第6章多样性与稳定性的关系.ppt

生态学中多样性与稳定性的关系 一 意义 1 多样性与稳定性关系是普遍存在的一种自然关系。 物理系统：网络结构和系统抗干扰能力关系 机械系统：简单与复杂机械的性能可靠性关系 生命系统：北方相对单调的生物群落和南方复杂的热带雨林 社会系统：相对简单的原始社会向复杂的现代社会的演替 2 统一的多样性与稳定性的理论，不但对生态学，而且对哲学，社会学都有指导意义。 生态学中意义：资源管理，害虫防治，生物多样性保护，生态系统管理 二 多样性导致稳定性的假说 Elton (1958)考察生态系统 （1）单猎物-捕食者系统的数学模型没有局部稳定平衡点 （2）实验猎物-捕食者系统发生激烈种群波动并经常迅速导致灭绝。 （3）人工单一栽培作物易于害虫爆发 （4）岛屿生物区系对外来入侵是脆弱的 （5） 北方群落 脆弱且易形成明显波动 复杂热带雨林 较为稳定 MacArthur(1955),提出用营养多样性来描述群落稳定性 A measure of trophic diversity could be used to describe community stability Hutchinson (1959)从进化尺度考虑 稳定群落→持续时间长→多样性增加 Margelat (1957,63,68) 从生物利用能量水平的观点 群落越是复杂，个体要求维持能→少 意味着 复杂性被系统利用来为稳定性服务 从信息论和热力学角度： 多样性高（种间相互作用机会大，能量流通途径增加） ↓ 熵高（无序性增加） ↓ 稳定性大 Paine(1966),研究了华盛顿海岸岩石 潮间带无脊椎动物 除去鲨鱼 15个种 →8个种 Bivalves →独裁者 三 对假说的抨击 Goodman (1975) 热带雨林 高度稳定是假象，事实上，Smith(1970)的中美热带研究：哺乳，鸟类，昆虫波动激烈，对认为干扰极敏感。 对线性系统的研究 May,R M (1972)也指出复杂性不一定导致稳定性 Will a large complex system be stable? Nature 238 :413-414 稳定性=所有特征根有负实部 设 P(λ1,……, λn)=probability for each eigenvalue has a negative real part P(λ1,……, λn)=P(λ1)*P (λ2)….. P (λn) P (λi)=1/2 for all i=1,2,……..n P(λ1,……, λn)= 1/2n n→大， 稳定性→低 Levins 通过环分析也得到了类似的结果 Daniel Goodman 1975 The theory of diversity –stability relationships in Ecology .The Quarterly Review of biology vol.50.no.3. In Abstract of this paper: “we conclude that there is no simple relationship between diversity and stability in ecological system” Pimm (1984) 生态系统稳定性分析中常用术语摘自（Goh,1975;Oriams 1975) 稳定性的这四个方面关系比较复杂，一般来说，抵抗性和恢复性呈相反的关系，即抵抗性高的生态系统，其恢复性低，且持久性高，变异性低；而恢复性高的系统，在某种情况下，变异性低，而在另外一些情况下，变异性高（Tuielli 1978) Biodiversity and the productivity and stability of ecosystem Kris H. Johnson et