從熱帶雨林到北方針葉林，樹種數(shù)量呈現(xiàn)出顯著的遞減趨勢(shì)——這一緯度多樣性梯度是生態(tài)學(xué)中最經(jīng)典、也最棘手的謎題之一。盡管科學(xué)家提出了氣候穩(wěn)定性、進(jìn)化時(shí)間、空間異質(zhì)性等多種假說，但至今仍無共識(shí)。近年來，越來越多的研究開始關(guān)注局部尺度的植物間相互作用，尤其是競(jìng)爭(zhēng)與促進(jìn)兩種相反過程如何影響群落構(gòu)建。然而，這兩種機(jī)制在全球森林多樣性格局中的相對(duì)重要性，仍缺乏系統(tǒng)性的定量評(píng)估。

2026年4月8日，《自然》雜志發(fā)表了中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所許涵研究員、中山大學(xué)方素琴副教授團(tuán)隊(duì)完成的研究論文《The importance of competition and facilitation for global tree diversity》。研究團(tuán)隊(duì)分析了從南緯5°到北緯47°的17個(gè)大型永久森林樣地?cái)?shù)據(jù)，涵蓋約270萬棵樹、超過5400個(gè)樹種，系統(tǒng)評(píng)估了鄰域尺度上樹種間的促進(jìn)與競(jìng)爭(zhēng)作用隨緯度的變化格局。

研究團(tuán)隊(duì)采用個(gè)體物種-面積關(guān)系（ISAR）方法，判斷每個(gè)樹種的鄰域多樣性是否高于或低于隨機(jī)預(yù)期。結(jié)果顯示，在赤道附近，鄰域物種多樣性高于或低于預(yù)期的樹種比例大致相當(dāng)，呈現(xiàn)促進(jìn)與競(jìng)爭(zhēng)的“平衡狀態(tài)”。但隨著緯度升高，擁有更高鄰域多樣性的樹種比例顯著下降，而鄰域多樣性偏低的樹種比例顯著上升。這表明，高緯度森林中競(jìng)爭(zhēng)性相互作用逐漸占據(jù)主導(dǎo)。

為了解促進(jìn)作用的來源，研究團(tuán)隊(duì)分別排除了三類潛在“促進(jìn)者”：固氮豆科樹種、非叢枝菌根真菌共生樹種，以及林冠大樹。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，排除這些樹種后，促進(jìn)作用的緯度梯度顯著減弱。說明在熱帶森林中，這些樹種通過提升土壤氮含量、拓展養(yǎng)分獲取渠道或提供遮蔭庇護(hù)，顯著增強(qiáng)了鄰域物種多樣性。而向高緯度方向，這些機(jī)制的作用逐漸喪失，競(jìng)爭(zhēng)相應(yīng)增強(qiáng)。

研究發(fā)現(xiàn)，稀有樹種在統(tǒng)計(jì)上更難達(dá)到顯著的正或負(fù)鄰域效應(yīng)，而常見樹種的信號(hào)更穩(wěn)定。為此，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了空間顯式模擬實(shí)驗(yàn)，固定擴(kuò)散、死亡與出生過程，僅改變樹種總數(shù)。結(jié)果顯示，即使所有物種生態(tài)等價(jià)，模擬中并未出現(xiàn)真實(shí)數(shù)據(jù)中的緯度趨勢(shì)。這排除了“多樣性越高、促進(jìn)比例越高”僅僅是抽樣效應(yīng)的可能性，確認(rèn)了促進(jìn)作用的緯向變化是真實(shí)生態(tài)信號(hào)。

在納入海拔、降水、土壤氮密度、土壤溫濕度等八個(gè)環(huán)境因子后，多元回歸分析發(fā)現(xiàn)，年均溫是唯一與促進(jìn)作用比例顯著相關(guān)的環(huán)境變量。無論基于鄰域個(gè)體數(shù)量還是物種豐富度，年均溫越高的樣地，促進(jìn)作用的比例越高。研究指出，溫度升高可能緩解高緯度地區(qū)的冷脅迫，降低植物的能量與養(yǎng)分需求，從而在一定程度上恢復(fù)促進(jìn)作用的生態(tài)空間。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)氣候變暖背景下高緯度森林的管理具有潛在啟示。

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