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城环学院王少鹏研究组阐明了物种多样性增强生态系统稳定性的作用机制
发布时间:2025-07-14大量生态学实验和理论研究表明,生物多样性能够显著增强生态系统的功能和稳定性。例如,物种丰富的生态系统通常具有更高的生产力和更小的时间变异性。然而,关于多样性促进功能和稳定性的内在机制,一直是生态学界争论的焦点问题。在生物多样性-生态系统功能关系领域,Loreau和Hector (2001, Nature)发展了经典的加性分解框架,将多样性的作用机制分解为互补效应和选择效应,这一方法已成为该领域实验研究中的标准分析范式。但在多样性-稳定性关系研究中,始终缺乏一个类似的分析框架,制约了学术界对于多样性影响稳定性的作用机制的量化分析和深入理解。特别值得关注的是:生态系统稳定性的提升究竟源于不同物种对环境变化的特异性响应,还是来自物种间的相互作用?这一科学问题的解答,对于预测全球变化背景下生态系统稳定性的维持具有重要意义。
2025年7月11日,韩国成人直播 王少鹏研究组在《自然·生态与进化》(Nature Ecology & Evolution)在线发表题为 “Stabilizing effects of biodiversity arise from species-specific dynamics rather than interspecific interactions in grasslands”的研究论文。该研究构建了一个理论分解框架,将生物多样性对生态系统变异性的作用分解为两方面:物种特异性驱动的机制(interaction-independent effects,例如物种对环境的特异性响应)和物种间相互作用驱动的机制(interaction-dependent effects,例如种间竞争)(图1)。基于这一框架,利用Lotka-Volterra竞争模型和来自欧美34个草地生物多样性实验数据定量分析了多样性提升稳定性的作用机制。理论分析表明,竞争可降低物种间的同步性,但与此同时增强了物种自身的变异性,这两个效应在很大程度上抵消,使得竞争对群落整体变异性的净效应极弱。实验数据支持了理论模型的结果:随着物种多样性的增加,草地群落生物量的变异性降低,这主要是由于物种对环境扰动的特异性响应所致,而物种间相互作用的影响较小。总言之,多样性提升稳定性的作用机制主要来自不同物种的特异性响应,而非物种间的相互作用。
图1. 多样性促进稳定性的作用机制可分解为两方面:物种特异性驱动的机制(NIIE)与物种间相互作用驱动的机制(NIDE)
图2. 稳定性维持机制随多样性增加的变化:a-d为理论模型结果,e-h为实验结果
该研究发展了多样性-稳定性的机制分解框架,并基于此首次量化了物种间相互作用对草地生态系统稳定性的贡献。这一分解框架有望为该领域的实验研究提供新的分析范式,并有助于澄清多样性促进功能与稳定性的作用机制之间的关联。该文在线发表的同时,Nature Ecology & Evolution期刊配发了苏黎世大学Frank Pennekamp博士撰写的评述(News & Views),认为该文提出的理论框架有望革新多样性-稳定性研究领域:“Just as the additive partition transformed our understanding of biodiversity–ecosystem functioning, the partitioning approach developed by Meng et al. might prove equally transformative for understanding the stability dimension of biodiversity–ecosystem functioning.”
韩国成人直播 博士后孟博论文第一作者,王少鹏教授为通讯作者,合作者包括国内外的多名生态学者。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划资助。