米兰官网-大样地“测量”改写全球生态学认知—新闻—科学网

“红豆生南国，春来发几枝。”于科学家眼中，诗里的“红豆”——不管是相思子还有是海红豆，都属豆科。而“南国”正是豆科植物的乐土，它们于此蓬勃生长，形态万千，成为热带雨林中最繁盛的家族之一。那末，它们的存于又如何悄然塑造了整片丛林的生命图景？

4月8日，《天然》于线发表了中国林业科学研究院（如下简称中国林科院）结合中山年夜学等单元的结果，初次于全世界标准上体系展现了丛林中物种间邻体彼此作用对于维持生物多样性的主要性。

不为人知的是，这项冲破始在18年前海南尖峰岭热带雨林中艰辛卓绝的年夜样地“丈量”。20多位团队成员用脚步测量了60公顷原始丛林，为近50万棵树木打点了“身份证”，从海量数据中捕获到天然界一个隐秘而庞大的纪律。

密林深处的年夜样地“丈量”

2005年，刚从华南农业年夜学硕士卒业的许涵来到中国林科院热带林业研究所事情。他的“主疆场”是海南岛尖峰岭的原始热带雨林。这里是地球上生物多样性最富厚的热门区域之一。

“我与热带雨林结缘已经经是20多年前的事了。”许涵回忆道。其时，中国生态学界正酝酿着一个弘大的规划——设置装备摆设年夜型丛林动态监测样地，以理解丛林生态体系的运作机制。于国际上，此类样地收集已经由美国史密森热带研究所等机构提倡成立。于中国林科院科学家张守攻及刘世荣的鞭策下，2008年一个大志勃勃的决议于尖峰岭落地：设置装备摆设世界顶级的丛林监测样地。

“最初的假想是建25公顷，厥后会商建50公顷。”许涵说。终极，受华裔生态学家、加拿年夜阿尔伯塔年夜学传授何芳良“要建就建世界最年夜样地”的鼓动，时任尖峰岭国度级丛林生态站站长李意德研究员将终极方针定为60公顷，也就是900亩林地。这象征着要于1000米长、600米宽的山地原始丛林中，对于每一一株胸径年夜在1厘米的树木举行辨认、丈量、标志及定位。

这是一项凡人不可思议的艰辛工程。

2009年，年夜样地设置装备摆设正式最先。许涵领导由研究职员、学生、掩护区事情职员及本地林业工人构成的步队，奔赴深山。为了节省天天上下山近两小时的旅程，团队成员于掩护区原始丛林深处其时独一的修建物——一座简略单纯凉亭阁下搭起帐篷露宿。湿热的海南是山蚂蟥的乐土。“于林子里被蚂蟥咬了都不知道，常常是归去之后才发明流了很多多少血。”论文通信作者、中山年夜学副传授方素琴回忆道。

样地被划成20米×20米的网格，统共有1500个。队员们天天早晨7点多出发，手持胸径尺、测杆、记载板，一棵树一棵树地丈量胸径、树高、相对于坐标，鉴定物种，并将带并世无双编号的特制铝牌挂于树干上——这就是树的“身份证”。

“咱们其时重要用打印纸举行记载。一张纸上要记载20棵树的信息，50万棵树就要用2.5万张打印纸，原始数据就有这么厚。”许涵比画着描写道。

雨季的热带雨林天天都有不按时的降水，林间路滑，小的划伤、摔交对于团队成员们来讲是家常便饭，同时还有要警惕蛇及野猪。“量树，一两天还有好，每天量、量两三年，实在很枯燥。”许涵说。

晚上回到驻地帐篷，除了了收拾、查对海量数据，他们还有要处置惩罚白日收罗的植物标本。丛林行家机没有旌旗灯号，耳边是虫鸣与其他动物的啼声，各人交流着白日的发明。“很朴素。”许涵云云评价那段韶光。

2012年，这片全世界面积最年夜、监测树木数目至多的热带丛林动态监测样地终究建成。它包罗了290种胸径年夜在1厘米的高档植物，每一棵树都有了属在本身的“空间坐标”。

因常年于湿润情况中事情，一些团队成员的腰常常痛苦悲伤。然而，于许涵及团队成员看来，这一切艰苦都是值患上的。对于在介入的研究生而言，这多是他们科研生活生计中并世无双的野外履历。

“弄林业研究的必需有这类野外履历，经由过程切身体验，感触感染年夜天然。”许涵夸大。

从一张张漫衍图到一个世界性课题

样地建成为了，海量数据网络终了，团队最先像破译暗码同样，审阅这片丛林。他们为样地内所有树种绘制了空间漫衍图。

当290多张物种漫衍图逐一出现时，一个奇异的征象捉住了许涵的眼睛：豆科树木的漫衍出现出较着的空间分解。样地内的7种豆科树木，有4种生长于泥土氮含量较低之处，而别的3种集中于泥土氮含量较高的区域。于空间漫衍图上，它们“井水不犯河水”，险些不堆叠。

