Nature: 地球生态系统的新目录

与命名物种的林奈系统相呼应，生态学家们已经开发了一个地球生态系统的明确分类。这一通过巨大努力实现的壮举，可以为今后几十年的生物、自然保护工作奠定基础。

地球上的生态系统应该如何进行系统化的分类？Keith等人在《自然》杂志上提出了一个解决方案。

一个生态系统（ecosystem）是由植物和动物以及它们之间的联结和环境构成的整体。生物群系（biome）是一类生态系统，其成员具有类似的植被结构和过程，并在全球不同地点重复出现。许多生物群系的例子，如热带雨林，是人们立即熟悉的；而其他的，如多肉的半沙漠（succulent semi-desert），其名称可能只有生态学家才认识。而且，生态学家甚至会费心为某些生物群系命名，这可能会让人感到惊讶：例如，人类产生的地下淡水系统，如被淹没的矿井。

生物群系的概念表明，热带雨林可以存在于不同的大陆上；尽管不同大陆上的热带雨林可能没有共同的物种，但它们看起来却非常相似——高大、密集的树冠，大部分是常绿的阔叶树，有许多藤蔓，大部分的营养物质被锁在植物中，而不是在土壤中。将生态系统组织成生物群系不仅能促进研究，而且对保护工作也至关重要。没有一个政府可以在没有管理清单的情况下制定可行的政策。已有不少个人或机构来尝试制定一份权威的生物群系清单，但每一种尝试都有自己的局限性。

Keith和他的同事为一个最佳的生态系统分类目录制定了一份包含六个标准的清单。发现没有一个现有的系统能满足所有这些标准，作者召集了一系列委员会，在国际自然保护联盟（International Union for Conservation of Nature, IUCN）的主持下制定了一个新的、明确的清单，IUCN是一个在保护领域工作的大型、有影响力的非政府组织。由此产生的分类系统被称为全球生态系统类型学（Global Ecosystem Typology），以下简称IUCNGET。

▲图1：IUCNGET的生态系统组装的通用模型。方框代表非生物（资源、环境和干扰制度）和生物（生物相互作用和人类活动）驱动因素，这些驱动因素过滤组合并形成进化压力，反过来又塑造了生态系统级别的属性（内部绿圈）。

正如卡尔-林奈开发的生物分类系统，使用了界（Kingdom）、门（Phylum）、纲（Class）、目（Order）、科（Family）、属（Genus）、种（Species）等类别，IUCNGET有三个主要的类别层次：领域（realm）、生物群系（biome）和功能群（functional group）。

这个新的分类系统确定了10个领域：4个核心领域（陆地、淡水、海洋和地下）和6个界面领域，并捕捉了两个核心领域之间的过渡。这10个领域被划分为25个生物群系，这些生物群系又被进一步细分为110个功能群，这些功能群在温度、降水和季节性等因素的驱动下有更细微的区别。这个系统可以在这个项目的网站（http://）上进行探索，并配有地图和图片。

▲图2：生态系统功能群的陆地和海上景观的关系。左图是全球生态系统类型学中的生态系统功能群（EFG）样本，分布在一个假想的热带景观和海景中。右图是每个领域和功能生物群系中的生态系统功能群的总数（彩色方框）（左图中的生态系统功能群用白点表示）。多维环境梯度--显示了三个例子：温度、人类使用强度以及光照和营养物质的可用性--影响了整个景观和海景的生态驱动因素（资源、环境、干扰制度、生物相互作用和人类活动）的强度和空间表现，因此也影响了生态系统类型的空间关系。

例如，热带雨林属于陆地领域（表示为T），而陆地领域又被进一步细分为7个生物群系，其中 '热带或亚热带森林 '是第一个生物群系，因此被称为T1。归入热带或亚热带 低地雨林（lowland rainforests） 功能群，就完成了对一个可能的生态系统的鉴定，即T1.1。

