生态系统稳定性及其与生物多样性的关系 植物生态学报    2021, 45 (10): 1127-1139.   DOI: 10.17521/cjpe.2020.0116

图3 不同尺度稳定性之间的内在关联。区域生态系统稳定性可以分解为局域稳定性和空间异步性的乘积, 局域稳定性可进一步分解为物种稳定性和种间异步性的乘积。不同生态学过程通过影响物种稳定性、种间异步性和空间异步性, 最终决定区域生态系统的稳定性(修改自Wang & Loreau, 2014)。

正文中引用本图/表的段落

基于生态等级理论框架, Jørgensen和Nielsen (2013)从一般意义上探讨了不同等级的生物和生态系统的稳定性之间的联系。该框架广泛地涉及了细胞、器官、个体、种群、群落、景观、生物圈等不同等级, 但由于假定同一等级内的不同组分是完全独立的, 因此在实际应用中具有一定的局限性。Wang和Loreau (2014, 2016)基于集合群落理论, 发展了一个时间稳定性的空间分解框架。类似于生物多样性的空间分解, 该框架提出了α、β和γ稳定性的概念。数学上, 区域或集合群落的γ稳定性可分解为局部α稳定性和β稳定性。具体地, α和γ稳定性分别指代了局域和区域尺度生态系统的时间稳定性, β稳定性指示了不同局域生态系统的时间波动的非同步性。从局部尺度到区域尺度, 生态系统稳定性逐渐增加, 从而产生正的稳定性-面积关系(Wang et al., 2017)。进一步地, 可类似地将局域生态系统稳定性分解为物种稳定性和种间异步性(Thibaut & Connolly, 2013)。因此, 最终区域生态系统稳定性可分解为物种稳定性、种间异步性和空间异步性的乘积(Wang et al., 2019)。这一分解框架表明, 通过研究不同生态因素对区域生态系统稳定性的3个分量的影响, 可以阐明区域尺度生态系统稳定性的决定机制(图3)。

基于这一框架, Wang和Loreau (2016)使用竞争性集合群落模型研究了不同尺度的物种多样性与生态系统变异之间的关系.该模型表明, α多样性可增强局域生态系统的稳定性, 而β多样性可增强不同生态系统之间的空间异步性, 即β稳定性.因此, α和β多样性分别通过局域和区域尺度的保险效应为区域生态系统提供稳定化作用.该研究首次预测多样性-稳定性关系可发生在α、β和γ等不同尺度, 因此生物多样性和栖息地的丧失会破坏区域范围内的生态系统稳定性.该研究有助于理解全球环境变化(如环境同质化)和生物多样性丧失对生态系统稳定性的交互影响, 并对开展景观生态系统管理与保护具有实际意义. ...