有关多样性与稳定性的讨论 The diversity-stability debate Kevin Shear McCann,McGill University,Montreal,Canada,Nature,2000,405:228-233 一、背景知识 自从MacArthur和Elton分别在本世纪五十年代提出了多样性-稳定性理论以 后，对多样性-稳定性的关系问题展开了激烈的争论。 MacArthur于1955年首次提出了有关一个群落的物种多样性与稳定性之间的 相关关系。群落是指在特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成及其与 环境之间彼此影响、相互作用，既有一定的外貌及结构，包括形态结构与营养结 构，并具有特定生物功能的生物集合体。也可以说，一个生态系统中具有生命的 部分即生物群落。他在做群落学研究时发现一些群落的物种多度保持恒定，而在 另一些群落中则表现出很大的变化，他把前者称为稳定的群落，而把后者称为不 稳定的群落。MacArthur认为，一个群落内所含物种的多少对它的稳定性所起的作 用是基本的，而物种间的相互作用或联结则对一个群落的稳定性起到一个补充的 作用。 与此同时，Elton根据他对物种侵入的研究，也提出了相似的假说。Elton认为 对于一个相对简单的植物或动物群落，易于受毁灭性的种群波动的影响，因而抵 御外来种侵入的能力较弱。这一思想在他早先出版的《动物生态学》中就有所体 现。MacArthur和Elton虽然表示的方法不尽相同，但其本质是相类似的：MacArthur 认为稳定性是指一个群落内种类组成和种群大小保持不变；而Elso的稳定性是指 一个群落难于受外来种的侵入，其结果也是种类组成和种群大小维持恒定。 然而七十年代该假说遇到了挑战。1970年，Gardner等学者提出，对于一个百 分之百联结的系统中每一个种群与其它种群都有相互作用，每增加一个种群，不 稳定的可能性将增加2。当然，对于一个生命系统，联结是不可能达到百分之百 的。一个多物种的系统，其稳定性将取决于系统内物种间的联结作用，但联结作 用对系统稳定性的影响是有限度的。当一个系统的物种数等于10时，如果系统内 物种联结超过13时，系统立即从稳定变为不稳定。 My进一步论述了物种数S、种间联结C以及作用强度B对系统由稳定状态变 为不稳定状态的过程中所起的作用：B(SC)2<l。同年，他在其著作《Stability and3 有关多样性与稳定性的讨论 The diversity-stability debate Kevin Shear McCann，McGill University，Montreal，Canada，Nature，2000，405：228-233 一、背景知识 自从 MacArthur 和 Elton 分别在本世纪五十年代提出了多样性-稳定性理论以 后，对多样性-稳定性的关系问题展开了激烈的争论。 MacArthur 于 1955 年首次提出了有关一个群落的物种多样性与稳定性之间的 相关关系。群落是指在特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成及其与 环境之间彼此影响、相互作用，既有一定的外貌及结构，包括形态结构与营养结 构，并具有特定生物功能的生物集合体。也可以说，一个生态系统中具有生命的 部分即生物群落。他在做群落学研究时发现一些群落的物种多度保持恒定，而在 另一些群落中则表现出很大的变化，他把前者称为稳定的群落，而把后者称为不 稳定的群落。MacArthur 认为，一个群落内所含物种的多少对它的稳定性所起的作 用是基本的，而物种间的相互作用或联结则对一个群落的稳定性起到一个补充的 作用。 与此同时，Elton 根据他对物种侵入的研究，也提出了相似的假说。Elton 认为 对于一个相对简单的植物或动物群落，易于受毁灭性的种群波动的影响，因而抵 御外来种侵入的能力较弱。这一思想在他早先出版的《动物生态学》中就有所体 现。MacArthur 和 Elton 虽然表示的方法不尽相同，但其本质是相类似的：MacArthur 认为稳定性是指一个群落内种类组成和种群大小保持不变；而 Elson 的稳定性是指 一个群落难于受外来种的侵入，其结果也是种类组成和种群大小维持恒定。 然而七十年代该假说遇到了挑战。1970 年，Gardner 等学者提出，对于一个百 分之百联结的系统中每一个种群与其它种群都有相互作用，每增加一个种群，不 稳定的可能性将增加 2 n-1。当然，对于一个生命系统，联结是不可能达到百分之百 的。一个多物种的系统，其稳定性将取决于系统内物种间的联结作用，但联结作 用对系统稳定性的影响是有限度的。当一个系统的物种数等于 10 时，如果系统内 物种联结超过 13 时，系统立即从稳定变为不稳定。 May 进一步论述了物种数 S、种间联结 C 以及作用强度β对系统由稳定状态变 为不稳定状态的过程中所起的作用：β(SC) 1/2<1。同年，他在其著作《Stability and