科学家揭示森林树木“抱团”奥秘

中国科学院沈阳应用生态研究所近期联合多家国内外科研机构，提出了一种生物多样性维持新观点，相关研究成果以“树种聚集度响应多度变化的纬度格局与森林物种共存”为题发表在《自然》期刊上。

长期以来，科学家发现森林树种通常呈现同种聚集分布格局，即同一树种的个体倾向于聚集在一起。然而，关于这种聚集分布格局如何随纬度变化，以及这些变化怎样影响森林多样性的长期维持，一直没有更深入的研究。

研究团队通过收集全球大型森林样地数据，分析树种的聚集度（个体的空间接近程度）和多度（个体数量）关系，发现了一个令人惊讶的格局：在热带森林，树种的聚集度与多度没有明显关系；而在温带森林，树种的聚集度与多度呈现显著的负相关关系——稀有树种的个体高度聚集，常见树种的个体较分散。换句话说，热带稀有树种的个体分布较分散，而在温带森林中它们会紧密“抱团”。

经进一步分析，研究团队提出了“扩散方式—菌根类型协同演化”的生物多样性维持新观点，强调动物传播和菌根类型是塑造这一纬度梯度格局的关键。比如在热带森林中，70%-80%树种依赖动物传播种子，动物会将种子带离母树，使得这些树种的幼树分布更分散，表现为随机斑块分布；温带森林的种子传播主要依靠风力和重力，因此种子往往掉落在母树附近，导致稀有树种更倾向于“抱团”生长。

另一方面，菌根是菌根真菌与树木根系形成的共生体，不同类型的菌根塑造了树木的不同生存策略：热带树种多与丛枝菌根（AM）真菌共生，对土壤病原菌的抵抗能力较差，容易受母树周围病原菌影响而减弱聚集性；温带树种多依赖外生菌根（EM）真菌，具有较强的病害防护能力，使树木在母树附近更容易存活，提高了聚集性。

研究团队运用模型模拟方法，验证了动物传播驱动的随机斑块分布格局，是热带森林树种稳定共存的关键所在；而在温带森林中，树种可以通过菌根保护机制抵消同种个体带来的竞争压力，进而形成稳定的空间聚集分布格局。该研究揭示了森林树种在不同纬度地区通过不同的空间策略实现稳定共存的奥秘，为理解森林生态系统多样性、稳定性维持机制开辟了新方向。