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中国林业科学研究院揭示物种时间存续性调控草原稳定性机制

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发布时间
2026-10-13

💡这项突破是什么?


生物多样性通常能够增强生态系统功能的稳定性,即物种越丰富,群落在面对环境波动时往往越稳定。这一经典认识在过去数十年间得到了大量实验与观测研究的支持。然而,环境变化,尤其是人类活动导致的富营养化,常常削弱这一正向关系,但其背后的机制长期未能厘清。传统研究通常将群落内所有物种视为等价贡献者,主要关注群落水平的生物多样性指标,却忽视了不同物种在时间尺度上的巨大差异。

华林中心生物多样性保护研究团队聚焦草地稳定性维持机制,基于Price方程与稳定性理论,构建了草地物种组成动态与稳定性维持的新理论框架,并利用全球营养网络(NutNet)49个样点的观测数据进行了实证检验,为理解全球变化下草地生物多样性–稳定性关系提供了基于物种组成动态的新视角。本研究创新性地依据物种的时间存续特征,将其划分为逐年出现的持久性物种(Persistent species)和间歇出现的瞬态性物种(Transient species),并基于Price方程将群落稳定性拆解为持久组分和瞬态组分的稳定性与异步性,构建了草地物种组成动态与稳定性维持的新理论框架。在此基础上,利用全球营养网络(NutNet)49个样点的观测数据,对该框架进行了实证检验。

研究发现,在未受干扰的天然草地上,群落稳定性几乎完全由持久性物种主导:持久性物种丰富度越高,其种群越稳定、种间波动越不同步,且持久性与瞬态性物种间的异步性亦越强,三者共同提升了群落的时间稳定性。相比之下,瞬态性物种(包括新增与丢失物种)尽管在物种数量上占比较高,但其种群稳定性和异步性对群落整体稳定性的贡献微乎其微,甚至可能掩盖真实的多样性–稳定性关系。在富营养化背景下,养分添加显著降低了草地的物种丰富度、群落稳定性及物种异步性,但这种影响并非均质化地削弱所有物种的功能,而是选择性损害了持久性物种的稳定贡献。

本研究构建了草地稳定性研究的新理论框架,并在富营养化情景下进行了验证。研究建议,保护草原生物多样性不仅要关注物种数量的维持,更应重视物种的时间持续性,尤其是那些能够长期定居并持续贡献生产力的关键物种。此外,瞬态性物种虽不直接贡献于稳定性,但可能在干扰后的群落恢复中发挥潜在作用,值得进一步研究。

该成果以“Plant compositional dynamics explain the destabilizing effect of eutrophication on grassland productivity”为题发表于生态学国际顶级期刊《Journal of Ecology》(中科院一区TOP,五年IF=7.4)。华林中心生物多样性保护团队丁宁杰与夏京为论文共同第一作者,王超研究员为通讯作者。合作者包括青海师范大学索南吉教授、瑞士伯尔尼大学陈青青博士、内蒙古大学王永慧副教授、西班牙高等科研理事会国家生态研究与林业应用中心Josep Peñuelas教授与Jordi Sardans教授、北京市农林科学院侯彦会副研究员、荷兰乌特勒支大学Yann Hautier教授等。研究得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金等项目的资助。