图 生态系统稳定性尺度推移的理论框架与经验验证

　　在国家自然科学基金项目(批准号：31988102、32425036)等资助下，北京大学城市与环境学院王少鹏团队在多样性-稳定性研究方面取得了理论进展，阐明了生态系统稳定性的尺度推移规律及其与物种多样性尺度推移之间的关联。研究成果以“统一生物多样性与生态系统稳定性的尺度推移规律(Unifying spatial scaling laws of biodiversity and ecosystem stability)”为题，于2025年3月21日在线发表于《科学》(Science)杂志。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adl2373。

　　稳定性刻画了生态系统在面临环境变化时保持其原有结构和功能的能力。在全球变化背景下，维持生态系统稳定性是自然群落乃至人类社会可持续发展的基础和前提。自1990年代以来，大量研究表明生物多样性是维持生态系统稳定性的核心要素。然而，当前学术界关于多样性-稳定性关系的认识仍局限于很小的空间尺度，如何将相关结论推广至大尺度、并从理论上阐明其尺度依赖性及其机制，仍然是一个未解之谜。

　　研究团队发展了一个新的理论框架，将生态系统稳定性的尺度推移规律 (即生态系统稳定性-面积关系)拆解为两个组分：物种稳定性的尺度推移 (即物种稳定性-面积关系)和种间异步性的尺度推移 (即种间异步性-面积关系)。基于这一框架，研究团队利用群落动态模型开展分析，发现物种稳定性和生态系统稳定性均随空间尺度(面积)增大而增加，而种间异步性则呈现或增加或下降的趋势。随着面积增大，物种多样性增加的越快，则生态系统稳定性随面积增加的速率越大。这一理论预测得到区域尺度植物和鱼类群落数据的经验支持。

　　通过阐明多样性与稳定性尺度推移规律之间的关联，该研究不仅拓展了传统的基于小尺度上的多样性-稳定性理论，也为理解生境丧失的生态后果提供了新认识。理论分析表明，生境破坏会导致物种多样性与生态系统稳定性降低，但这一作用存在一定的滞后性。当生境被破坏后，物种灭绝并非瞬时发生，而是需要较长的时间，即保护生物学中著名的“灭绝债务”。在多样性-稳定性关系的驱动下，灭绝债务会进一步引起“稳定性债务”，也即生境破坏后生态系统稳定性的降低会在较长的时间内持续进行。这一发现为大尺度生物多样性保护与生态系统管理政策制定提供了新认识和科学参考。