自然生态系统为人类社会提供了多种功能和服务。在全球变化背景下，维持生态系统的稳定性成为可持续发展的关键目标之一。很多研究表明，多样性越高的生态系统具有更大的稳定性。虽然“多样性-稳定性”理论自1990年代以来日趋成熟，但以往研究主要关注小尺度实验群落，关于这一理论能否扩展至大尺度自然群落仍不清楚。为了理解这一问题，北京大学城环学院王少鹏研究组自2014年以来开展了一系列理论工作，提出并发展了多尺度稳定性理论框架，基于这一理论框架预测局域群落间的物种组成差异(即β多样性)可促进区域尺度生态系统的稳定性。针对这一理论框架，近期多项研究利用单个站点的植物群落实验数据做了检验，但跨区域的大尺度经验证据依然缺乏。

本研究使用美国国家生态观测网络(National Ecological Observatory Network, NEON)的植物群落数据集，检验了不同空间尺度和气候条件下的多样性-稳定性关系。该数据集采用统一的取样规范在多个空间尺度上对美国大陆不同生态系统的植物群落组成和动态做了观测(图1)。研究选取了在2013-2020间连续监测超过4年的36个NEON站点(  尺度)，每个站点包括6-33个400m2的监测小区 (  尺度)，每个小区共监测8个1m2的样方(  尺度)。结果表明，在样方、监测小区和站点等多个空间尺度上，多样性与稳定性均呈正向关系，且多样性-稳定性关系的强度随空间尺度增大呈现出较弱的增加趋势(图2)。温度和降水可通过多种途径影响不同尺度的稳定性。特别地，多样性-稳定性关系的强度随降水季节性增大而显著降低。该研究结果将多样性-稳定性理论拓广至多尺度框架，揭示了生物多样性在不同空间尺度和气候条件下具有一致的稳定化作用，凸显了大尺度生物多样性保护的重要性和必要性。

图1. 美国国家生态观测网络(NEON)在样方、监测小区、站点等尺度调查了植物群落的多样性和时间稳定性。

图2. 不同尺度的多样性-稳定性关系(A-E)、以及这一关系的强度随空间尺度的变化(F)。

该研究成果以 “Consistent stabilizing effects of plant diversity across spatial scales and climatic gradients”为题，于2022年9月19日发表于《自然?生态与进化》(Nature Ecology & Evolution)杂志。北京大学城市与环境学院已出站博士后梁茂伟为第一作者，王少鹏研究员为通讯作者，合作者包括来自欧美的多位生态学者。该研究得到了国家自然科学基金委基础科学中心(31988102)和优秀青年基金(32122053)等项目资助。