多样性与稳定性的尺度之谜
在全球气候变化和人类活动持续加剧的背景下，生物多样性丧失正在深刻改变生态系统功能，也削弱了生态系统稳定提供服务的能力。长久以来，科学家们都知道局域尺度的物种丰富度对草地群落稳定性有积极作用，而植物叶片经济谱的快慢功能性状权衡，也被证实能通过多种机制预测群落稳定性。然而，这种多样性-稳定性关系是否能够从局部尺度扩展到更大的空间尺度，仍是生态学中的一个重要问题。
针对这一科学问题，来自兰州大学刘向老师团队、西班牙巴斯克气候变化中心、荷兰乌得勒支大学等研究团队，通过对中国青藏高原和内蒙古高原235个草地的实地调查与遥感数据结合，系统揭示了植物多样性如何在多空间尺度上影响草地生产力的稳定性，相关成果发表于国际权威期刊《Nature Communications》。
图1. 研究区域、环境梯度和取样设计。
大尺度野外调查 + 遥感数据
研究设计：研究在2021年和2022年生长季，在青藏高原和内蒙古高原调查共计235个草地样点。每个样点设置一个50 m × 50 m样方，并在四个角各布设一个0.5 m × 0.5 m的小样方，用于调查物种丰富度和采集地上生物量；
数据收集：物种组成、地上生物量，叶片比叶面积、叶氮含量、叶磷含量等功能性状、并利用NASA Landsat卫星数据估算初级生产力的时间稳定性；
数据分析：结合结构方程模型（SEM），将稳定性划分为局部群落稳定性和空间异步性，探讨环境因子、物种多样性及功能多样性对不同尺度稳定性的直接和间接影响；
本研究中，科研人员采用Smartchem 450全自动化学分析仪，对植物叶片磷含量及土壤全磷含量开展精准定量检测。该仪器搭载先进的样品管密封技术，能有效减少样品蒸发与交叉污染问题，同时降低环境因素对检测参数的干扰，从技术层面保障了各项指标分析结果的准确性与可靠性。
图2.连接生物多样性与α稳定性及空间异步性的偏回归关系。
图3.将气候、土壤肥力与生物多样性关联至α稳定性及空间异步性的多组结构方程模型。
图4. 不同关系偏回归图。
研究发现
✅ 物种丰富度促进稳定性，功能多样性反而降低稳定性；
✅ 群落间的多样性对空间异步性无显著影响；
✅ 气候对不同区域的影响路径不同，但多样性作用一致：
Ø 在内蒙古高原，降水是影响α稳定性的主要因素，既直接作用，也通过增加物种丰富度间接促进稳定性；
Ø 而在青藏高原，物种丰富度是α稳定性的最强预测因子，降水则主要通过影响空间异步性发挥作用；
✅ 叶片经济谱的快慢性状与群落稳定性的关系具有生境依赖性；
为何β多样性“失效”？
研究区环境异质性相对均一；
未考虑地下功能性状；
样方空间距离较小；
地面调查与遥感数据的尺度不匹配；
启示
这项覆盖青藏高原与内蒙古高原的草地研究，清晰揭示了群落内的局域多样性是支撑草地生产力跨尺度稳定的关键驱动力，而群落间的多样性差异并未展现出显著的稳定效应。研究为理解气候变化背景下，不同空间尺度的生物多样性如何维持草地生态系统功能稳定提供了新的视角，也为我国草原生态保护修复工程的实施提供了重要的科学依据。未来，若能将地下功能性状、物种扩散能力等因素纳入考量，将更全面地理解生态系统在面对环境变化时的响应与适应能力。
发表期刊：Nature Communications 【影响因子：15.7】
研究单位：兰州大学、西班牙巴斯克气候变化中心、荷兰乌得勒支大学
研究地点：青藏高原、内蒙古高原
使用设备：Smartchem 450全自动化学分析仪
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-026-69028-5