生物多样性的空前丧失促使人们开展了大量研究工作来描述物种多样性—生态系统功能关系,并试图揭示二者关系背后的内在机制。本研究以淡水单细胞藻类构建微宇宙实验系统,设计了4个实验来检验长期尺度上物种丰富度和生态系统生产力、稳定性(抵抗力性、恢复性、时间变异性)的关系,以及多样性效应如何受到环境资源水平、营养波动和物种定居顺序的影响;另外提出一种新的生物多样性实验分析方法——子集分析方法。在本研究开展的实验中,物种丰富度对生物量的效应或为正相关或没有显著关系,抽样效应和互补效应共同解释了它们二者之间的关系。物种丰富度对生物量的作用随时间可能逐步加强,也可能没有显著变化,这取决于具体的环境背景。(1)抵抗性实验物种数与群落生物量关系为正,多样性的正效应在冷冻扰动下变弱。受到冻害时,物种数更多的群落其生物量下降得更加剧烈,表现出更低的抵抗性;种群水平上的抵抗性与物种数没有明显关系;物种丰富度对群落抵抗性的负效应很可能是多物种对环境变化的同步性响应导致的。(2)资源水平实验互补效应在贫瘠环境中比在富养环境中更强烈。物种丰富度与群落生物量的时间变异性在贫瘠环境中为负相关,而在富养环境中没有显著关系。在经历冷冻干扰时,物种间的补偿性生长仅在贫瘠环境中发生;群落生物量仅在富养环境中表现为下降。群落以及各个物种的生物量对冷冻干扰的响应与物种多样性无关。