PNAS | 刘慧颖教授研究团队揭示季节性气候变化如何跨时间尺度重塑高寒草地稳定性

生态系统稳定性是草地生态系统服务持续供给的重要基础。在全球变化背景下，季节性非对称气候变化在陆地生态系统中表现明显，可能显著改变生态系统稳定性。然而，现有研究多聚焦于草地生态系统年际尺度的时间稳定性，对于季节性非对称气候变化如何重塑不同时间尺度上的稳定性，仍缺乏系统认识。

针对这一问题，华东师范大学生态与环境科学学院天童国家野外台站刘慧颖教授研究团队依托两个持续多年的野外控制实验平台，开展多时间尺度的植物生长动态监测，揭示了季节性增温与干旱在季节与年际尺度上对植物生产力稳定性的影响及其机制。

一般认为群落稳定性的变化依赖于物种水平稳定性与物种异步性，然而这些机制可能因时间尺度而异。例如，在季节尺度上，高寒草地较强的季节性往往导致种群动态高度同步，从而降低物种异步性对生态系统稳定性的贡献。在更长时间尺度上，生态位分化则可能促进种群动态的异步性，增强物种异步性在维持生态系统稳定性中的作用。此外，生态系统过程存在跨时间尺度的滞后效应，例如许多研究均发现春季增温会促进植物提前生长，但由于资源限制和叶片性状约束，可能抑制生长季中后期生长，从而稳定季节生物量。

通过控制实验发现，春季增温表现出比其他季节增温更强的跨尺度稳定作用，同时提高了高寒草地生产力的季节稳定性和年际稳定性；而全年增温提高了季节稳定性，并未对年际稳定性产生显著影响；对于季节性干旱，夏季干旱与生长季干旱仅提高了季节稳定性，但在年际尺度上无显著影响。研究进一步揭示稳定性的维持机制具有明显的时间尺度差异，季节尺度稳定性的提高主要由物种水平稳定性的增强驱动；在年际尺度上，春季增温则通过增强不同植物功能群之间的异步性，缓冲群落生物量的年际波动。该研究认为，在预测未来复杂气候变化背景下生态系统功能的时间动态与稳定性，不仅需要关注气候变化的强度，还应充分考虑气候变化发生的季节。

图 1：季节增温与干旱对季节稳定性与年际稳定性的影响。

图 2：季节增温与干旱对季节尺度稳定性调控因子的影响。

图 3：季节增温与干旱对年际尺度稳定性调控因子的影响。

图 4：结构方程模型揭示季节增温与干旱对季节和年际稳定性的调控机制。

上述研究成果于2026年9月9日以“Seasonally asymmetric warming reshapes grassland stability across timescales”为题发表于国际著名期刊《PNAS》（DOI: 10.1073/pnas.2608466123）。

论文第一作者鲁春燕博士在野外开展研究

季节增温控制实验近照

该论文第一作者为华东师范大学已毕业博士生鲁春燕，通讯作者为刘慧颖教授。北京大学、兰州大学贺金生教授参与了该研究，并为研究开展提供了重要指导和科研平台支持。合作作者还包括兰州大学汪浩教授、西北高原生物研究所张振华研究员、伯尔尼大学 Madhav P. Thakur 教授等。该研究获国家自然科学基金优秀青年科学基金、国家重点研发计划青年科学家项目等资助。

图文、来源 |刘慧颖教授科研团队

       原文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2608466123