科學家揭示森林樹木“抱團”奧秘
更新時間：2025/3/3 10:13:47 來源：新華社CNML文字
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新華社沈陽3月2日電（記者王瑩）中國科學院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所近期聯(lián)合多家國內(nèi)外科研機構(gòu)，提出了一種生物多樣性維持新觀點，相關(guān)研究成果以“樹種聚集度響應(yīng)多度變化的緯度格局與森林物種共存”為題發(fā)表在《自然》期刊上。
長期以來，科學家發(fā)現(xiàn)森林樹種通常呈現(xiàn)同種聚集分布格局，即同一樹種的個體傾向于聚集在一起。然而，關(guān)于這種聚集分布格局如何隨緯度變化，以及這些變化怎樣影響森林多樣性的長期維持，一直沒有更深入的研究。
研究團隊通過收集全球大型森林樣地數(shù)據(jù)，分析樹種的聚集度（個體的空間接近程度）和多度（個體數(shù)量）關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了一個令人驚訝的格局：在熱帶森林，樹種的聚集度與多度沒有明顯關(guān)系；而在溫帶森林，樹種的聚集度與多度呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系——稀有樹種的個體高度聚集，常見樹種的個體較分散。換句話說，熱帶稀有樹種的個體分布較分散，而在溫帶森林中它們會緊密“抱團”。
經(jīng)進一步分析，研究團隊提出了“擴散方式—菌根類型協(xié)同演化”的生物多樣性維持新觀點，強調(diào)動物傳播和菌根類型是塑造這一緯度梯度格局的關(guān)鍵。比如在熱帶森林中，70%-80%樹種依賴動物傳播種子，動物會將種子帶離母樹，使得這些樹種的幼樹分布更分散，表現(xiàn)為隨機斑塊分布；溫帶森林的種子傳播主要依靠風力和重力，因此種子往往掉落在母樹附近，導(dǎo)致稀有樹種更傾向于“抱團”生長。
另一方面，菌根是菌根真菌與樹木根系形成的共生體，不同類型的菌根塑造了樹木的不同生存策略：熱帶樹種多與叢枝菌根（AM）真菌共生，對土壤病原菌的抵抗能力較差，容易受母樹周圍病原菌影響而減弱聚集性；溫帶樹種多依賴外生菌根（EM）真菌，具有較強的病害防護能力，使樹木在母樹附近更容易存活，提高了聚集性。
研究團隊運用模型模擬方法，驗證了動物傳播驅(qū)動的隨機斑塊分布格局，是熱帶森林樹種穩(wěn)定共存的關(guān)鍵所在；而在溫帶森林中，樹種可以通過菌根保護機制抵消同種個體帶來的競爭壓力，進而形成穩(wěn)定的空間聚集分布格局。該研究揭示了森林樹種在不同緯度地區(qū)通過不同的空間策略實現(xiàn)穩(wěn)定共存的奧秘，為理解森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性、穩(wěn)定性維持機制開辟了新方向。
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新華社沈陽3月2日電（記者王瑩）中國科學院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所近期聯(lián)合多家國內(nèi)外科研機構(gòu)，提出了一種生物多樣性維持新觀點，相關(guān)研究成果以“樹種聚集度響應(yīng)多度變化的緯度格局與森林物種共存”為題發(fā)表在《自然》期刊上。
長期以來，科學家發(fā)現(xiàn)森林樹種通常呈現(xiàn)同種聚集分布格局，即同一樹種的個體傾向于聚集在一起。然而，關(guān)于這種聚集分布格局如何隨緯度變化，以及這些變化怎樣影響森林多樣性的長期維持，一直沒有更深入的研究。
研究團隊通過收集全球大型森林樣地數(shù)據(jù)，分析樹種的聚集度（個體的空間接近程度）和多度（個體數(shù)量）關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了一個令人驚訝的格局：在熱帶森林，樹種的聚集度與多度沒有明顯關(guān)系；而在溫帶森林，樹種的聚集度與多度呈現(xiàn)顯著的負相關(guān)關(guān)系——稀有樹種的個體高度聚集，常見樹種的個體較分散。換句話說，熱帶稀有樹種的個體分布較分散，而在溫帶森林中它們會緊密“抱團”。
經(jīng)進一步分析，研究團隊提出了“擴散方式—菌根類型協(xié)同演化”的生物多樣性維持新觀點，強調(diào)動物傳播和菌根類型是塑造這一緯度梯度格局的關(guān)鍵。比如在熱帶森林中，70%-80%樹種依賴動物傳播種子，動物會將種子帶離母樹，使得這些樹種的幼樹分布更分散，表現(xiàn)為隨機斑塊分布；溫帶森林的種子傳播主要依靠風力和重力，因此種子往往掉落在母樹附近，導(dǎo)致稀有樹種更傾向于“抱團”生長。
另一方面，菌根是菌根真菌與樹木根系形成的共生體，不同類型的菌根塑造了樹木的不同生存策略：熱帶樹種多與叢枝菌根（AM）真菌共生，對土壤病原菌的抵抗能力較差，容易受母樹周圍病原菌影響而減弱聚集性；溫帶樹種多依賴外生菌根（EM）真菌，具有較強的病害防護能力，使樹木在母樹附近更容易存活，提高了聚集性。
研究團隊運用模型模擬方法，驗證了動物傳播驅(qū)動的隨機斑塊分布格局，是熱帶森林樹種穩(wěn)定共存的關(guān)鍵所在；而在溫帶森林中，樹種可以通過菌根保護機制抵消同種個體帶來的競爭壓力，進而形成穩(wěn)定的空間聚集分布格局。該研究揭示了森林樹種在不同緯度地區(qū)通過不同的空間策略實現(xiàn)穩(wěn)定共存的奧秘，為理解森林生態(tài)系統(tǒng)多樣性、穩(wěn)定性維持機制開辟了新方向。
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