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森林生態(tài)系統(tǒng)承載著多種關(guān)鍵生態(tài)功能和生物多樣性，維持其穩(wěn)定性是這些功能長(zhǎng)期發(fā)揮的重要前提。然而，在氣候極端事件頻發(fā)和人類活動(dòng)持續(xù)增強(qiáng)的背景下，不同維度的森林穩(wěn)定性(如抵抗力、恢復(fù)力和時(shí)間不變性)如何沿緯度梯度變化，以及這些變化由哪些生態(tài)過程驅(qū)動(dòng)，仍缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)。已有研究多集中于單一穩(wěn)定性維度(如時(shí)間不變性)，而對(duì)其他穩(wěn)定性維度及其潛在調(diào)控機(jī)制關(guān)注不足，限制了對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)全球變化能力的全面評(píng)估。

圍繞上述科學(xué)問題，森林生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能團(tuán)隊(duì)整合了覆蓋中國東北溫帶森林區(qū)域的253個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化森林樣地，結(jié)合2003–2023年MODIS Enhanced Vegetation Index(EVI)時(shí)間序列數(shù)據(jù)，系統(tǒng)量化了溫帶森林三種關(guān)鍵穩(wěn)定性維度——抵抗力(resistance)、恢復(fù)力(resilience)和時(shí)間不變性(temporal invariability)的緯向變化格局。研究進(jìn)一步綜合分析了氣候極端事件、人類活動(dòng)、局域環(huán)境條件以及植被特征對(duì)不同穩(wěn)定性維度的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)，不同穩(wěn)定性維度沿緯度呈現(xiàn)出不同的模式：森林抵抗力隨緯度升高而增強(qiáng)，而恢復(fù)力和時(shí)間不變性則隨緯度升高而下降。其中，干擾在塑造抵抗力中占主導(dǎo)作用;相比之下，恢復(fù)力和時(shí)間不變性則受到干擾、局域環(huán)境條件和植被特征的共同影響，三類因素對(duì)其解釋貢獻(xiàn)相對(duì)均衡。進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)因果模型分析顯示，生物多樣性在干擾與穩(wěn)定性之間發(fā)揮關(guān)鍵的介導(dǎo)作用：氣候極端通過降低α多樣性間接削弱森林恢復(fù)力，而人類活動(dòng)通過降低β多樣性，導(dǎo)致高緯度地區(qū)森林時(shí)間不變性下降。

該研究從多維穩(wěn)定性視角系統(tǒng)揭示了溫帶森林穩(wěn)定性的緯向格局及其形成機(jī)制，強(qiáng)調(diào)了生物多樣性在應(yīng)對(duì)極端氣候和人類擾動(dòng)中的關(guān)鍵生態(tài)作用。研究強(qiáng)調(diào)在森林經(jīng)營與保護(hù)實(shí)踐中，應(yīng)優(yōu)先保護(hù)原始林和高多樣性森林，通過提升α多樣性增強(qiáng)森林對(duì)氣候極端的恢復(fù)能力，同時(shí)在受人類活動(dòng)影響顯著的地區(qū)維持β多樣性，以保障森林生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和功能持續(xù)性。

相關(guān)研究成果以“Latitudinal patterns and processes shaping temperate forest stability”為題，發(fā)表在英國生態(tài)學(xué)會(huì)期刊Journal of Ecology。博士研究生賀涵為第一作者，王緒高研究員為通訊作者。合作者包括烏特勒支大學(xué)Yann hautier 副教授和沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所于景華副研究員等。該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等資助。

圖1驅(qū)動(dòng)森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的生態(tài)過程概念示意圖

圖2結(jié)構(gòu)因果模型顯示干擾經(jīng)由樹木大小、α多樣性和β多樣性等植被特征，對(duì)森林抵抗力、恢復(fù)力和時(shí)間不變性緯度格局的直接與間接作用