在全球变化持续加剧的背景下，森林生态系统正同时承受生物多样性下降、极端气候事件增多以及生物干扰风险上升等多重挑战。既有大量理论模型与长期观测研究一致指出，生物多样性是维系生态系统功能与动态稳定性的关键基础。然而，目前关于多样性–稳定性关系的研究仍主要集中在单一营养级，尤其是植物层面，不同营养级之间的稳定性如何通过食物网结构和动态过程相互联结，仍缺乏系统而深入的认识。

植食性昆虫处于森林食物网中承上启下的关键位置，其群落稳定性不仅直接决定森林植食压力与能量物质流动，也深刻影响害虫暴发概率以及更高营养级生物多样性的维持。因此，阐明植食性昆虫群落稳定性的形成机制，是理解森林生态系统多营养级稳定性的重要切入点和核心科学问题之一。

近期，中国科学院动物研究所朱朝东研究员团队依托亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验平台（BEF-China），联合中国科学院植物研究所马克平院士、刘晓娟研究员，以及德国哥廷根大学的 Andreas Schuldt 教授、Georg Albert 博士等国内外研究人员，系统分析了树种多样性、树木生长动态与植食性昆虫群落稳定性之间的跨营养级联动关系。相关成果以“Asynchrony and functional diversity couple herbivore community dynamics to host plant diversity”为题发表在 Nature Communications。

 该研究基于 BEF-China 实验中从单树种到 24 树种混交的多样性梯度样地，整合了 2017—2022 年连续 6 年、共 17 个采样季的鳞翅目幼虫群落监测数据（累计 17,850 个个体），并结合树木功能多样性、生长异步性与种群稳定性等指标，构建了树种多样性影响植食性昆虫群落稳定性的多路径分析框架（图1），系统解析其直接与间接作用机制。

主要研究结论包括：

（1）树种多样性主要通过间接途径影响植食性昆虫群落稳定性（图2、图3）。

结果表明，树种丰富度本身并不直接决定幼虫群落的时间稳定性，而是通过改变树木功能多样性、个体生长异步性以及种群稳定性，进一步影响植食性昆虫的系统发育多样性、群落异步性与种群稳定性，最终作用于其多度和物种丰富度的时间变异。

（2）群落内部异步性与系统发育多样性是调节植食性昆虫稳定性的核心因素（图2a、图3）。

在群落尺度上，不同物种之间的异步波动显著提升了昆虫多度的时间稳定性；同时，更高的系统发育多样性通过增强群落异步性和个体种群稳定性，进一步缓冲群落整体波动，凸显了功能分化在稳定群落动态中的重要作用。

（3）树种多样性对不同食性类群的稳定性效应存在显著差异（图2b–f、图3）。

树种丰富度通过增强树木生长异步性，对专食性植食性昆虫的多度和物种丰富度稳定性产生明显正向影响，有助于降低环境波动对其种群的冲击；相比之下，广食性昆虫对树种多样性的响应较弱，其潜在正效应在一定程度上被树木功能多样性增加所带来的负向调节所抵消。

（4）在整体群落尺度上，高树种多样性并不必然提升植食性昆虫多度的总体稳定性（图4）。

这是由于在将不同功能类群合并分析时，树种多样性通过提高树木功能多样性，削弱了部分昆虫种群的稳定性，使得高多样性样地中整体多度动态反而表现出较低的稳定水平，提示不同功能类群对资源变化的响应方向可能相互抵消。其中，专食性昆虫对宿主多样性下降表现出更高的敏感性（图4d）。

总体而言，森林生态系统中多样性–稳定性关系在不同营养级之间通过资源动态和群落内部调节机制形成了复杂的耦合网络。树种多样性通过提高树木生长的时间异步性，为专食性植食性昆虫提供了更加连续和稳定的资源基础，从而缓解环境波动的不利影响；而随之增加的功能多样性和资源异质性，也可能在一定程度上加剧部分植食性昆虫群落的动态不稳定。

在全球变化背景下以及以单一树种造林为主的森林经营模式中，树种多样性下降可能通过典型的“自下而上”级联效应，削弱高营养级群落的稳定性，并增加专食性害虫暴发的潜在风险。相较之下，多树种混交林通过分散宿主资源、增强生长异步性，有助于提升森林生态系统的长期稳定性与抗扰能力。本研究为理解森林多营养级稳定性形成机制提供了关键实证支持，也为基于生物多样性的森林经营与害虫风险管理策略提供了重要科学依据。上述研究王明强博士（现就职于中国科学院成都生物研究所）为论文第一作者，哥廷根大学Andreas Schuldt教授和中国科学院动物研究所朱朝东研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFF0802300）、科技部基础资源调查专项（2023FY100203）、国家自然科学基金（32100343，32330013）、德国研究基金会（DFG）以及中国科学院先导专项（XDB310304）等多个项目的资助。王明强博士获得了德国洪堡基金会的支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67990-0

图1 植食性昆虫群落稳定性的概念框架与初始路径模型结构

图2 植食性昆虫稳定性、异步性、种群稳定性与树种多样性的关系

图3 基于结构方程模型的树种多样性对植食性昆虫群落稳定性的自下而上调控效应

图4 树种丰富度对植食性昆虫物种稳定性的影响的总效应