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热林所许涵研究团队系统揭示全球树木多样性维持机制 研究成果发表在《自然》杂志
时间:2026-04-09  来源:中国林业科学研究院热带林业研究所  作者:  点击:

  图1 海南尖峰岭大样地建立前考察(右1:许涵)

  图2全球17个森林大样地分布

  图3 4个典型样地物种多度与相对邻体多度和相对邻体丰富度之间的关系

  图4 在全球17个森林大样地中,促进物种数量比例随纬度升高而降低。基于(a)物种多度和(b)物种丰富度,评估促进物种对邻体物种的相对影响。注:仅考虑个体数量大于50的物种

  图5 在排除5%和10%最大径级树木后,17个森林样地中促进物种数量比例与纬度之间的关系减弱。分别针对(图a、c)邻近物种丰度和(图b、d)物种丰富度计算了邻体促进作用物种的比例。(图a、b)排除了5%最大树木;(图c、d)排除了10%最大树木

  图6 17个森林样地中具有促进作用(a)邻体物种多度和(b)邻体物种丰富度的物种比例随着年平均温度变化的关系

  北京时间2026年4月8日23时,热林所联合中山大学等单位在《自然》(Nature)杂志发表论文——The importance of competition and facilitation for global tree diversity(竞争与促进对全球树木多样性的重要性),首次在全球尺度上系统揭示了物种邻体相互作用对生物多样性的重要性。

  热林所许涵研究员为论文的第一作者和共同通讯作者,美国普林斯顿大学和史密森热带研究所Matteo Detto为论文共同第一作者,中山大学方素琴副教授为论文最后共同通讯作者。还有其他31名共同作者,分别来自全球29个单位。

  生态学家一直非常关注热带森林极其丰富的物种如何稳定共存,从而形成高物种多样性的群落。许多假说被陆续提出用于解释物种多样性的纬度梯度变化规律,例如特化天敌假说、物种分布范围的地理限制、空间环境异质性、气候稳定性假说、竞争限制假说、以及生产力—捕食关系中的物种相互作用等。但是这些假说由于缺乏一致的理论解释仍存在争议,通过局域过程(例如邻体竞争或促进作用的相对变化)来研究物种多样性的纬度梯度格局可以为解决这个悬而未决的问题提供有效途径。

  来自全球29个单位的34名研究人员,采用来自全球5大洲(亚洲、北美洲、南美洲、大洋洲、非洲,南纬5°至北纬47°)的17个大型森林固定长期监测样地数据(包括了约270万棵树和5400多个物种),量化了相邻树种间负向(竞争性)和正向(促进性)相互作用相对重要性随纬度的变化趋势(图3)。研究发现,物种邻体竞争相互作用在大多数样地中占主导地位。靠近赤道,物种邻体竞争和促进相对作用强度大致相等,且物种邻体竞争相互作用随纬度升高而增强(图4)。这种物种邻体相互作用的纬度变化模式在一定程度上与豆科树木、非丛枝菌根树木的存在紧密关联,并受到大径级树木存在(图5)和年平均气温变化的影响(图6)。

  这些研究结果首次在全球尺度上系统揭示了物种邻体相互作用对生物多样性的重要性:未被认识到的物种邻体促进作用随纬度升高而相对减少,以及物种邻体竞争作用随纬度升高而相对增加的现象,并表明全球升温可能会增强物种邻体促进作用,导致高纬度地区森林群落物种多样性增加。

  该发现还提出了可在林业造林生产经营和生态修复工作中,增加邻体促进作用物种数量比例的观点,特别是对邻体有利的豆科树木为代表的树种,从而提高森林群落多样性、生产力和稳定性。

  论文使用了热林所建设的海南尖峰岭60公顷大样地数据,该样地是在海南热带雨林国家公园尖峰岭热带山地雨林原始林建立的面积为60公顷的永久监测样地,也是目前海南热带雨林国家公园范围内面积最大的热带森林原始森林监测大样地,始建成于2012年。该论文还使用了中国林科院高原所建设的云南普洱30公顷大样地数据,以及来源于广东省的4个大样地数据,包括:中山大学建设的广东省黑石顶省级自然保护区的50公顷大样地和车八岭国家级自然保护区的20公顷大样地、以及中国科学院华南植物园建设的鼎湖山20公顷大样地、广东南岭国家级自然保护区和广东省科学院动物研究所共同建设的南岭国家公园候选区20公顷大样地。还得到了中国科学院植物研究所古田山24公顷大样地、华东师范大学百山祖25公顷大样地和香港嘉道理农场暨植物园建设的TAI PO KAU的20公顷大样地,以及国际上其他8个大样地的支持。

