熱林所許涵/中山大學方素琴團隊成果登上Nature！

從熱帶雨林到北方針葉林，樹種數量呈現出顯著的遞減趨勢——這一緯度多樣性梯度是生態學中最經典、也最棘手的謎題之一。盡管科學家提出了氣候穩定性、進化時間、空間異質性等多種假說，但至今仍無共識。近年來，越來越多的研究開始關注局部尺度的植物間相互作用，尤其是競爭與促進兩種相反過程如何影響群落構建。然而，這兩種機制在全球森林多樣性格局中的相對重要性，仍缺乏系統性的定量評估。

2026年4月8日，《自然》雜志發表了中國林業科學研究院熱帶林業研究所許涵研究員、中山大學方素琴副教授團隊完成的研究論文《The importance of competition and facilitation for global tree diversity》。研究團隊分析了從南緯5°到北緯47°的17個大型永久森林樣地數據，涵蓋約270萬棵樹、超過5400個樹種，系統評估了鄰域尺度上樹種間的促進與競爭作用隨緯度的變化格局。

研究團隊采用個體物種-面積關系（ISAR）方法，判斷每個樹種的鄰域多樣性是否高于或低于隨機預期。結果顯示，在赤道附近，鄰域物種多樣性高于或低于預期的樹種比例大致相當，呈現促進與競爭的“平衡狀態”。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，高緯度森林中競爭性相互作用逐漸占據主導。

為了解促進作用的來源，研究團隊分別排除了三類潛在“促進者”：固氮豆科樹種、非叢枝菌根真菌共生樹種，以及林冠大樹。結果發現，排除這些樹種后，促進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、拓展養分獲取渠道或提供遮蔭庇護，顯著增強了鄰域物種多樣性。而向高緯度方向，這些機制的作用逐漸喪失，競爭相應增強。

研究發現，稀有樹種在統計上更難達到顯著的正或負鄰域效應，而常見樹種的信號更穩定。為此，研究團隊進行了空間顯式模擬實驗，固定擴散、死亡與出生過程，僅改變樹種總數。結果顯示，即使所有物種生態等價，模擬中并未出現真實數據中的緯度趨勢。這排除了“多樣性越高、促進比例越高”僅僅是抽樣效應的可能性，確認了促進作用的緯向變化是真實生態信號。

在納入海拔、降水、土壤氮密度、土壤溫濕度等八個環境因子后，多元回歸分析發現，年均溫是唯一與促進作用比例顯著相關的環境變量。無論基于鄰域個體數量還是物種豐富度，年均溫越高的樣地，促進作用的比例越高。研究指出，溫度升高可能緩解高緯度地區的冷脅迫，降低植物的能量與養分需求，從而在一定程度上恢復促進作用的生態空間。這一發現對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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