豆科植物因其根部的根瘤菌能固定年夜气中的氮素而著名，可以“平空”获取氮素资源。“为何它们的区域是彻底不堆叠的？”许涵心中埋下了这个疑难。

许涵与从事物种共存及地下生态学研究的方素琴互助多年。“咱们常常会商一些成心思的不雅点。”方素琴说，传统生态学不雅点认为年夜部门豆科植物是“利他主义者”，能为贫瘠泥土增补氮肥，惠和邻里。但面前的征象表示，故事可能更繁杂。他们想一探毕竟。

约莫于2015年，这个基在直不雅不雅察的疑难转化为严谨的科学阐发。许涵团队决议深切探究豆科树木与邻人之间的瓜葛。这需要成长新的数据阐发要领，以量化树木之间的竞争及合作瓜葛。

他们从豆科出发，将研究视线慢慢扩展。2020年，他们结合海内外学者，基在全世界11个年夜型丛林样地的数据，发表了第一篇展现豆科树木与邻体繁杂瓜葛的论文，即豆科树木与邻体之间既有促成瓜葛，也有竞争瓜葛。随之，一个更年夜的科学问题浮现出来：假如豆科树木对于邻体的影响云云主要，那末于全世界标准上，所有树种之间的这类彼此作用是否会沿着纬度变化，从而注释阿谁生态学焦点谜题——为何热带地域物种多样性那末高。

“实在咱们2020年就做出了论文里最重要的趋向图。”许涵回忆。当他们第一次做出“具备邻体促成作用的物种的数目比例随纬度升高而降低”的曲线时，觉得这是一个主要的发明，但并无是以“尤其高兴”。科学的严谨让他们连结沉着。要证实这是一个全世界性的遍及纪律，11个样地的证据还有远远不敷。

在是，研究团队使用国际丛林监测收集与全世界偕行接洽，网络更多样地数据。这个历程耗时吃力。“由于都于差别国度，有时差。申请年夜样地数据需要逐一沟通。”许涵说。

秉持严谨的科研立场，论文互助者们前后开发并利用了4种差别的统计模子来查验焦点结论。“几种要领的成果彻底一致。”许涵注释，只管论文终极只出现了一种要领，但暗地里是数月的分外计较与阐发，只为确保结论满有把握。样地数目从11个增长到14个，数据笼罩了全世界五年夜洲。

审稿历程一样漫长而布满挑战。2024年1月投稿，3月收到定见，编纂给了“申说”修改的时机。他们用了近15个月的时间修改增补，获得更多全世界单元及研究职员的撑持。终极，全世界29个单元34论理学者介入了这项研究，将样地扩展到17个，席卷5567种、2621809棵树，用多种阐发要领重复验证，直至2025年6月才返回第一轮修改稿。

破解“热带物种更富厚”之谜

生态学家一直很是存眷热带丛林极为富厚的物种怎样不变共存，从而形成高物种多样性的群落。

在是，注释物种多样性纬度梯度变化纪律的假说陆续提出。“但这些假说因为缺少一致的理论注释仍存于争议。”许涵说，按照年夜样地豆科树木的邻体间彼此作用的研究成果，他们认为，经由过程邻体间彼此作用来研究物种多样性的纬度梯度格式，可以为解决“热带地域物种多样性尤其高”的百年生态学问题，提供一个全新的、基在物种间彼此作用的谜底。

终极他们发明，于全世界标准上，具备邻体促成作用的物种数目比例随纬度升高而相对于削减，具备邻体竞争作用的物种数目比例随纬度升高而相对于增长。于接近赤道的热带地域，具备邻体竞争及促成作用的物种数目比例年夜致相称。

论文审稿人认为，这一成果与年夜大都促成理论相悖，但这是一个很是新奇的孝敬，它是于年夜标准上患上出的。

“假如把热带丛林看做一个更愿意互助的社会，那末高纬度丛林就是一个竞争更激烈的社会。”许涵说。

毕竟是甚么致使了这类纬度格式？团队也作出相识释：能“固氮沃田”的豆科树木于低纬度地域比例更高，它们能将氮与邻人分享，起到促成作用；丛林中存于的非丛枝菌根共生树木，也能孕育发生近似的邻体促成作用；年夜树“照护”效应，即年夜径级的树木对于林下的中小树木起到照护作用，有益在林下树木生长；热带地域热量资源更富厚，物种间更可能转向互助而非激烈竞争。

“这象征着，全世界变暖可能加强高纬度地域丛林内的物种促成作用，从而潜于地增长那些地域的丛林生物多样性。”方素琴说，例如气温升高于必然规模内更有益在豆科等树种的比例增长。

基在此，团队认为，可以于造林中成心识地增长对于邻体有促成作用的树种比例，尤其是像豆科这种有益他潜力的树种。许涵夸大了科学选种的主要性，经由过程优化树种配置，可以营建出更及谐、出产力更高、更不变的丛林群落。

下一步，团队但愿将理论运用在实践，思索如何于人工林里配置这些豆科的树木，真正实现科研结果的落地转化，办事在国度的人工林质量晋升及生态修复工程。同时，他们将继承深切摸索物种间彼此作用的其他维度，以和丛林怎样应答日趋加重的天气变化。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-026-10349-2

（文中所有图片均由受访者提供）