动物群以及远洋无脊椎动物的消失。更替和恢复模式与气候相似事件后（如泥盆纪末大灭绝）相符，包括生物多样性低的灭绝后“缺口”。志留纪的漫长恢复以及海洋扩散的挑战，很可能在首批化石颚出现后数百万年内，进一步延缓了颌骨口的主导地位。
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文献10
1.信息
标题：Plant diversity enhances ecosystem resistance to increasing grazing pressure in global drylands 植物多样性增强全球干旱地区生态系统对日益增加的放牧压力的抵抗力
DOI：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02952-9
期刊：Nature Ecology & Evolution
2.摘要
理解生态系统对日益增加的牲畜放牧压力的抵抗机制，这是土地退化的主要驱动因素，对于预测其影响和制定可持续土地管理策略至关重要。这个问题在干旱地区尤其重要，因为干旱地区占全球一半的牲畜生产，并且极易因过度放牧而造成荒漠化。在这里，我们在 25 个国家的 73 个干旱地区站点进行了标准化的实地调查，以同时评估气候、土壤、植被和放牧相关因素如何影响生态系统抵抗能力——这里定义的生态系统抵抗能力是指维持植被覆盖在日益增加的放牧压力下的能力。我们发现，在 80%的站点中，增加的放牧压力减少了植被覆盖，平均下降 35%。植物物种多样性成为生态系统抵抗能力最强的预测因子，物种多样性越高，植被覆盖损失越低。功能性状数据表明，这种积极效应主要是由植物性状值之间的互补性所解释，而不是由功能冗余所解释。 我们的结果表明，保护植物多样性是增强生态系统抵抗力和维持干旱地区功能的关键，尤其是在放牧压力加剧的情况下。
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文献11
1.信息
标题：Projected human land-use pressures and natural habitat conversion risk within global terrestrial protected areas 全球陆地保护区内的人类土地利用压力和自然栖息地转化风险
DOI：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02958-3
期刊：Nature Ecology & Evolution
2.摘要
《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》的一个关键目标是：通过保护区和其他有效的区域性保护措施，保护全球至少 30%的土地，以减缓生物多样性丧失。然而，最近的研究表明，在全球陆地保护区网络中存在广泛的栖息地破坏，而未来可预测的栖息地破坏风险如何严重破坏这一目标尚不清楚。在此，我们利用高分辨率卫星数据集和机器学习模型，在各种社会经济和气候情景下，对陆地保护区范围内可能的人为土地利用扩张及其相关的自然栖息地转换风险进行了全球评估。在四种共享社会经济路径（SSP）情景下，预计到 2050 年，保护区内部的人为土地利用将增加 27.50–51.17%。因此，预计有 31.03–39.07%的陆地脊椎动物物种将在保护区内部经历人为主导土地利用的增加。 撒哈拉以南非洲、南美洲和东南亚的保护区尤其面临风险，在这些地区平衡粮食安全、城市化和生物多样性保护需要应对重大挑战。SSP5-代表性浓度路径 8.5（RCP8.5）情景预计将加剧自然栖息地的转变，而 SSP3-RCP7.0 和 SSP2-RCP4.5 的影响相对较低。我们的研究强调了应对加速自然栖息地转变的必要性，确保现有和新设立的保护区在未来威胁面前的韧性。
3.图表
文献12
1.信息
标题：National assessment of river protection in the United States 美国河流保护国家尺度评估
DOI：https://doi.org/10.1038/s41893-025-01693-8
期刊：Nature Sustainbility
2.摘要
为应对淡水面临的持续且日益加剧的危机，许多国家近期已设定了雄心勃勃的淡水保护目标。然而，缺乏综合数据库和整合框架阻碍了对当前淡水保护状况的全面评估，也难以确定未来实现这些目标的机会优先级。本研究通过将纷繁复杂的联邦、州、部落及私人保护机制整合为一个多维度的单一指数，对美国河流保护进行了全面评估。我们发现，美国本土河流总长度的十分之一多一点以及全国河流总数的五分之一以下目前处于被认为可行的保护水平。低地源头溪流和间歇性水域始终保护不足。保护措施也常常在空间上与其他保护目标错位，只有少数生物多样性高、栖息地完整性好且对饮用水供应重要的流域得到了充分保护（河流长度占比达 30%）。 我们对河流保护的评估强调，如果我们想要实现雄心勃勃的保护目标、扭转生物多样性丧失的曲线并确保健康的河流惠及所有人，那么在未来几年内增加新的保护措施并强化现有的保护措施是迫切需要的。
3.图表
文献13
1.信息
标题：Decadal-scale observations are key to detecting the stabilizing effects of plant diversity in natural ecosystems 十年尺度的观测对于检测植物多样性在自然生态系统中的稳定作用至关重要
DOI：https://doi.org/10.1038/s41477-025-02189-1
期刊：Nature Plants
2.摘要
大量实验和理论证据表明植物多样性对生产力时间稳定性有积极影响，但多样性-稳定性关系在自然生态系统中不同时间尺度和多样性维度中的变化仍不明确。通过整合对藏山高山草原进行的全面区域植被调查与全球植物多样性和生产力数据库，我们揭示了区域和全球尺度上一致的时间模式：植物多样性对生产力的稳定作用随时间增强，10至13年接近饱和。值得注意的是，植物系统发育多样性成为长期稳定的主要生物驱动因素。相比之下，植物群落高度对短期稳定性的积极影响更为强烈。这些发现凸显了时间尺度在塑造多样性-稳定性关系中的关键作用，并强调了十年尺度研究的必要性。我们的研究结果进一步支持将系统发育多样性融入保护和管理策略，以维持生态系统在全球变化下的运作。
