西高止山脉热带森林景观中树木多样性模式及其对环境梯度的响应解析

本研究针对西高止山脉生物多样性热点区森林退化问题，通过170个样地的系统调查，结合NMDS排序和结构方程模型(SEM)分析，揭示了半常绿林具有最高香农多样性(Shannon diversity)和生态独特性(LCBD)，并阐明气候、地形和人为干扰通过直接与间接途径共同塑造α与β多样性格局，为热带森林差异化保护策略制定提供了科学依据。

　　

在全球生物多样性丧失加剧的背景下，热带森林作为最重要的物种栖息地正面临前所未有的威胁。西高止山脉作为亚洲著名的生物多样性热点区域，其森林生态系统在气候变化和人类活动双重压力下呈现出复杂的多样性分布格局。然而，人们对这一地区树木多样性形成的驱动机制仍缺乏系统认知，特别是对不同森林类型中α多样性（局域物种多样性）和β多样性（物种组成差异）的响应模式尚不明确。这种认知空白严重制约了针对性保护策略的制定。

为了解开这一科学谜题，来自彭地治瑞大学的研究团队在西高止山脉中部的Shettihalli森林景观展开了深入研究。研究人员在该区域设置了170个0.1公顷的森林样方，覆盖半常绿林、湿润落叶林、干燥落叶林和人工林四种森林类型。通过详细的植被调查和土壤采样，结合现代统计分析方法，系统揭示了树木多样性形成的多重驱动机制。

研究采用了多项关键技术方法：通过非度量多维标度排序(NMDS)可视化群落组成格局；利用局部β多样性贡献(LCBD)量化样地生态独特性；采用LASSO机器学习算法进行变量筛选；构建结构方程模型(SEM)解析环境因子的直接与间接效应。样本来源于印度西高止山脉中部750 km2的Shettihalli野生动物保护区及周边区域。

研究结果方面：

物种组成与多样性格局方面，共记录8120株乔木，隶属175种46科。半常绿林物种最丰富(117种)，人工林最低(38种)。香农多样性指数在半常绿林中最高(2.53±0.08)，显著高于落叶林。生态独特性(LCBD)在人工林和半常绿林中较高，表明这些群落具有更独特的物种组成。

环境因子对α与β多样性的影响方面，结构方程模型解释了79%的α多样性和45%的β多样性变异。α多样性主要受林分结构（树高正效应，密度负效应）和人为干扰的直接影响，而气候、地形因子则通过间接途径发挥作用。β多样性则主要受气候（年均降水量）、林分密度和土壤因子的直接控制。

具体而言，到道路的距离通过影响森林类型、土壤水分和树高间接促进α多样性（总效应β=0.43）。年均降水量(MAP)对β多样性产生最强的直接正效应（β=0.24），而土壤有机碳(SOC)则表现出负效应（β=-0.26）。海拔通过影响土壤有机碳和降水量间接影响β多样性格局。

在讨论部分，研究者指出西高止山脉的树木多样性格局是多种生态过程共同作用的结果。半常绿林的高多样性得益于其较高的环境异质性和资源可用性，而人工林的生态独特性则主要源于其特殊的物种组成和管理历史。地形因子通过改变水热条件重新分配资源，创造多样的小生境；气候因子特别是降水量直接筛选物种；土壤养分状况通过限制植物生长影响多样性维持；人为干扰则通过改变林分结构和土壤过程产生深远影响。

这项研究的重要意义在于首次在西高止山脉地区整合多种多样性维度（α和β多样性）并量化其环境驱动机制，揭示了不同森林类型应采取差异化保护策略：半常绿林需要严格保护以维持其生物多样性宝库功能；人工林则应通过调控放牧和促进辅助更新来提升生态功能；落叶林适合采取基于社区的低强度管理措施。研究结果为热带森林的生物多样性保护提供了科学框架，特别是在制定气候变化适应型保护策略方面具有重要参考价值。