什么決定了物種多樣性？被《科學(xué)》雜志列入125個重要科學(xué)前沿問題之一。近日，一項新的研究，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)了古樹線波動塑造了青藏高原高山特有物種多樣性格局。

該成果由中國科學(xué)院青藏高原研究所生態(tài)系統(tǒng)功能與全球變化團(tuán)隊汪濤研究員聯(lián)合瑞士巴塞爾大學(xué)、中國科學(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)氣候波動外，樹線波動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60萬個亞米-米級目視解譯樣點、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)動的高山樹線變化模型，探究了歷史氣候和樹線變化對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)境波動激發(fā)生存環(huán)境過濾機(jī)制，對物種進(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，氣候波動對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，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導(dǎo)致的物種組成同質(zhì)化。

研究團(tuán)隊提出，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)險也將加劇。

該研究對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