  该论文是基于海南尖峰岭热带森林60公顷大样地等多年积累和开展持续国际合作研究的成果,得到了国家自然科学基金、以及中国林业科学研究院院所基本业务费专项资金等的共同资助。60公顷大样地建立之初也得到了中国林业科学研究院院所基本业务费专项资金、国家林业局林业公益性行业科研专项经费,以及科技部海南尖峰岭森林生态系统国家级生态定位观测研究站运行经费等的共同资助。

  相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10349-2

  尖峰岭国家站简介

  一、尖峰岭站总体概况

  海南尖峰岭森林生态系统国家野外科学观测研究站(以下简称尖峰岭站)位于海南岛西南部的乐东县和东方市交界处的尖峰岭林区,建于1986年。主管部门是国家林业和草原局,依托单位为中国林业科学研究院热带林业研究所。

  尖峰岭是我国热带森林的典型代表,也是热带亚洲雨林区的北缘类型,具有复杂而特殊的雨林结构,是我国生物多样性保护的热点地区之一。尖峰岭站1999年获科技部批准成为国家级野外台站。作为我国最南端、最为典型的热带森林生态系统生态监测和研究平台,尖峰岭站采用一站多点布局,主要开展热带森林生态系统结构与功能变化的数据采集和监测研究工作,探索并揭示热带森林生态系统的组成、结构、功能变化及其对气候变化的响应与适应机理。同时结合国家天然林保护工程,开展热带天然林生态效益监测,为我国生态环境建设和环境问题治理提供基础数据和决策依据。

  尖峰岭站建有植被固定样地监测系统200余个,总面积达150 hm2。配有仪器设备200台/套,价值1000多万元。目前共有研究和管理人员30多人,高级职称人员12人,博士学历8人。另外客座科研人员36人、长期聘任人员6人。曾获国家科技进步一等奖、二等奖、广东省丁颖科技奖,人力资源和社会保障部、国家林业局2012年度“全国林业系统先进集体”荣誉称号,1人次获“全国林业系统先进工作者”称号,1人次获“全国生态建设突出贡献先进个人”称号。

  二、尖峰岭站研究进展和成效

  1 研究成果和成效

  以国家科技创新需求为引领,聚焦热带雨林丰富和复杂的生物多样性、强大的气候变化应对功能命题,揭示其应对、维持和演变机制。近年来发现7个新物种、10多个海南新分布物种;改进了热带雨林物种丰富度方法(MaxEnt)的区域估计模型;揭示了热带雨林采伐后森林生物多样性的非线性变化轨迹特征;提出了热带南亚热带森林自然恢复的“稀有物种调控机制”;阐明了热带森林的固碳机理及影响因素;评价了气候变化对热带雨林生态系统固碳能力的影响。上述研究作为热带雨林部分的重要结果有力支撑了海南生态文明试验区的建设以及国家天然林保护工程效益评价、国家森林资源核算、生物多样性保护等工作。

  2 典型示范服务和成效

  尖峰岭国家站基于长期的生物多样性与生态系统保护与修复、生态产品价值核算与实现、社区共建共管、科普教育、人才培养等方面科研监测工作成果,有效支撑了海南热带雨林国家公园体制试点区验收专家组开展的评估验收工作和国家公园高质量发展,为热带雨林国家公园高水平科研监测平台建设、生态环境监测能力提升建设奠定了坚实的基础。

  海南热带雨林原始林60公顷大样地简介

  海南热带雨林原始林60公顷大样地(海南尖峰岭60公顷大样地)是中国林业科学研究院热带林业研究所于2012年在海南热带雨林国家公园尖峰岭热带山地雨林原始林建立的面积为60公顷(1000 m×600 m)的永久监测样地,该样地有1500个20 m×20 m的样方,共记录到439,676株存活的胸径≥1.0 cm的乔灌木植株,分属于62科155属290种,目前是海南热带雨林国家公园范围内面积最大的热带森林原始森林监测大样地。

 

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