近期，国际河流与生态安全研究院陶捐/丁城志团队在生态学重要期刊 Ecology Letters 、Functional Ecology 和 Journal of Animal Ecology发表系列研究成果，提出并应用“功能相似性网络”分析方法，揭示了快速环境变化下鱼类群落功能结构的变化机制，为量化鱼类群落变化的生态功能风险提供了新的理论框架。

在气候变化、生物入侵和人为干扰等多重环境压力下，淡水生态系统普遍面临本土物种丧失与外来物种入侵并行发生的局面。群落中物种“多了什么、少了什么”固然重要，但更关键的是这些变化是否会影响群落维持生态功能的能力。传统多样性指标往往更擅长评估群落的总体变化，却难以清晰回答“群落内部的功能关系如何被重排”“哪些关键功能环节正在变得脆弱”。为此，研究团队创新性地利用功能相似性网络分析方法，将物种之间的功能关系组织成可量化的网络结构，使群落功能结构的变化能够被更直观地识别与追踪，从而把生态功能变化从“结果描述”推进到“机制解析”。

发表于 Ecology Letters 题为“Functional vulnerability arises from unsteady trait-based networks despite high redundancy”的论文中，团队构建了功能相似性网络分析框架，并以澜沧江-湄公河鱼类群落为分析对象，发现鱼类群落即使具有较高的功能冗余，仍可能在扰动下表现出较高的功能脆弱性。造成这一现象的关键并不只是功能冗余的多少，而是相似功能在群落内部如何被组织以及这种组织是否稳健。该研究通过功能相似性网络分析刻画群落功能结构的稳健程度，揭示了“高冗余但仍脆弱”的结构性原因，为淡水生态保护提供了理论依据，也为生态功能风险的早期识别提供了新的思路。

图1.基于功能相似性网络分析的群落功能结构稳定性的评估框架

发表于 Functional Ecology 题为“Changing fish invasion patterns associated with community fish species turnover in 15 Chinese plateau lakes”的论文中，研究团队通过功能相似性网络分析，更精细地追踪了生物入侵下群落物种更替过程中物种之间功能关系的动态变化，解释了外来物种与本土群落在功能组层面的相似性如何随物种更替而发生转变，从而为长期存在的达尔文归化悖论提供新的解释视角。进一步地，发表于 Journal of Animal Ecology 题为“Loss of distinct functionality during fish community disassembly”论文，应用功能相似性网络分析刻画了群落在物种消失与新增过程中功能结构的重排过程，阐明了群落独特功能的丧失以及功能空缺难以被外来种有效补偿的结构性原因。

图2.鱼类群落物种更替下功能相似性变化分析的概念框架

图3.云南高原湖泊外来物种与本土物种功能相似性网络的动态关系

以上研究共同表明，功能相似性网络分析能够更直观地从结构层面刻画鱼类群落功能关系及其变化路径，为量化鱼类群落变化的生态功能风险提供了新的理论框架和方法路径，从而支持更精准的保护优先级制定与入侵风险管理。云南大学为系列论文的第一完成单位，生态学博士研究生计松昊为3篇论文的第一作者，云南大学陶捐研究员为3篇论文的通讯作者，加拿大温莎大学Hugh J. MacIsaac教授（JAE论文共同通讯作者），云南大学李艳玲研究员、丁城志研究员，中国科学院水生生物研究所何德奎研究员、丁刘勇博士，老挝苏发努冯大学Anousith Vannaphon，云南大学地理学博士生王杰，资源与环境硕士生吕键阳为论文共同作者。研究得到了国家自然科学基金 (42077447、42271066)，国家重点研发计划项目 (2025YFE0121600)，云南省应用基础研究项目 (202401AS070147)，NSERC Discovery, Canada Research Chair in Aquatic Invasive Species，云南省教育厅科学研究基金 (2023Y0209) 和中国留学基金委的资助。博士生计松昊受到云南大学“中加联合水生态及流域管理创新型人才培养项目”的支持。

论文链接：

Ecology Letters论文: https://doi.org/10.1111/ele.70336

Functional Ecology论文: https://doi.org/10.1111/1365-2435.70141

Journal of Animal Ecology论文: https://doi.org/10.1111/1365-2656.70118

来源：国际河流与生态安全研究院

编辑：张懿淼 责任编辑：李哲