科學(xué)家揭示森林樹木“抱團(tuán)”奧秘

2025-03-04   來源：新華社

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新華社沈陽3月2日電（記者王瑩）中國科學(xué)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(jī)構(gòu)，提出了一種生物多樣性維持新觀點(diǎn)，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(xué)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(gè)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(tuán)隊(duì)通過收集全球大型森林樣地?cái)?shù)據(jù)，分析樹種的聚集度（個(gè)體的空間接近程度）和多度（個(gè)體數(shù)量）關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(fù)相關(guān)關(guān)系——稀有樹種的個(gè)體高度聚集，常見樹種的個(gè)體較分散。換句話說，熱帶稀有樹種的個(gè)體分布較分散，而在溫帶森林中它們會(huì)緊密“抱團(tuán)”。

經(jīng)進(jìn)一步分析，研究團(tuán)隊(duì)提出了“擴(kuò)散方式—菌根類型協(xié)同演化”的生物多樣性維持新觀點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)動(dòng)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(dòng)物傳播種子，動(dòng)物會(huì)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(jī)斑塊分布；溫帶森林的種子傳播主要依靠風(fēng)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(tuán)”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(duì)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(qiáng)的病害防護(hù)能力，使樹木在母樹附近更容易存活，提高了聚集性。

研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用模型模擬方法，驗(yàn)證了動(dòng)物傳播驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)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(hù)機(jī)制抵消同種個(gè)體帶來的競(jìng)爭(zhēng)壓力，進(jìn)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(shí)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(jī)制開辟了新方向。