生态系统稳定性与物种丰富度的跨尺度关联研究

《SCIENCE》：Unifying spatial scaling laws of biodiversity and ecosystem stability

为揭示物种丰富度与生态系统稳定性在不同空间尺度上的关联，研究人员开展跨尺度生态学研究，发现物种丰富度增加可提升生态系统稳定性，且栖息地丧失会延迟导致稳定性下降，形成“稳定性债务”（Stability Debt），该研究为生态系统保护与管理提供了重要理论依据。

　　本研究通过理论模型与实证数据分析，深入探讨了生态系统稳定性与物种丰富度在不同空间尺度上的关联。研究表明，随着样本面积的增加，生态系统稳定性与平均物种稳定性通常会增加，而物种异步性（Asynchrony）则可能增加或减少。在物种丰富度随面积增加更快的生态系统中（即物种-面积关系的斜率 ?_SAR 更高），生态系统稳定性随面积增加的速度也更快（即生态系统稳定性-面积关系的斜率 ?_EStAR 更高）。这种正相关关系是由于物种丰富度的增加产生了更强的异步动态，从而在更大尺度上增强了稳定化效应。栖息地丧失后，物种丰富度会逐渐下降，表现出“灭绝债务”（Extinction Debt），进而导致生态系统稳定性的延迟下降，形成“稳定性债务”。实证分析显示，植物和鱼类群落的生态系统稳定性与平均物种稳定性均随面积增加而增加，而物种异步性则在不同区域表现出不同的变化趋势。物种丰富度与生态系统稳定性的尺度指数（?_SAR 和 ?_EStAR）呈正相关，主要由于物种异步性随物种丰富度的增加而增强。在植物群落中，物种丰富度与生态系统稳定性的尺度指数随降水量增加而增加，而鱼类群落则不受气候因素影响。本研究通过整合生态学中的两个基础尺度定律——物种-面积关系（SAR）和生态系统稳定性-面积关系（EStAR），强调了生物多样性与生态系统稳定性关系在不同空间尺度上的普适性，并预测了生物多样性持续丧失可能导致生态系统在大尺度上不稳定。栖息地丧失和景观同质化也可能使生态系统不稳定。栖息地丧失后的生态系统不稳定可能逐渐展开，形成类似于物种灭绝债务的稳定性债务。了解人类活动如何影响生物多样性和生态系统稳定性的尺度特性，对于快速环境变化时代的可持续生态系统管理至关重要。