Różnorodność gatunków i genów w zbiorowiskach ekologicznych wpływa na funkcjonowanie zbiorowisk. Dwa główne obszary, w których badano wpływ różnorodności biologicznej na funkcjonowanie ekosystemów, to związek między różnorodnością a produktywnością oraz związek między różnorodnością a stabilnością społeczności. Im bardziej zróżnicowane są społeczności biologiczne, tym wydajniejsze wydają się (pod względem produkcji biomasy ) i stabilniejsze w obliczu zakłóceń niż mniej zróżnicowane społeczności.
Różnorodność biologiczną definiuje się jako liczbę i / lub jednorodność genów , gatunków i ekosystemów w regionie . Definicja ta obejmuje różnorodność genetyczną lub różnorodność genów w obrębie gatunku, różnorodność gatunków lub różnorodność gatunków w siedlisku lub regionie oraz różnorodność ekosystemów lub różnorodność siedlisk w regionie.
Często mierzone są dwa elementy w relacji między różnorodnością biologiczną a funkcjonowaniem ekosystemów, a mianowicie produktywność i stabilność . Wydajność mierzy się na ogół do całkowitej biomasy wytworzonej przez wszystkie rośliny w obszarze, który jest podstawowym wydajność .
Stabilność populacji jest miarą przy założeniu, że większa stabilność, tym mniejsza szansa jest wyginięciem. Ten sposób postrzegania stabilności jest generalnie oceniany poprzez pomiar zmienności wszystkich właściwości zbiorowiska, takich jak całkowita biomasa, w czasie. Stabilność można również postrzegać jako miarę odporności i oporu, czyli ekosystemu, który szybko wraca do równowagi po zakłóceniu ( odporność ) lub który jest odporny na zakłócenia ( opór ).
Efekt komplementarności niszy utrzymuje, że wraz ze wzrostem specyficznego bogactwa (liczby różnych gatunków w ekosystemie) reprezentowany będzie szerszy zakres cech funkcjonalnych, co zapewni bardziej efektywne wykorzystanie zasobów środowiska, a tym samym wzrost produktywności. Efekt komplementarności niszy jest wynikiem podziału niszy .
Ułatwianie to mechanizm, dzięki któremu pewne gatunki pomagają innym gatunkom zadomowić się i / lub rosnąć, zmieniając warunki środowiskowe w taki sposób, aby sprzyjały one konkurencji między gatunkami. Na przykład niektóre byliny pustynne działają jako rośliny towarzyszące , wspierając rozwój sąsiednich roślin, minimalizując stres wodny i temperaturowy.
Efekt próbkowania lub efekt selekcji dowodzą, że zwiększenie bogactwa gatunków zwiększa prawdopodobieństwo włączenia gatunków o dominujących cechach , mających nieproporcjonalny wpływ na funkcjonowanie ekosystemu . Efekt selekcji może zatem mieć zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ na funkcjonowanie ekosystemu. Obecnie uważa się, że aby pojedynczy gatunek miał dominujący wpływ na funkcjonowanie ekosystemu, musi modyfikować plon / wydajność innych gatunków poprzez interakcje biotyczne, takie jak konkurencja i ułatwienia .
Hipoteza masa / stosunek opisuje, że wpływ gatunku na funkcjonowanie ekosystemu w zakresie przemian materii i cyrkulacji energii jest proporcjonalny do ich wkładu w biomasę zbiorowiska.
Nadmiarowość funkcjonalna polega na powtarzaniu się gatunków pełniących te same funkcje w ekosystemie (gatunki zbędne). Zniknięcie jednego lub więcej zbędnych gatunków nie wpływa znacząco na ekosystem, ponieważ pozostałe zbędne gatunki rekompensują stratę. Dlatego im większa liczba funkcjonalnie podobnych gatunków w ekosystemie, tym większe prawdopodobieństwo, że przynajmniej jeden z tych gatunków przetrwa zmiany w środowisku i zachowa właściwości ekosystemu.
Zapewnienie funkcjonalne dowodzi, że im większe różnice w odpowiedzi między gatunkami w społeczności, tym niższy poziom bogactwa gatunków wymagany do działania jako bufor dla ekosystemu. Zróżnicowanie reakcji między gatunkami działa jak polisa ubezpieczeniowa dla ekosystemu, ponieważ im większe bogactwo funkcjonalne, tym większe prawdopodobieństwo, że co najmniej jeden gatunek będzie różnie reagował na zmiany i zakłócenia środowiskowe.
Efekt portfela lub efekt średniej statystycznej opisuje, że właściwości stabilności zagregowanej społeczności, takie jak produktywność biomasy, zwiększają się wraz z różnorodnością gatunkową, po prostu z powodu statystycznej średniej właściwości gatunku . Efekt ten jest inspirowany portfelami finansowymi, zgodnie z którymi wariancja systemu będzie mniejsza niż wariancja jego elementów składowych, im bardziej rośnie liczba elementów składowych; więc im mniej zmienna, tym stabilniejsza.
Efekt kowariancji utrzymuje, że czasowa stabilność społeczności zależy również od interakcji między gatunkami, a dokładniej od ich kowariancji. Kowariancja mierzy, jak dwa gatunki różnią się razem. Gdy kowariancja jest dodatnia, wtedy oba gatunki różnią się (zwiększają, zmniejszają) razem; podczas gdy gdy kowariancja jest ujemna, jeden gatunek ma tendencję do wzrostu, podczas gdy drugi maleje. Jeśli kowariancja wynosi zero, to gatunki różnią się niezależnie lub nie różnią się. Biorąc pod uwagę równanie stabilności zaproponowane przez Clarence (2000), gdy suma kowariancji maleje, a różnorodność maleje, stabilność zbiorowiska wzrasta.