淡水沉积物海洋沉积物和土壤
淡水沉积物、海洋沉积物和土壤覆盖在地球表面(表1.1)，是陆地、水生和大气领域之间的关键纽带(图1.1)。这些地下栖息地可以说是地球上最多样化的，充满了复杂的物种组合。生物的丰富和生物组合的组成是维持地表下和地表上栖息地、生态系统功能以及提供对人类福祉至关重要的生态系统服务所不可或缺的(Wall et al. 2001b)。
公众、农民、园丁、旅游业、沿海居民和渔民都对沉积物和土壤的维护感兴趣，以生产可收获的作物、娱乐和美化景观。这些土地使用者通常高度重视他们赖以谋生的栖息地的生态。他们需要知道:这些共享的资源——土壤、沉积物及其生物多样性——在未来人口不断增长、环境发生大量快速变化的情况下能否持续下去?对于科学家来说，回答这个问题并不容易。
直到最近几十年，科学家们认为地球土壤和沉积物中的生物群是一个“黑箱”:他们监测这些环境的物理和化学成分，但将构成土壤和沉积物群落的各种较小生物视为一组“未知的、未定义的”功能群。现在，面对这个前所未有的人为干扰导致生物多样性和栖息地丧失以及入侵物种蔓延的时代，科学家和决策者面临的一个紧迫问题是:必须保护哪些类群，以及多少生物多样性，以维持或恢复基本的生态系统功能，如植物和动物的生产，破坏有机废物养分循环呢?
表1.1。土壤、淡水沉积物和海洋沉积物全球特征的一般比较。
表1.1。新鲜土壤全球特征的一般比较
淡水 |
海洋 |
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参数 |
土壤 |
沉积物 |
沉积物 |
覆盖全球 |
x108 1.2平方公里 |
x106 2.5平方公里 |
x108 3.5平方公里 |
碳储存 |
1500 Gt |
0.06 Gt |
3800 Gt |
有机质含量 |
高 |
低 |
低 |
氧化 |
好氧的 |
Oxic-anoxic |
Oxic-anoxic |
盐度 |
低 |
低 |
高 |
压力 |
低 |
温和的 |
高 |
从墙雀斑修改 |
等人，1997。 |
提供服务的三个地下域的重要性
图1.1。的相对重要性的示意图描述不同的生态系统陆地、淡水和海洋沉积物中的货物和过程。这些圆圈代表了土壤、淡水沉积物和海洋沉积物沿陆海梯度提供的生态系统服务的相对贡献。
图1.1。陆地、淡水和海洋沉积物中不同生态系统产品和过程的相对重要性示意图。这些圆圈代表了土壤、淡水沉积物和海洋沉积物沿陆海梯度提供的生态系统服务的相对贡献。
极其多样化的土壤和沉积物生物遍布地球各地，在调节最重要的生态系统服务方面发挥着关键作用(Daily et al. 1997;彼得森和卢布琴科1997;Postel & Carpenter 1997)。在全球变化情景下，确定地表下生物多样性对生态系统功能的重要性正日益被视为一个主要的研究重点(Lake等人，2000年;史密斯等人，2000;Wolters et al. 2000;Wall et al. 2001a)。土地使用方式的变化影响土壤，反过来又对淡水湖、溪流、河流、河口、海湾和海洋的沉积物产生影响。蚀变的水文过程例如，土壤、地表水和地下水污染以及气候变化等紧迫问题，如果不更全面地了解土壤和沉积物的生物群和生态系统动态，就无法对这些问题进行可raybet雷竞技最新持续管理。将这一综合性知识应用于管理和保护方案，对于生态系统的长期全球可持续性和人类社会的福祉至关重要(千年生态系统评估，2003年)。
这本书强调了迷人的生物多样性、生态系统功能，以及这个经常被认为是静态的、看似不动一格的土壤和沉积物世界所提供的关键服务。作者描述了例子，并提出了可持续管理研究的重要优先事项和考虑因素。这是一项国际性的跨学科评估，基于对海洋沉积物、淡水沉积物和土壤这三个独立领域的详细知识，以及对维持生态系统服务所需的最关键生物群及其功能的识别。
为这本书提供所需的科学信息一直具有挑战性。我们知道，大多数生态系统中的土壤和沉积物含有巨大的生物多样性——数千万种细菌、数千种真菌、数百万种原生动物和线虫、多达100万种节肢动物(Groffman & Bohlen 1999)和数千种物种(世界保护监测中心1992;Wall et al. 2001a,b)每平方米-这些生物的组合负责生态系统过程(表1.2和1.3)。然而，关于许多物种特有功能的重要性以及参与这些功能的物种是否不可替代，仍然缺乏具体的信息。大多数关键物种也缺乏关于生物地理分布和对人类活动的反应(如管理制度和全球变化)的信息(例如，Covich et al. 1999;Levin et al. 2001;Wall et al. 2001a,b)。
