食物网结构如何帮助解释生物多样性与生态系统稳定性的关系——来自全球海洋生态系统的证据

生态系统多样性与稳定性的关系一直是生态学的核心争议话题。20世纪70年代前，人们普遍认为多样性越高，生态系统越稳定；但梅（May）的研究利用随机群落矩阵指出，物种丰富度、连通性等增加可能降低局部稳定性。后来的批评指出，这些模型忽略了真实的营养结构，推动了基于经验的食物网模型发展。然而，以往研究多关注多样性与稳定性的直接关系或单一稳定性指标，对两者如何通过食物网结构间接作用影响多维稳定性的研究较少。

为厘清这一问题，本研究分析了全球217个基于标准化Ecopath框架构建的海洋食物网（该框架整合了生物量、生产、消费和饮食组成等经验数据，能更真实地评估稳定性）。研究计算了三种稳定性指标：局部稳定性（小扰动后系统恢复平衡的速率）、抵抗力（随机死亡率扰动下生物量的最大百分比变化）和恢复力（扰动停止后1年生物量的恢复百分比），并通过广义线性混合效应模型和分段结构方程模型评估多样性与食物网结构对多维稳定性的联合影响。

结果显示，多样性通过双重路径影响稳定性：通过间接的结构中介作用与抵抗力、恢复力呈正相关；但与局部稳定性呈负相关，除非考虑相互作用强度。关键发现是，若忽略结构中介，多样性与稳定性呈净负相关；而整合食物网结构后，则呈现出依赖具体情境的正相关关系，表明结构指标是关键解释变量。例如，更高的多样性会形成更稀疏的食物网（连通性降低），有助于提高抵抗力和恢复力；对于局部稳定性，多样性虽有直接负效应，但通过相互作用强度的标准差可产生间接正效应。

本研究通过揭示食物网结构调节依赖情境的稳定性结果，调和了多样性-稳定性争议。整合直接和间接路径不仅解决了矛盾，还为应对环境变化的保护策略提供了可操作指标，提示保护海洋生态系统稳定性需兼顾物种多样性和食物网结构完整性。