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为探究如何减轻农业对生物多样性的影响，研究人员评估全球范围内土地转化和产量增加对物种丰富度、总丰度和相对群落丰度加权平均范围大小（RCAR）的影响。结果表明，扩张和集约化对生物多样性的影响因地理区域等而异，需平衡两者以减少生物多样性损失。
在地球的生态舞台上，农业活动与生物多样性之间的关系如同一场复杂的拔河比赛。随着人口增长，对农产品的需求不断攀升，农业扩张和集约化成为满足需求的重要手段。然而，这却给生物多样性带来了巨大挑战。过去的研究虽然尝试剖析两者关系，但结论莫衷一是，且缺乏全球尺度、多维度的综合评估。在此背景下，来自伦敦大学学院（University College London）和国际应用系统分析研究所（International Institute for Applied Systems Analysis）的研究人员，开启了一场探索之旅，旨在揭开农业与生物多样性关系的神秘面纱。他们的研究成果发表在《Nature Ecology》上，为全球生物多样性保护和农业可持续发展指明了新方向。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们从多个公开数据库中收集数据，如 PREDICTS 数据库提供生物多样性记录，EarthStat 和 MapSPAM 提供农业数据等。然后，通过构建混合效应模型，综合考虑多种因素对生物多样性指标的影响。在模型构建过程中，对不同类型的数据进行预处理和转换，确保数据的准确性和模型的可靠性。
生物多样性影响的研究结果
- 栖息地转换对生物多样性的影响：研究人员通过创建综合土地利用 - 景观变量，对比不同土地利用和景观类型下的生物多样性差异。结果发现，相较于自然景观中的原生植被，其他土地利用 - 景观类别呈现出物种丰富度和丰度下降，RCAR 增加的趋势。但这种影响在不同地理区域和人类改造历史的景观中有所不同。在热带地区，改造景观中的原生植被在丰度和 RCAR 方面与自然景观中的原生植被差异不显著；而在非热带地区，自然景观中的农田在总丰度和 RCAR 上与自然景观中的原生植被更为接近。
- 产量增加对生物多样性的影响：产量增加对生物多样性的影响受土地利用、地理区域和景观中自然栖息地比例的调节。在大多数情况下，产量增加与物种丰富度下降相关，但大豆种植景观和高自然植被比例的水稻种植景观除外。在总丰度方面，热带地区的玉米、大豆和水稻景观中，产量增加与总丰度上升相关，而温带地区则相反；高自然植被比例会加剧热带地区的增加趋势，减弱非热带地区的减少趋势。对于 RCAR，不同作物和景观的反应各异，如热带地区的玉米和大豆景观中，产量增加会导致 RCAR 大幅上升，生物多样性负面影响明显，而非热带地区影响较小甚至呈下降趋势。
- 缩小产量差距对生物多样性的影响：研究人员利用模型预测了缩小产量差距对生物多样性的影响。结果显示，全球范围内，缩小产量差距会导致物种丰富度和总丰度下降，且在非热带地区表现更为明显；而在热带地区，物种丰富度变化有正有负，总丰度有所增加。在 RCAR 方面，热带地区大部分网格细胞会受到负面影响，非热带地区则多为正向影响。
- 农田扩张与集约化的比较：研究人员通过模型对比了在现有农业景观中，农田扩张和集约化对生物多样性的影响。结果表明，两者在不同地区和作物上对生物多样性的影响各有优劣。在物种丰富度方面，集约化在部分玉米、大豆、小麦和水稻种植区域表现更好；在总丰度方面，农田扩张在多数玉米、大豆和小麦种植土地上更具优势，但集约化在热带地区表现更佳；在 RCAR 方面，集约化在多数作物种植区域表现较好，但在热带地区，农田扩张对部分作物更有利。
研究结论和讨论
这项研究全面评估了土地转化和产量增加对生物多样性的影响，揭示了地理区域、自然栖息地可用性等因素在其中的重要作用。研究表明，无论是农田扩张还是集约化，都不能一概而论地认为对生物多样性有益或有害，两者的平衡需因地制宜，综合考虑多种因素。这一结论为全球生物多样性保护和农业可持续发展提供了重要参考，提醒人们在制定农业政策和管理策略时，应充分考虑当地的生态环境和生物多样性状况，避免盲目扩张或过度集约化。同时，研究也指出了现有研究的局限性，为后续研究指明了方向，有望推动相关领域进一步探索更有效的生物多样性保护和农业发展协同路径。
