什么決定了物種多樣性？被《科學(xué)》雜志列入125個(gè)重要科學(xué)前沿問題之一。近日，一項(xiàng)新的研究，通過重建末次冰盛期以來青藏高原高山樹線演變歷史，新發(fā)現(xiàn)了古樹線波動(dòng)塑造了青藏高原高山特有物種多樣性格局。

該成果由中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所生態(tài)系統(tǒng)功能與全球變化團(tuán)隊(duì)汪濤研究員聯(lián)合瑞士巴塞爾大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園和北京大學(xué)研究人員完成，相關(guān)成果刊登在《自然通訊》上。

青藏高原發(fā)育著獨(dú)特的植物區(qū)系。其中，高山特有物種占比超三分之一，是世界生物多樣性版圖的熱點(diǎn)區(qū)域。普遍認(rèn)為，青藏高原的隆升促使高原植物區(qū)系的起源，而第四紀(jì)的周期性氣候波動(dòng)則促進(jìn)了高原植物的輻射分化與種類多樣化。

論文通訊作者汪濤研究員介紹，前期研究發(fā)現(xiàn)，在氣候變暖背景下，高山樹線上升顯著壓縮了高山特有物種的棲息地，威脅特有物種生存。除了第四紀(jì)氣候波動(dòng)外，樹線波動(dòng)是否影響高山特有物種多樣性？這是學(xué)界尚未提出的新命題。

綜合60萬(wàn)個(gè)亞米-米級(jí)目視解譯樣點(diǎn)、30米分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和湖泊沉積物孢粉記錄等，科研人員構(gòu)建了氣候驅(qū)動(dòng)的高山樹線變化模型，探究了歷史氣候和樹線變化對(duì)高山特有物種多樣性空間格局的影響。

研究表明，青藏高原平均樹線海拔在末次冰期最低(約3426米)，全新世大暖期間達(dá)到最高(約4187米)，比當(dāng)前的平均樹線(約4009米)高約180米(圖1)；冰期與間冰期樹線波動(dòng)幅度高達(dá)850米，導(dǎo)致間冰期高山特有物種棲息地面積僅為冰盛期的約50%。

圖1: 末次冰盛期以來青藏高原高山樹線演變歷史

研究還發(fā)現(xiàn)，末次冰盛期以來，樹線和氣候的波動(dòng)幅度反映了環(huán)境的穩(wěn)定性，二者共同塑造了不同群落特有物種組成差異的空間格局：環(huán)境波動(dòng)越大的地區(qū)，不同群落物種組成差異越小，同質(zhì)化程度越高。

“劇烈的環(huán)境波動(dòng)激發(fā)生存環(huán)境過濾機(jī)制，對(duì)物種進(jìn)行適應(yīng)性篩選，使得不同群落物種組成趨同；反之，穩(wěn)定的環(huán)境允許物種產(chǎn)生更高的生存環(huán)境專一性，使得不同群落的物種組成趨異。”論文第一作者，中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所和蘭州大學(xué)聯(lián)培博士徐進(jìn)峰說。

值得注意的是，末次冰盛期以來，氣候波動(dòng)對(duì)特有物種不同群落物種組成差異格局的影響顯著小于樹線波動(dòng)，這歸結(jié)為高山地區(qū)地形的異質(zhì)性為特有物種提供了“微型避難所”，緩解了劇烈氣候波動(dòng)導(dǎo)致的物種組成同質(zhì)化。

研究團(tuán)隊(duì)提出，未來高山特有植物區(qū)系將面臨高山樹線快速上升和劇烈升溫的雙重壓力，不同區(qū)域物種組成同質(zhì)化程度將增加，高山特有物種多樣性喪失風(fēng)險(xiǎn)也將加劇。

該研究對(duì)前瞻特有物種多樣性的未來變化，以及制定相應(yīng)保護(hù)策略具有重要的科學(xué)意義。

文章鏈接

https://www.nature.com/articles/s41467-025-57036-w

原創(chuàng) 汪濤等