亚热带森林海拔梯度上木本植物多样性的生物地理亲缘性驱动机制及其环境调控

本研究通过整合生物地理亲缘性(BNI/BDI)与环境因子，解析亚热带山地木本植物群落构建机制。发现温带亲缘物种随海拔升高而优势度增加，冬季最低土壤温度(MTC)通过直接作用和间接调控生物地理亲缘性驱动群落组装，揭示了历史演化与当代环境过滤的协同作用，为理解山地生物多样性维持机制提供新视角。

　　

山地生态系统因其剧烈的环境梯度被称为"生物多样性的天然实验室"，但关于海拔多样性格局的形成机制仍存在争议。传统研究多关注当代环境过滤作用，而忽视了物种演化历史的影响。特别是在亚热带过渡带区域，温带与热带亲缘物种的共存为探究历史-当代因子的交互作用提供了理想体系。

中国研究人员在《Plant Diversity》发表的研究，以江西官山国家级自然保护区32个森林样地为研究对象，通过整合生物地理亲缘性分类、系统发育分析和环境因子建模，揭示了海拔梯度上木本植物群落构建的双重驱动机制。研究团队采用标准化样方调查法(20m×20m)记录所有DBH≥1cm的木本植物，基于世界植物在线(WFO)和中国植物志构建系统发育树，使用U.PhyloMaker和picante等R包计算生物地理指数(BNI/BDI)和系统发育结构指标(NRI/NTI_ab
)，结合CHELSA气候数据和土壤温度数据库，采用空间线性模型(SLM)和结构方程模型(SEM)解析多因子作用路径。

3.1 海拔梯度上的分类与系统发育多样性
研究发现温带亲缘物种丰富度随海拔显著增加(R²
=0.23)，而热带物种无显著趋势。系统发育多样性(sesPD)呈明显下降趋势(R²
=0.16)，表明高海拔群落由杜鹃花属(Rhododendron)等年轻分支主导。生物地理指数(BNI/BDI)在海拔800m以上转为正值，证实温带物种在高海拔的优势转换。

3.2 多样性格局的驱动因素
SEM分析显示冬季最低土壤温度(MTC)通过双重途径影响群落：直接限制热带物种分布，间接通过负向调控BNI(-0.629***)。系统发育聚类(NRI_ab
随海拔增强(R²
=0.31))表明环境过滤作用，而低海拔的过度分散则反映生态位分化。值得注意的是，考虑物种多度后，环境因子解释力提升47%，说明优势种对群落构建的关键作用。

这项研究创新性地提出"生物地理亲缘性决定物种准入，局部环境决定适合度"的双阶段模型。温带物种凭借保守的耐寒性状占据高海拔，而热带物种被低温限制在低海拔，这种历史-当代因子的交互作用导致：1) 系统发育聚类随海拔增强；2) 群落优势度向少数温带属集中；3) 生物地理指数成为预测多样性格局的最佳指标。研究为理解过渡带生物多样性维持机制提供了新范式，对预测气候变化下的群落演替具有重要价值。特别是发现土壤温度比气温更具解释力，为山地生态监测提供了新思路。研究强调在未来生物多样性模型中，需同时整合物种演化历史和当代环境数据，才能准确预测物种分布格局变化。