除夜样地“测量”改写全球生态学认知—旧事—科学网

为50万棵树建坐标、测量办“身份证”

除夜样地“测量”改写全球生态学认知

 

■本报记者李晨 朱汉斌

“红豆生北国，除夜春来发几枝 。样地”在科学家眼中 ，改写诗里的全球“红豆”——非论是相思子仍是海红豆，都属豆科 。生态事科而“北国”恰是学认学网豆科植物的乐土 ，它们在此畅旺展开 ，知旧外形万千，测量成为寒带雨林中最强大年夜的除夜家族之一 。那么，样地它们的改写存在又若何舒适塑造了整片丛林的生命图景？

4月8日，《天然》在线宣布了中国林业科学研究院（以下简称中国林科院）连络中山除夜学等单位的全球下场，初度在全球标准上琐细揭穿了丛林中物种间邻体彼此感染对贯穿连接生物多样性的生态事科次要性。

不为人知的学认学网是，这项打破始于18年前海南尖峰岭寒带雨林中艰苦卓尽的除夜样地“测量”
。20多位团队成员用脚步测量了60公顷原始丛林，为近50万棵树木运营了“身份证” ，从海量数据中捕获到天然界一个荫蔽而重除夜的规律
。

密林深处的除夜样地“测量”

2005年，刚从华南农业除夜学硕士卒业的许涵离开中国林科院寒带林业研究所工作
。他的“主沙场”是海南岛尖峰岭的原始寒带雨林。这里是地球上生物多样性最丰富的抢手区域之一。

“我与寒带雨林结缘已经是20多年前的事了。”许涵回想道 。事前，中国生态学界正酝酿着一个宏壮的筹算——培养汲引除夜型丛林静态监测样地，以邃晓丛林生态琐细的运作机制 。在国际上，此类样地群集已由美国史密森寒带研究所等机构建议创建 。在中国林科院科学家张守攻和刘世荣的鞭挞下，2008年一个弘愿勃勃的决意在尖峰岭落地：培养汲引全国***的丛林监测样地 。

“最初的想象是建25公顷，后来构和建50公顷。”许涵说。幻想下场 ，受华裔生态学家、加拿除夜阿尔伯塔除夜学传授何芳良“要建就建全国最除夜样地”的鼓舞，时任尖峰岭国度级丛林生态站站长李意德研究员将幻想下场方针定为60公顷 ，也就是900亩林地。这意味着要在1000米长 、600米宽的山地原始丛林中 ，对每株胸径除夜于1厘米的树木举办辨认、测量、标识表记标帜和定位。

这是一项巨人不成思议的艰苦工程 。

2009年，除夜样地培养汲引正式最早 。许涵带领由研究人员、师长教师、呵护区事恋人员和外埠林业工人构成的部队
，奔赴深山。为了俭仆天天凹凸山近两小时的路程 ，团队成员在呵护区原始丛林深处事前独一的建筑物——一座复杂纯真凉亭旁边搭起帐篷露宿 。干冷的海南是山蚂蟥的乐土。“在林子里被蚂蟥咬了都不晓得 ，经常是回往往后才创作创造流了良多若干很多若干良多若干很多若干良多若干很多若干血。”论文通信作者、中山除夜学副传授方素琴回想道。

样地被划成20米×20米的网格 ，总共有1500个 。队员们天天凌晨7点多解缆，手持胸径尺 、测杆 、记实板 ，一棵树一棵树地测量胸径 、树高、绝对坐标
，剖断物种
，并将带并世无双编号的特制铝牌挂在树干上——这就是树的“身份证” 。

“我们事前次要用打印纸举办记实 。一张纸上要记实20棵树的信息，50万棵树就要用2.5万张打印纸，原始数据就有这么厚 。”许涵比划着描摹道。

旱季的寒带雨林天天都有不按时的降水
，林间路滑 ，小的划伤、摔交对团队成员们来讲是层见迭出，同时还要自创蛇和野猪。“量树，一两天还好，天天量、量两三年 ，真实很机械。”许涵说。

晚上回到驻地帐篷，除拾掇、查对海量数据，他们还要措置日间群集的植物标本 。丛林熟行机没有旗子记号 ，耳边是虫叫与其他植物的叫声，大年夜师交换着日间的创作创造 。“很朴质 。”许涵如斯评价那段年光。

2012年，这片全球面积最除夜
、监测树木数量最多的寒带丛林静态监测样地舆想下场建成 。它包含了290种胸径除夜于1厘米的初级植物，每棵树都有了属于本身的“空间坐标” 。

