米兰官网-新研究揭示森林多样性纬度格局之谜—新闻—科学网

为什么赤道四周丛林树木种类繁多、使人应接不暇，而北方丛林树种却相对于单1、翻来覆去只有几种？这一困扰科学家长达两百余年的谜题，如今被中山年夜学生态学院传授储诚进团队等，经由过程一场笼罩全世界32个丛林年夜样地、触及300多万棵树的年夜范围“数据侦察步履”找到了出人意表的谜底——丛林中存于一种“反垄断”机制，其焦点竟隐蔽于树木之间“三人成众”的繁杂瓜葛之中。

4月29日，相干研究结果于线发表在《天然》杂志。论文通信作者储诚进向《中国科学报》暗示，其团队初次于全世界标准上验证了丛林群落中高阶互作的遍及性，发明高阶互作随纬度升高而削弱，展现了其于塑造树木多样性纬度格式中的潜于要害作用，为从生物互作角度理解物种多样性纬度梯度格式斥地了新路径。

该研究不仅改造了人们对于丛林生态体系的认知，也为掩护生物多样性提供了全新思绪。据悉，该论文已经被挑选为将在5月14日出书的《天然》杂志纸质版封面文章。

一个困扰两百年的老问题

从太空鸟瞰地球，一个较着纪律映入眼帘：从赤道向南北极，年夜地的颜色由浓绿逐渐变淡。这不仅是植被笼罩度的变化，更是物种富厚度的猛烈衰减。于热带雨林中，一块足球场巨细的地盘上可能生长着数百种树木；而到了寒温带针叶林，几十千米规模内往往只见云杉、冷杉、落叶松等寥寥几个树种。

这一征象早于1807年就被德国博物学家亚历山年夜 冯 洪堡体系描写，厥后被称为“物种多样性的纬度梯度格式”。两个多世纪以来，科学家提出了跨越100种理论试图注释这一征象，有的归因在热带地域更不变的天气，有的认为与汗青冰期有关，有的夸大太阳辐射及出产力差异，还有有的从物种形成与灭尽速度角度切磋。

于浩繁注释中，“同种负密度依靠”机制逐渐脱颖而出。其焦点逻辑其实不繁杂：同种树木之间不喜欢近间隔堆积。假如某棵树周围都是“同类”，它们会激烈争取阳光、水份及营养；同时，同种个别堆积还有会使专门进犯该树种的病虫害更易流传。终极成果是，当同种邻人过量时，树木生长变差甚至灭亡危害升高。这类“自我克制”机制自然制止了单一树种独霸丛林，为其他物种留出保存空间，从而维护了群落多样性。

这一注释看似完善，然而，当科学家试图验证“同种负密度依靠是否随纬度升高而削弱”（以此注释低纬度地域多样性更高）时，却患上出了彼此抵牾的结论。问题毕竟出于哪里？

储诚进团队的最新研究给出了一种可能的谜底：已往的研究把繁杂的丛林“想简朴了”。

从“二人间界”到“多人游戏”

已往的同种负密度依靠研究，重要聚焦在方针树木与周围每一一棵邻人之间的成对于彼此作用，犹如只研究两小我私家之间是彼此帮忙还有是相互危险。但于真实丛林里，树木之间的“社交收集”要繁杂患上多。

“然而，这类研究范式有较年夜的局限性，它将繁杂的生态体系降维到两两彼此作用，对于第三种甚至更多物种的影响思量不足。”储诚进说，“高阶彼此作用（HOIs）指两个物种之间的彼此影响，会因第三种或者更多物种的存于而转变。咱们的研究将方针树木四周第三棵甚至更多树木的彼此影响思量了进来。”

假想一个场景：方针树A四周有一棵同种树B及一棵异种树C。传统成对于阐发只会别离思量“A与B”及“A与C”的瓜葛。但现实上，B及C的存于会彼此影响。例如，B可能开释化学物资按捺C的生长，C可能吸引某种害虫间接影响B的康健，而B及C的“互动”又会转变它们各自对于A的影响。生态学家将这类征象称为“高阶彼此作用”。

“2018年，一名Australia学者来中山年夜学作陈诉，分享了一年生草本植物的高阶互作征象，这极年夜地开导了咱们：是否可以将研究拓展到丛林群落？”论文第一作者、生态学院副传授李远智回忆研究缘起。