热带干旱森林（图1a），以高大的树木为特征，其中许多树木在相对无雨的旱季会落叶，与热带雨林处于同一领域和生物群系，但属于不同的功能群（T1.2）。肉质半沙漠（succulent semi-desert）将被归类为T5.2（5代表 '沙漠 '生物群系，.2代表 '肉质半沙漠 '功能群）（图1b）。一个地下淡水淹没的矿井系统（图1c）将属于地下-淡水（SF）领域。具体来说，它属于SF2.2，即该领域第二个生物群系的第二个（.2）功能群——人类产生的景观中的地下淡水。

▲图3：生态系统的分类。Keith等人提出了一个对地球上任何生态系统进行分类的新系统。a, 热带/亚热带干燥森林和灌木丛，比如这个，以T1.2作为其生态系统名称。b，一个多肉或多刺的沙漠和半沙漠生态系统，如图所示，被分配到称为T5.2的生态系统（代表陆地领域第五个生物群系的第二个功能群）。c, 这个被淹没的采石场隧道中的生态系统被置于SF2.2组别中。它属于地下-淡水（SF）领域，该领域的第二个生物群系，是人类产生的生物群系，其第二个功能群--被淹没的矿井和其他空间。

IUCNGET有两个非常突出的优点。

首先，这个系统是真正全面的。以前的大多数分类方案只限于陆地或海洋生物群系。同样重要的是，IUCNGET并没有忽视人类创造的生物群系——与农业、矿山等有关的遗址都包括在内。这可以说是第一个可以在全球范围内选择任何一个发现生命的点，并将其映射到110个功能群中的一个。

第二，虽然植被结构和过程的强调一直隐含在生物群系的概念中，但IUCNGET将这种结合带到了前面和中心。IUCNGET有一个模型，其中有五类过程（资源驱动因素、环境/气候、干扰制度、生物相互作用和人类活动），产生了决定性的生态系统属性（例如，植被结构、植被季节性、生产力、生物量和多样性）。

这种将过程带到前沿的方式特别令人兴奋。气候和生物群系之间的联系在基本层面上早已为人所知，而更早的、更简单的建立这种联系的努力也被赞誉为提供了生态学最关键的一般性之一。IUCNGET不仅包括气候，还包括其他四类过程，并估计不同过程对110个功能群中每个群组的相对重要性。这需要巨大的努力和对大量科学文献的大胆总结。作者几乎可以肯定地宣称一些可能最终会被证明是错误的一般情况，但这本身就是有益的--IUCNGET包含了数百个假说，供生态学家们兴奋、测试和证明或反证。

▲图4：对沿着所选组合过滤器的梯度区分的功能群关系的假设。a, 热带森林生物群系（T1），有温度、海拔和水供应梯度。b，河流和溪流生物群系（F1），有溪流梯度和时间流动模式。c，海洋水层生物群系（M2），有深度和水流梯度。

对生物群系进行分类的工作很容易让人觉得是对生态学细枝末节的高度细致的挖掘。除了官僚，谁会对SF2.2这样的符号感到兴奋？但我们强烈建议，这些努力，特别是在IUCNGET中所体现的，是向应用和基础生态研究的通用性迈出的重要一步。

在应用方面，IUCNGET使我们摆脱对生活在地球上约900万个物种中的每一个进行单独跟踪，而转向识别共同过程，使我们能够更好地预测一个生物群系将如何受到人类的影响，以及人类的利益（即生态系统服务）如何从不同的生物群系中获得。它还应该能够在一个生物群系内的地点之间转移有关成功管理实践的知识。生物群系清单的建立也促进了《联合国生物多样性公约》关于保护生态系统的目标。

在基础研究方面，IUCNGET提供了一种方法，开始推动生态学摆脱由于作用于生态系统的几十种力量（从捕食到土壤ph值）的复杂现实而产生的严重缺乏通用性的状况。相反，IUCNGET推动生态学走向科学家必须完成的工作——制定和测试关于哪个过程在哪个环境下最关键的一般性但有条件的声明。

文章信息

标题：New catalogue of Earth’s ecosystems

期刊：Nature

类型：News and Views

作者：Brian J. McGill, & Stephanie N. Miller【University of Maine】

时间：2022-10-12

DOI：https:///10.1038/d41586-022-03078-9