Journal of Ecology | 黎绍鹏教授研究团队揭示长期演替进程中物种异步性下降的生态与统计机制

作者简介：

华东师范大学生态与环境科学学院生态学专业博士生杨偲越和博士后孟亚妮为该论文的共同第一作者，黎绍鹏教授为通讯作者。东伊利诺伊大学Scott Meiners教授、华东师范大学赵明和赵郁豪博士、上海城建学院马诗钰博士为本论文的共同作者。该研究受到国家自然科学基金（32222051和32571947）、国家重点研发计划（2023YFC2604500）和教育部基础学科和交叉学科突破计划（JYB2025XDXM904）等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/1365-2745.70405

文章简介：

演替后期的群落是否会更加稳定，是生态学长期关注的经典问题。经典理论认为，随着演替的深入，物种间通常呈现此消彼长的种群动态。因此，不同物种对环境波动的响应会趋于异步，当某些物种数量下降时，另一些物种可能增加，从而抵消彼此的波动并增强群落的时间稳定性。然而，近年来的长期观测发现，物种异步性并不一定随演替增强，甚至可能持续下降。物种异步性为何随演替发生变化，以及这种变化由哪些机制驱动，仍是群落生态学研究的重要科学问题。

针对这一问题，华东师范大学生态与环境科学学院黎绍鹏教授团队利用美国Buell–Small Succession Study超过60年的连续植被观测数据，追踪弃耕地从先锋草本群落，经灌木和藤本阶段，逐渐发展为幼年落叶林的全过程。研究成果以“Compensatory and statistical-averaging effects jointly explain the decrease in species asynchrony over 60 years of succession”为题，发表于 Journal of Ecology。

理论上，物种异步性可以通过两种不同途径形成。第一种是补偿效应（compensatory effect，CPE）：不同物种因生态位、生活史和环境敏感性不同，或受到种间竞争等相互作用的影响，种群动态呈现“此消彼长”。当一个物种的下降被其他物种的增加所补偿时，群落整体波动便会减小。第二种是统计平均效应（statistical-averaging effect，SAE）：即使物种之间不存在明显的替代或补偿，只要多个物种的波动并非完全同步，它们汇总到群落层面后也会彼此平均，产生类似“投资组合分散风险”的缓冲作用。前者强调物种间的生态补偿，后者强调多样性所提供的独立波动和风险分散。本研究通过将物种异步性拆分为补偿效应和统计平均效应，评估了两者的相对贡献并分析了它们与物种丰富度的关系及其在演替过程中的变化。

研究发现，这两种机制均随演替推进而减弱，共同导致物种异步性长期下降。统计平均效应在各演替阶段始终占较大比重，说明多物种的风险分散是异步性的重要基础；但补偿效应下降得更快，对异步性整体下降的贡献更大。研究还发现，物种丰富度在整个演替过程中始终与统计平均效应稳定正相关，却与补偿效应关系很弱。这表明，演替后期物种减少，与可用于分散波动风险的独立种群减少相伴发生，从而削弱统计平均效应；而补偿效应的下降，则更多反映优势结构、物种身份和种间关系的改变。

演替理论是指导退化生态系统恢复与植被重建的重要理论基础。本研究将长期连续监测的演替数据与物种异步性分解框架相结合，阐明了补偿动态与统计平均机制如何通过不同路径共同驱动演替后期物种异步性的下降。该研究改变了演替后期群落中物种对环境的响应更加异步的传统认识，并为从机制层面理解演替过程中群落稳定性的维持机制以及生物多样性—稳定性关系提供了新的视角。

文章主要附图：

图1 物种异步性及其组分随演替进程的变化规律。统计平均效应始终占据物种异步性的较大比例，但补偿效应在演替过程中下降更剧烈。

图2 物种异步性组分和物种丰富度的关系。统计平均效应，而非补偿效应，随物种丰富度的增加而增加。

图3 异步性组分-丰富度关系随时间的变化规律。在整个演替过程中，补偿效应与物种丰富度关系较弱，而统计平均效应始终与物种丰富度呈正相关关系。