然而，将高阶互作推广到丛林群落，首要难题是怎样科学地量化。一年生草本植物糊口史短，个别巨细及空间间隔变异小，量化高阶互作时可以纰漏。但于丛林群落中，树木巨细及间距变异较年夜，需要思量的因素繁杂患上多。

储诚进团队意想到，已往只存眷成对于互作，相称在只看到了丛林社交图谱中的单线接洽，却纰漏了多条线条交叉后孕育发生的新效果，而那偏偏多是解开多样性纬度谜题的要害。

起色呈现于2021年。团队于《国度科学评论》发表要领论论文，初次提出同时思量树木个别巨细及空间间隔的量化框架。他们成立了两套数学模子：一套仅包罗成对于互作，另外一套于此基础上插手高阶互作项，然后将模子猜测成果与真实丛林样地数据比对于，为后续全世界研究奠基了基础。

一场超过全世界的“丛林年夜普查”

“观点及要领都已经齐全，为了让研究结论更扎实，咱们最先想法获取全世界丛林样地的高质量反复不雅测数据。”李远智说。

研究团队用时8年，经由过程中国丛林生物多样性监测收集（CForBio）及全世界丛林不雅测收集，获取了全世界32个年夜型丛林动态监测样地的数据。这些样地遍布十多个国度或者地域，从热带的巴拿马、马来西亚到温带的美国、德国，再到亚寒带加拿年夜，基本上笼罩了地球上最重要的丛林类型。

每一个样地凡是不小在20公顷（约28个尺度足球场巨细）。研究职员对于样地内所有胸径≥1厘米的木本植物举行了切确定位、物种鉴定、胸径丈量并挂牌编号。每一五年摆布复查一次，记载每一棵树的生长、灭亡及新萌生个别。

论文配合第一作者、中山年夜学生态学院特聘副研究员肖俊丽暗示：“于数据阐发方面，咱们测验考试过许多差别思绪，发明差别要领获得的成果一致。终极发表时采用了相对于简朴、学界更易理解的要领。”

终极，这项研究整合了笼罩全世界32个丛林年夜样地、跨越300万棵树、分属5000多个树种的海量数据。“这是迄今为止对于全世界树木高阶互作效应所做的最年夜范围研究。”储诚进说。

“于这项用时多年、超过全世界的研究中，离不开每一一名介入科研职员之间的信托与撑持。”储诚进暗示，该研究共有70位作者、50个科研团队介入。

从头熟悉咱们身旁的丛林

研究中有两个中国丛林样地非分特别惹人注目，别离位在广东车八岭国度级天然掩护区（20公顷）及广东封开黑石顶省级天然掩护区（50公顷）。这两个样地由中山年夜学设置装备摆设治理，是中国丛林监测收集快速成长的缩影。

储诚进感触道：“已往都是外洋学者约请咱们介入研究，此刻是中国科学家主导问题设计、要领立异及全世界数据兼顾。”今朝，CForBio收集已经包罗天下31个样地，成为全世界丛林研究的主要气力。

这项研究也改造了科研范式。“已往咱们将总体‘切块’阐发，这个切割历程会遗掉许多主要信息。”于储诚进看来，跟着技能及理论东西的成长，科研范式正于转向体系思维。这项研究恰是体系思维的一次乐成实践，它看到了整片丛林的繁杂瓜葛网。

这一发明对于生态掩护意义庞大。传统掩护计谋常聚焦在旗舰物种，如年夜熊猫、东北虎等，但新研究注解，掩护丛林多样性需要维护整个“社交收集”。“经由过程辨认促成罕见物种生长的要害互作，可以优化树木莳植组合，使掩护事情越发高效。”储诚进说。

下次当你走进丛林，没关系用全新的目光去不雅察：那些看似随机的树木漫衍，实则是颠末永劫间的精妙设计；每一片落叶、每一声虫鸣，都是繁杂生态收集的构成部门。

储诚进团队的研究告诉咱们，丛林并不是树木的简朴调集，而是一个布满聪明的生命配合体。理解这类聪明，不仅有助在更好地掩护天然，也能为人类社会解决“垄断”与“公允”的难题提供启迪。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10434-6