揭示海拔梯度下人为干扰对热带树群落的影响：基于进化支系的生态学见解

本研究针对热带森林群落组装中环境过滤与人为干扰的复杂交互作用，通过分析巴西大西洋沿岸森林8个群落14,500株树木（310种）的多维度数据，结合物种水平和系统发育方法，揭示了选择性伐木对不同海拔树群落的差异化影响。研究发现低海拔群落对人为干扰更敏感，特定进化支系（如Cyatheaceae、Magnoliids）呈现海拔特异性分布模式，且系统发育结构受树蕨类包含与否显著影响。该研究为热带森林保护提供了基于进化历史的精准管理策略，发表于《Trees, Forests and People》。

　　

热带森林作为地球生物多样性最丰富的生态系统，其群落组装机制长期受环境过滤（environmental filtering）和人为干扰的双重影响。然而，在海拔梯度背景下，这两类驱动力的交互作用如何塑造树群落的物种组成和系统发育结构，仍是生态学研究的核心难题。尤其当考虑不同进化支系（clade）的响应差异时，传统研究方法往往因忽略非开花植物（如树蕨类Cyatheaceae）而存在认知偏差。这一知识缺口严重制约了针对热带森林的保护策略制定，特别是在气候变化加剧和人类活动频发的当代背景下。

为破解这一难题，来自中国科学院和圣保罗州立大学的研究团队以巴西大西洋沿岸森林为研究对象，选取包含受干扰（1970年代选择性伐木）和未受干扰的8个海拔梯度群落（4个低海拔亚山地森林和4个高海拔山地森林），采用多尺度分析方法展开研究。通过整合14,577株树木的物种分布数据与系统发育树构建，团队创新性地将进化支系响应差异纳入分析框架。

研究首先运用非度量多维标度（NMDS）和相似性分析（ANOSIM）解析群落组成差异，结合稀疏曲线评估物种多样性。系统发育层面采用V.PhyloMaker包构建包含树蕨类的超级系统树，通过进化主成分分析（evoPCA_Hellinger
）和最近亲缘指数（NRI）量化结构特征。关键创新在于应用地理节点分歧（GND）和特定过表征评分（SOS）技术，首次在热带森林中实现节点水平的空间系统发育模式解析。

3.1 区系组成
数据显示海拔是群落分异的主导因素：山地森林以Cyatheaceae和Lauraceae（Magnoliids）为优势类群，而亚山地森林以Fabidae和Myrtaceae为主。人为干扰导致亚山地受扰群落物种数锐减45%（从217种降至95种），且Rubiaceae等先锋类群取代原有优势种。

3.2 海拔与伐木对系统发育结构的影响
NRI分析揭示山地群落呈现显著的系统发育聚集（clustering），而亚山地未受扰群落表现为过度分散。选择性伐木使亚山地群落转向聚集模式，但该效应仅在包含树蕨类时显著——这一发现挑战了传统研究忽略基底类群的局限性。

3.3 空间系统发育格局
GND分析识别出4个关键节点（A: 树蕨类，B: Magnoliids，C: Fabidae，D: Myrtaceae），其SOS值显示：① 树蕨类和Magnoliids在山地过表征；② Fabidae在受扰亚山地群落中减少52%；③ Myrtaceae在受扰山地群落丰度下降67%。这种支系特异性响应揭示了人为干扰的"进化指纹"。

4.1 海拔与伐木的协同效应
研究证实环境过滤在山地群落起主导作用，而亚山地群落更易受人为干扰影响。特别值得注意的是，包含树蕨类后，受扰亚山地群落的系统发育聚集性增强1.8倍，说明传统分析可能严重低估干扰效应。

4.2 空间系统发育模式的保护启示
Magnoliids在所有受扰群落中持续低表征，暗示该类群对干扰极端敏感。Fabidae和Myrtaceae的响应差异则表明，保护策略需针对支系特性定制——例如亚山地应重点保护固氮类群（Fabidae），而山地需关注Myrtaceae等关键演替类群。

这项研究开创性地将节点水平系统发育区域化工具应用于热带森林保护，证明：① 低海拔高多样性区域是干扰敏感区；② 树蕨类等基底类群应作为生态指示物种；③ 支系特异性响应模式为《生物多样性公约》提出的"基于生态系统的适应"（EbA）提供了操作框架。这些发现对正在经历气候变暖和人类活动双重压力的全球热带森林管理具有普适性指导价值。