研究揭示全球热带森林树种多样性维持遵循“通用法则”

热带地区一直以来都是生物多样性保护与研究的热点。为何不同热带区域之间的物种多样性存在明显差异？例如，与非洲相比，美洲和亚洲的热带森林通常拥有更多的树种。传统观点倾向于将这种差异归因于各地区不同的生物地理历史和演化过程。中国科学院西双版纳热带植物园与南京大学等合作研究发现，当今气候环境而非生物地理历史，才是塑造局域尺度上树种多样性的关键。

研究人员整合了来自泛热带地区429个一公顷样方的调查数据，形成了一个覆盖全球主要热带地区的庞大数据库。研究采用了多种分析方法，包括考虑空间自相关的随机森林模型、广义线性模型以及敏感性实验等，综合分析了影响热带森林树种α多样性的驱动机制。为准确衡量多样性，研究团队采用了多种指数，包括基于样本覆盖的稀疏化方法和Fisher’s α指数等，确保了研究结果的稳健性。

研究结果揭示了明确的环境因子驱动模式：水分可用性是影响树种α多样性的最主要因素，而土壤特性在局域尺度上起着同样显著调节作用。进一步分析表明，这些环境因子存在“共同限制”效应，即热带树种多样性受制于多个环境维度的协同作用，而非单一因子的独立控制。这也解释了为何在亚马逊流域等水热与土壤条件俱佳的区域，会形成全球树种多样性极高的森林群落。

值得注意的是，尽管各大洲在地质历史、气候演变和物种库组成上存在差异，但其树种多样性对环境因子的响应模式却表现出高度一致性。这一发现挑战了传统观点，表明热带森林的物种多样性维持机制可能具有普适性，超越了生物地理过程的差异。

从理论层面看，该研究从宏观尺度证实了基于环境筛选的确定性过程是塑造热带树种多样性的主要动力。生态位理论认为物种通过适应特定环境条件并减少竞争来实现共存，因此环境能预测多样性。研究所揭示的环境和多样性间紧密且可预测的关系，为生态位理论所强调的环境过滤与资源互补等机制提供了强有力的实证支持，凸显了生态位过程在大尺度上的多样性格局形成中的主导作用。

该研究将有助于我们进一步了解热带地区物种丰富度的驱动机制，也对预测未来气候变化对生物多样性的影响及生物多样性保护具有重要指导意义。

相关研究结果以Analogous Environments Across the Tropics Have Similar Levels of Tree Species Αlpha Diversity为题，发表在《国家科学评论》（National Science Review）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金以及中国科学院东南亚生物多样性研究中心等的支持。

论文链接

随机森林模型预测的树种多样性指数对比分析

基于非空间自相关和空间自相关的随机森林模型预测热带地区的树种丰富度以及环境变量的重要性排序