大西洋森林蕨类与石松类植物β多样性格局的多尺度环境驱动机制解析

这篇综述通过大尺度比较分析方法，揭示了大西洋森林（Atlantic Forest）蕨类（ferns）和石松类（lycophytes）植物β多样性（β-diversity）的分布格局。研究发现物种组成变化主要由周转（turnover）和嵌套性（nestedness）共同驱动，其中地理距离、土壤酸度（ACDWRB）和湿润季气温（BIO18）是关键环境变量。研究为理解生态群落构建机制提供了新视角，强调了多尺度环境异质性对生物多样性的影响。

　　

引言

理解生物多样性分布格局的生态过程是宏观生态学的核心挑战。大西洋森林作为全球生物多样性热点，其复杂的环境梯度为研究蕨类和石松类植物的β多样性（β-diversity）提供了理想场所。这两类植物虽共享孢子繁殖和喜湿特性，但在形态和分子层面存在显著差异，可能对环境变化产生不同响应。

材料与方法

研究基于327,613条分布记录和902个物种（797种蕨类，105种石松类），构建了0.25°网格尺度的存在-absence矩阵。通过广义相异性模型（GDM）分析19项气候变量和17项土壤指标，采用S?rensen指数（βs?r）分解周转（βsim）和嵌套性（βsne）组分。

结果

1. 1.

   多样性组分：γ多样性（γ-diversity）中，α和β2（生态区间）显著高于预期，而β1（生态区内）低于预期，表明大尺度环境过滤主导物种分布。

2. 2.

   生态区差异：PERMANOVA显示蕨类在9个生态区中均存在组成差异（Pseudo-F=9.59），而石松类在沿海生态区（如Pernambuco Coastal与Restinga）相似性较高。

3. 3.

   驱动机制：

   • •

     蕨类：土壤酸度（ACDWRB）、湿润季气温（BIO18）和有机碳（ORCDRC）解释度最高；

   • •

     石松类：黏土含量（CLYPPT）和温度变量（BIO8）更关键。

4. 4.

   尺度效应：生态区内以周转为主（平均贡献率58%），生态区间嵌套性更显著（蕨类βsne=0.27，石松类βsne=0.31）。

讨论

1. 1.

   生态区特异性：Atlantic Dry生态区呈现典型的嵌套结构，其物种库可能是湿润生态区（如Serra do Mar）的子集，反映环境过滤的强烈作用。

2. 2.

   类群差异：蕨类对土壤酸度的敏感性高于石松类，后者更依赖黏土持水性，可能与微形态适应有关。

3. 3.

   方法论启示：加权GDM模型有效缓解了低物种数网格的采样偏差，证实地理距离与环境变量的协同作用。

结论

研究首次揭示了大西洋森林蕨类与石松类β多样性的多尺度驱动机制，为理解生态区特异性保护策略提供了科学依据。未来需结合功能性状和基因组数据，进一步解析两类植物的适应性分化机制。