最近🧑🏽‍⚖️🎽，由意昂体育平台城市與環境學院方精雲院士領導的中國植物多樣性研究取得系統性創新成果🦹，系列論文以“中國植物多樣性格局與成因”為主題🧑🏼‍💻😷，發表在國際著名刊物“Ecography”上。本系列研究由13篇原始論文所組成👩🏽‍🦳，主要作者均為該研究團隊成員。系列論文分別從群落結構、物種豐富度🧼、β-多樣性及種-面積關系等方面，深入系統地研究了中國植物群落多樣性的分布格局及其形成機製，檢驗和發展了多個生物多樣性大尺度格局的理論。

物種多樣性的大尺度格局及其成因一直吸引著全球的生態學家和生物地理學家，但由於其復雜性，這一問題仍是生態學的未解難題之一。回答這一經典問題需要準確翔實的物種多樣性和相關數據👨🏼‍🦱。我國是全球巨大生物多樣性國家之一，擁有超過31000種高等植物和11000種木本植物🤳🏽；同時🚏，我國幅員廣闊🧔🏼‍♀️，由南至北跨熱帶💪🏽、溫帶和寒帶，擁有從熱帶雨林到寒帶森林和極旱荒漠的主要生態系統類型。這為研究生物多樣性的大尺度格局及其成因提供了理想的區域和環境（圖1）。自20世紀90年代中期開始💂🏼‍♂️，方精雲課題組致力於中國植物多樣性分布規律及其機製的研究，整合各類相關項目，克服重重困難，獨自發起並實施了一項浩瀚的多樣性研究計劃——“意昂体育平台山地植物多樣性研究計劃”(PKU-PSD計劃)。通過近20年堅韌不拔的艱苦努力⭕️，該計劃采用統一的研究方法和技術方案🖖🏽，對遍布全國的65座重要山地和約300個草原地點進行了植物多樣性和群落結構的系統調查，共獲得森林樣方1600多個🚴‍♂️，草地樣方1500余個（圖2）🌅。同時，與全國各地的科研人員合作，建立了含有全部中國木本植物（共11406種）的“中國本本植物分布數據庫”𓀗👩🏻‍🦽‍➡️。這些實測數據和分布數據庫成為中國目前最系統和最全面的多樣性實測數據庫👨‍🔧，是研究中國植物多樣性分布規律、檢驗大尺度生物多樣性理論的不可多得的第一手資料😶‍🌫️。

通過該系列研究💁🏽‍♂️，研究團隊獲得多個重要發現和基本規律：

1. 由南向北，群落的平均個體大小逐漸增加，而個體數量和物種多樣性卻逐漸下降：每增加1緯度（即向北移動約110 公裏）🤕，喬木物種減少1種/600平米。全球溫暖化將促進東北地區森林的生長，並導致小個體的數量減少🉐、大個體的數量增加（圖3）。根據森林群落個體大小的頻度分布特征，首次提出了多尺度直徑頻度分布的概念，該概念在區域物種保護方面有重要指導意義。

2. 局域物種多樣性（local species diversity）及物種的親緣關系受到區域種庫（regional species pool）及局域環境的共同影響🕵🏿‍♀️🪶，但其影響受取樣尺度以及環境的製約（圖4）。

3. 森林植物的種數-面積關系具有顯著的緯度和海拔格局👴🏻。物種空間分布和種多度分布均顯著影響種-面積關系的格局，隨機過程對它們的影響隨溫度升高而增加；據此🟨，提出了植物群落中性特征的緯度格局。

4. 森林木本植物的物種更替速率（β-多樣性）隨緯度增加而減小（圖5）🫵👨🏻‍🍼，但隨海拔無顯著格局🤴，從而對物種多樣性的海拔格局與緯度格局等同的傳統觀點提出了挑戰⛓。群落的生態位理論和中性理論是目前學術界有重大爭議的兩個理論。分析實測的草地群落資料🙌👩，發現生態位理論在不同區域都能很好解釋草地群落物種組成之間的差異，而中性理論的影響強度則依賴於環境的空間結構，從而支持了生態位理論🫨。

5. 現代氣候3️⃣、區域過程、生境異質性和人類活動等因素對木本植物多樣性的分布都有著顯著的影響，但其影響程度與空間尺度密切相關（圖6）。深入分析我國木本植物β-多樣性的分布格局發現，沿緯度方向以及窄域物種的β-多樣性格局主要由擴散限製控製，這表明由於擴散的限製，中國木本植物中的窄域分布種可能還沒有到達其平衡生態位🥧。