地下生物通常被研究人员忽视，相对于地表生物群，管理和保护项目往往没有认识到。可以理解的是，整个科学研究都强调可见的:地球表面以上的大型植物和动物(包括水生和陆生的)。例如，物种的纬度分布、物种范围和生物多样性热点的出现——所有用于地方到国家管理和政策决策的信息——主要是基于更大的、有魅力的地表生物。大学继续强调地表研究;接受过分类学、进化生物学和地下生物及其生物地球化学相互作用研究的专家较少，这限制了我们对每个领域的理解，与我们对地表领域的理解相比。根据土壤中“不同的栖息地”，不同的科学学科已经发展起来，淡水系统和海洋系统，增加了对每个系统的了解，但有效地阻碍了将土壤和沉积物作为生态连续体的研究。例如，农田土壤和城市土壤之间的生物多样性联系，即淡水沉积物和海洋沉积物的径流，通常被忽视。这种忽视的部分原因可能是组织跨学科团队所涉及的额外复杂性和成本，或者是因为研究机构传统上专注于特定学科的方式。针对
表1.2。土壤和海洋生物多样性(描述种)的比较 |
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沉积物。蚂蚁和蚯蚓在海洋沉积物中不存在。的数量 |
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甲壳类动物的种类 |
为等足类(Bri |
农业部1997年)。 |
d的个数 |
旁切物种 |
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生物群 |
土壤 |
海洋sedimentSb |
真菌 |
18 - 35000 a |
600 |
原生动物 |
l, 500 |
2000年 |
线虫 |
5000年,一个 |
4000年 |
蚂蚁 |
8800年,一个 |
|
蚯蚓 |
3600年,一个 |
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甲壳类动物 |
5000 c |
21000年 |
a源自Brussaard et |
1997年。 |
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b修改自Snelgrove et |
1997年。 |
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c修改自Wall et al. 2001a |
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表1.3。列举了几个在土壤和沉积物中相似的生态系统过程中功能群内不同生物群的例子。官能团在全球转移和生物地球化学循环中起着重要作用。
表1.3。列举了几个在土壤和沉积物中相似的生态系统过程中功能群内不同生物群的例子。官能团在全球转移和生物地球化学循环中起着重要作用。
生物
生态系统过程
脊椎动物(地鼠、蜥蜴、海狸、鲸鱼);无脊椎动物(少毛动物、多毛动物、甲壳动物、软体动物;沉积物中的棘皮动物;蚂蚁,白蚁在土壤中)，植物根，大型植物
植物根，藻类，硅藻
淡水中的石蝇，十足动物，千足动物
细菌和真菌
共生菌(如根瘤菌)和非共生菌(如蓝杆菌、偶氮杆菌)
根、土壤生物
Bioturbators,生态系统工程师
粉碎机
的分解者
微量气体生产者二氧化碳生产者
土壤和沉积物的改变和结构，横向和更深入，重新分配有机质和微生物
创造生物量，稳定土壤和沉积物
碎片，撕裂有机物，为其他生物体的腐烂提供更小的碎片
循环养分，增加初级生产的养分可利用性
生物固定大气氮，
一氧化二氮,
C转移，N2 CH4反硝化呼吸，CO2排放
参见Wall et al. 2001a，详细列出了按大小划分的全球土壤分类群中已描述和估计的物种数量。
海洋或淡水沉积物中生物多样性与生态系统功能关系的课题仅占陆地生态系统中已发表课题的百分之一。因此，分类学家只描述了一小部分的水下多样性(例如，不到0.1%的海洋物种可能是已知的;Snelgrove et al. 1997)，地球上还没有一个地点已经描述了所有的土壤或沉积物种类。因此，全球生态系统的一个主要组成部分已成为考虑全球变化对生态系统的改变将如何影响生态系统过程和人类福祉的分析的一个次要部分。
继续阅读:艾伦·P·科维奇
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