2024年2月28日，德国拜罗伊特大学Lisa Hülsmann团队等合作的最新研究揭示了稳定森林群落密度依赖的纬向模式。这一研究成果以题“Latitudinal patterns in stabilizing density dependence of forest communities”发表在国际学术期刊《Nature》上。

原文信息

解释跨越时空的多样性模式是生态学的一个基本目标。其中，树种多样性的纬度梯度尤为显著。对热带潮湿森林中异常高的局部多样性的一个主要解释是，它们暂时稳定和多产的条件允许天敌，如食草动物和病原体，更加专业化和更具破坏性，结果是同种邻居——凭借它们共同的天敌——比异种邻居对目标树木个体施加更多的负面影响。周围被相同物种所包围的植物的性能会降低，因此可以创造一种稳定机制，通常被称为同种负密度依赖(CNDD)，这防止任何特定树种的优势，从而允许物种共存。由Janzen和Connell在50年前首次提出的CNDD是解释热带森林中维持更大的本地树种多样性的一个关键假设。

经过几十年的研究，已经确定CNDD在热带和温带森林都很普遍。然而，其对群落组成和大尺度生物多样性格局的影响仍存在争议。对CNDD的荟萃分析主要基于田间试验中的种子和幼苗存活率，发现CNDD在纬度没有变化，可能是因为研究之间的可比性有限。少数研究直接考察了CNDD的大规模地理变化，评估了更大的树木大小，并报告了CNDD随着纬度的降低而显著增加。然而，这些纬向CNDD模式归因于与使用静态数据相关的统计伪象。因此，仍然没有确凿的证据表明热带和温带森林的CNDD是否不同以及如何不同。

基于此，作者使用来自ForestGEO网络的23个大型(6-52公顷)森林站点的动态森林调查数据(来自重复普查的纵向树木存活数据)分析了纬向CNDD模式，覆盖了从热带到温带的梯度(图1)。首先，我们通过对单个树木的重复观察，拟合了物种-地点-特定的死亡率模型。其次，我们使用这些模型来量化每个物种和地点的CNDD，使用一个旨在最大化稳健性，可比性和适应性和稳定性相关性的估计器。第三，基于CNDD对维持热带地区当地树种多样性更有影响的假设，我们使用元回归来考虑CNDD的三种不同的纬度格局。利用这一框架，我们评估了(i)稳定CNDD的平均强度(图2)，(ii)其对物种丰度的影响(图3)和(iii)其种间变异(图4)的纬度模式，从而测试了三个预测，这些预测来自CNDD对维持热带地区当地树种多样性更有影响力的假设。

图1 根据23个样地的物种丰度和样地位置，估算树木死亡率的稳定CNDD

研究发现：在物种间平均，稳定的CNDD在除一个站点外的所有站点都存在，但平均稳定的CNDD在热带地区并不强。而在热带乔木群落中，稀有和中等丰度树种的稳定CNDD强于普通树种。这种模式在温带森林中不存在，这表明CNDD对热带森林物种丰度的影响比对温带森林更强烈。我们还发现，CNDD的种间变异很高，但在纬度上差异不显著，这可能会削弱其对物种多样性的稳定作用。尽管这些模式对纬度多样性梯度的影响难以评估，但研究人员推测，更有效的种群丰度调节可以转化为热带树木群落的更大稳定性，从而有助于热带森林的高局部多样性。

在Janzen-Connell假设的背景下，本研究的结果解释为部分支持CNDD有助于树种多样性的纬度梯度的观点。更具体地说，研究结果提出了对这一经典观点的一种新颖、精细的解释：在热带森林中，特化天敌的影响——更广泛地说，种内资源竞争——可能并不比温带森林平均更强，但它们的影响可能对热带地区的物种丰度施加更强的控制。因此，我们推测，除非CNDD的种间变异性超过其稳定作用，否则CNDD可能对维持热带地区当地树种多样性的贡献更大。

图2 物种间稳定CNDD的平均强度向热带方向变大

图3 CNDD更强烈地调节热带物种丰度，从而调节群落结构

原文链接 ↓

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07118-4