6. 物種分布的邊界限製是影響物種豐富度海拔格局的主要成因之一，被稱為中域效應(Mid-Domain Effect, MDE)🐪，傳統方法忽略了環境的海拔梯度，會錯誤估計MDE的作用。本研究發展了一種評價MDE影響的新模型（EGCM模型）🧭，該模型整合環境與邊界限製的影響，從而能夠準確評價MDE對物種豐富度海拔格局的影響（圖7）🛻。

該系列論文的發表在學術界產生了強烈反響。該雜誌執行主編Nathan J. Sanders教授發表評論，認為該系列研究“檢驗了一系列生物多樣性格局的機製🪪，將平復宏觀生態學和生物地理學中的有關爭議”，並“促進全球去理解中國的生物多樣性及生物多樣性研究”。此外🎐⚆，該系列研究也被Faculty 1000點評（http://f1000.com/ prime/717995206）👨‍👨‍👦。

該系列論文的主要作者是：方精雲，意昂体育平台城市與環境學院長江特聘教授，中科院院士💗；唐誌堯，原意昂体育平台城市與環境學院博士生，現為副教授；沈澤昊🙋🏽‍♂️，原意昂体育平台城市與環境學院博士後，現為副教授；王襄平😋👨🏻‍🎨，原意昂体育平台城市與環境學院博士生、博士後，現北京林業大學副教授；王誌恒，原意昂体育平台城市與環境學院博士生，現丹麥哥本哈根大學助理教授；喬秀娟🏧，原意昂体育平台城市與環境學院博士生，現為中科院武漢植物園助理研究員；王少鵬，現為意昂体育平台城市與環境學院博士生。

除上述研究外🙋🏽，2009年方精雲研究團隊還與美國科學家合作，利用中國和北美的木本植物分布資料🧑🏻‍🏭，檢驗和發展了著名的生態代謝理論，被認為是向物種多樣性的機製性解釋邁出了重要一步🧔‍♂️，部分成果發表在PNAS上。2010年，在該數據庫的基礎上，研究團隊在海外出版了專著“Atlas of Woody Plants in China: Distribution and Climate”（由Springer出版社與高教出版社聯合出版），受到廣泛好評，被認為是“…中國木本植物的權威手冊”🤫，並獲得中國新聞出版最高獎、三年一度的“中國出版政府獎”。

本研究得到國家自然科學基金和科技部全球變化重大研究計劃等項目資助。

Ecography是國際著名的生物多樣性和生態學雜誌🙌🏽，5年影響因子為5.5👁🧑🏻‍🦼‍➡️。如若查看全部13篇論文🛶，請登錄http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ecog.2012.35.issue-12/issuetoc。

 

圖1. 在世界生物群區圖（Whittaker biome scheme）中，中國年均溫和年降水量的分布（淺色黑點）🤚🏻。該圖表明中國擁有地球上所有的主要生態系統類型。據此提出“如果你研究中國👰🏼，就可以知道世界”的觀點（If you study China, then you know the world）。  

圖2. PKU-PSD project 所調查的地點分布圖🦹‍♂️。黑點為調查的山地，紅三角表示調查的草地👩🏻‍🎨。  

圖3. 在全球變暖的情景下💇🏿，我國東北森林群落直徑頻度分布的變化。隨著溫度增加🚴🏽‍♀️，小個體的樹木數量減少，大個體的樹木數量增加👷🏻‍♀️。  

圖4. 我國東部森林群落木本物種多樣性（S）與科（F）🐯、屬（G）多樣性的關系服從冪指數函數。  

圖5. 喬木和灌木物種在空間上的更替速率（b多樣性）隨緯度的增加而下降。  

圖6. 物種多樣性與5種影響因子的相關性隨空間尺度改變而發生顯著變化。隨空間尺度的增大，氣候因子的影響快速加強🚵🏼‍♀️，而人類活動和環境異質性的影響顯著減弱。  

圖7. 本研究發展的EGCM模型模擬的結果與實測數據的比較（以雲南攀西地區為例）👺。A圖: 物種多樣性🔻；B圖：物種分布中心點數量👩🏼。 編輯➡️：Moo