3.图表
文献14
1.信息
标题：Pervasive increase in tree mortality across the Australian continent 澳大利亚大陆树木死亡率普遍上升
DOI：https://doi.org/10.1038/s41477-025-02188-2
期刊：Nature Plants
2.摘要
气候驱动的背景树木死亡率普遍上升，有可能减少陆地生态系统的碳储存，挑战其作为大气 (CO2) 浓缩的天然缓冲区的有效性，对全球碳预算产生重大影响。然而，全球树木死亡趋势及其驱动因素的量化仍然不足。澳大利亚大陆拥有地球上最为多变的气候之一，拥有多样化的森林生物群落，这些生物群落进化出了高度抗干扰能力，为树木死亡趋势的普遍性提供了宝贵的试验案例。我们汇编了一个 83 年树木动力学数据库（1941–2023），涵盖澳大利亚覆盖热带稀树草原和雨林以及温暖和凉温带森林的>2,700 个森林地块，以探讨树木死亡的时空模式及其相关驱动因素。在过去八十年里，我们发现四种森林生物群系树木死亡率持续上升。考虑到林分结构后，这种时间趋势依然存在，在水分指数低或竞争指数高的森林中表现得更为明显。具有高生长率特征的物种——低木材密度、高特定叶面积和短最大高度——表现出更高的平均死亡率，但不同功能群的死亡率增加率是相当的。死亡率增加与生长增加无关，因为基底面积的增加随时间要么下降，要么保持不变，但与温度随时间升高相关。 我们的发现表明，持续的气候变化推动了森林动态的广泛变化，超出自然恢复范围，这些森林生物群落对干扰具有高度的抗干扰能力，威胁着森林在当前及未来气候情景下持续封存碳的能力。
3.图表
文献15（review）
1.信息
标题：Ecological insights from three decades of forest biodiversity experiments 三十年森林生物多样性实验的生态洞见
DOI：https://doi.org/10.1038/s44358-025-00112-2
期刊：Nature Reviews Biodiversity
2.摘要
森林生物多样性实验测试物种多样性如何影响森林生态系统的功能，通常以森林生产力为单位。在本综述中，我们讨论了这些实验的关键发现，并将其与森林观察研究置于背景中。实验研究可以揭示生物多样性对生态系统功能的因果影响，而这在观察性研究中极具挑战性。过去三十年的实验研究表明，增加树木多样性可以通过资源划分、非生物和生物促进以及其他物种间的互动，促进多种生态系统功能。最长期的实验表明，这些关系会随着时间推移增强，而在自然林或人工林中的比较研究表明，这些效应很可能持续存在。此外，其他营养级的多样性也能强烈介导树木多样性对森林生产力的影响。需要新的实验，既控树的多样性，也通过正交处理其他营养级的多样性来探讨这些相互作用中的因果关系。此外，将树木多样性与全球变化因素结合的实验对于理解树木多样性与生态系统在全球变化下功能关系的情境依赖性是必要的。最后，结合观察研究和实验的见解，有助于生物多样性-生态系统功能研究，指导全球生物多样性框架的恢复和森林管理目标。
3.图表
文献16（review）
1.信息
标题：Ecological processes shaping Antarctic terrestrial biodiversity change 塑造南极陆地生物多样性变化的生态过程
DOI：https://doi.org/10.1038/s44358-025-00113-1
期刊：Nature Reviews Biodiversity
2.摘要
南极洲在组成和功能上异常的生物多样性在全球生物多样性分析中通常被忽视，生态学理论也很少被应用于南极背景。这些遗漏意味着对全球变化下南极生物多样性未来的预测只能依赖机制理解。在本视角中，我们概述了南极的生物多样性及其陆地环境的关键变化，并讨论了五个核心生态过程（非生物过滤、扩散、适应、生物相互作用和随机性）如何影响大陆上的生物多样性。基于支持这些过程的证据，我们建立了五个非排他性的全球变化下南极陆地生物多样性结果假设：受限、动态、无序、多样化和互动。现有证据最支持受限假说，即非生物条件可能仍然是适应度的主要限制，即使在更温暖、更潮湿的环境中。我们阐述的五个生物多样性结果为南极生物多样性提供了理论驱动、可检验的假设，并识别了优先知识缺口，以减少对其未来的不确定性。
3.图表
说明
以上文献顺序随机排列，仅为个人挑选结果，无严格标准，十分主观，仅供参考。
Nature Communications和Science Advances相关的研究较多，因此会单独再整理一份。
整理结果中，图表因篇幅限制只放了一张；挑选的文章中有时会有部分不是严格意义上的研究型或综述型Article，但是觉得比较有趣，也一并整理。
说明
以上文献顺序随机排列，仅为个人挑选结果，无严格标准，十分主观，仅供参考。
整理结果中，图表因篇幅限制只放了一张；挑选的文章中有时会有部分不是严格意义上的研究型或综述型Article，但是觉得比较有趣，也一并整理。
以宏观为主。有些研究是微观研究升尺度，或者仅与生物多样性略微相关，也挑选了一部分。
挑选的期刊范围如下：
Nature系列：Nature，Nature Reviews Earth & Environment，Nature Reviews Biodiversity，Nature Climate Change，Nature Water，Nature Sustainability，Nature Food，Nature Ecology & Evolution，Nature Geoscience，Nature Plants，Nature Cities，Nature Communications
Science系列：Science，Science Advances
Cell系列：Trends in Ecology & Evolution，One Earth
（Nature Communications和Science Advances有时会单独整理一份）