PNAS：中美合作阐释东亚及北美生物多样性分布规律

北京大学城市与环境学院生态学系方精云院士研究团队与美国新墨西哥大学James Brown教授合作，近日在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上发表论文，报道了他们在物种多样性分布规律的机制性解释方面的最新研究结果。

 

物种数量（或物种多样性）由低纬度向高纬度递减的变化趋势是地球表面最显著的生态特征之一，对其规律和机制的探讨可以追溯到19世纪的达尔文时期。最近20年，随着国际社会对生物多样性问题的高度关注，物种多样性的分布规律及其机制的研究也随之成为生态学，环境科学和保护生物学的研究热点。

 

方精云院士课题组近年来致力于中国生物多样性分布规律及其机制的研究。他们在对全国近60座重要山地的植物多样性进行调查的同时，与各地的植物学专家合作，建立了含有多达11000余种的中国木本植物分布数据库。最近，他们基于这些物种的分布数据，并结合北美的物种分布数据，检验了James Brown研究小组提出的生态学代谢理论（Metabolic theory of Ecology, 简称“代谢理论”）对解释物种多样性分布规律的有效性。代谢理论的本质是认为环境能量控制着生物的代谢速率和个体大小，从而控制着物种数量的多少。方精云课题组研究发现，中国和北美地区的物种数量确实如“代谢理论”所预测的那样受能量制约，但空间尺度的大小极大地影响着这种能量与多样性之间的关系，也就是说，“代谢理论”具有极强的尺度依赖性。研究还发现，东亚地区物种多样性随纬度递减的速率比北美地区要大得多。这个结果推演出一个重要结论：温暖的东亚南部其物种数量比同气候的北美南部要丰富，但寒冷的东亚北方地区要低于北美的寒冷地区。该结论也得到了实测数据的支持。这一结论改变了人们长期以来普遍认为的“东亚地区的物种数量要比北美丰富”的观点。

 

该研究解释了东亚和北美生物多样性的分布规律，并发展了“代谢理论”，被认为是向物种多样性的机制性解释迈出了重要一步。研究结果以“Temperature dependence, spatial scale, and tree species diversity in eastern Asia and North America”为题，发表于近期的PNAS Early Edition上。论文的第一作者王志恒是方精云教授的博士研究生，现在瑞士苏黎世大学从事博士后研究。其他合作作者包括美国新墨西哥大学James Brown教授和北大城环学院唐志尧副教授，方精云教授和Brown教授是共同通讯作者，本研究获国家自然科学基金资助。