因长年在潮湿气候中工作，一些团队成员的腰经常疾苦沉痛 。可是，在许涵和团队成员看来 ，这实足艰苦都是值得的。对介入的研究生而言 ，这多是他们科研糊口糊口中并世无双的郊外经验  。

“弄林业研究的必须有这类郊外经验，经由过程亲自材验，感应感染除夜天然
。”许涵朴实。

从一张张分布图到一个全国性课题

样地建成了
，海量数据群集终了，团队最早像破译暗码一样 ，核阅这片丛林。他们为样地内全数树种绘制了空间分布图 。

当290多张物种分布图一一展示时，一个稀少的气候抓住了许涵的眼睛：豆科树木的分布展示出较着的空间分化。样地内的7种豆科树木，有4种展开在泥土氮含量较低的中心
，而此外3种集结在泥土氮含量较高的区域。在空间分布图上，它们“相得益彰”，几近不堆叠。

豆科植物因其根部的根瘤菌能结实除夜气中的氮素而有名
，可以“平空”掉落踪掉落踪氮素成本 。“为甚么它们的区域是无缺不堆叠的？”许涵心中埋下了这个疑问 。

许涵与从事物种共存和地下生态学研究的方素琴合作多年。“我们经常构和一些居心思的不雅不雅不雅不雅不雅不雅不美不雅不雅不雅不雅念。”方素琴说，传统生态学不雅不雅不雅不雅不雅不雅不美不雅不雅不雅不雅念认为除夜部分豆科植物是“利他主义者”，能为瘠薄泥土补偿氮肥 ，惠及邻里 。但面前的气候展示 ，故事大年夜大年夜约更宏壮
。他们想一根幻想。

除夜约在2015年，这个基于直不美不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅查询拜访的疑问转化为严谨的科学分化。许涵团队决意深切根究豆科树木与邻居之间的相干。这需求展开新的数据分化编制 ，以量化树木之间的竞争和合作相干。

他们从豆科解缆 ，将研究视野慢慢扩除夜 。2020年 ，他们连络国际外学者，基于全球11个除夜型丛林样地的数据
，宣布了第一篇揭穿豆科树木与邻体宏壮相干的论文，即豆科树木与邻体之间既有促进相干，也有竞争相干 。随之，一个更除夜的科学问题闪现出来 ：假定豆科树木对邻体的影响如斯次要，那么在全球标准上 ，全数树种之间的这类彼此感染可否会沿着纬度改削，从而诠释阿谁生态学中心谜题——为甚么寒带区域物种多样性那么高。

“真实我们2020年就做出了论文里最次要的趋势图 。”许涵回想
。当他们第一次做出“具有邻体促进感染的物种的数量比例随纬度降低而降低”的曲线时，感应感染这是一个次要的创作创造  ，但并没有是以“出格快活”
。科学的严谨让他们贯穿连接繁华 。要证实这是一个全球性的普及规律，11个样地的证据还远远不足。

是以
，研究团队独霸国际丛林监测群集与全球同业联络，群集更多样地数据 。这个过程耗时辛苦。“因为都在不合国度，有时差。央求除夜样地数据需求一一类似。”许涵说 。

秉承严谨的科研立场，论文合作者们前后斥地并独霸了4种不合的统计模型来考验中心结论。“几种编制的下场无缺齐截。”许涵诠释，当然论文幻想下场只展示了一种编制，但面前是数月的出格筹算与分化 ，只为确保结论万无一损掉落踪落
。样地数量从11个添加到14个
，数据袒护了全球五除夜洲 。

审稿过程一样漫长而布满挑衅。2024年1月投稿
，3月收到定见，编辑给了“申述”改削的机会 。他们用了近15个月的时分改削补偿，掉落踪掉落踪更多全球单位和研究人员的支撑。幻想下场，全球29个单位34逻辑学者介入了这项研究，将样地扩除夜到17个
 ，包含5567种 、2621809棵树，用多种分化编制几回验证
，直至2025年6月才前去第一轮改削稿。

破解“寒带物种更丰富”之谜

生态学家不时特别很是存眷寒带丛林极端丰富的物种若何晃荡共存 ，从而构成高物种多样性的群落。

是以，诠释物种多样性纬度梯度改削规律的假说延续提出。“但这些假说因为窘蹙齐截的幻想诠释仍存在争议 。”许涵说，屈就除夜样地豆科树木的邻体间彼此感染的研究下场，他们认为，经由过程邻体间彼此感染来研究物种多样性的纬度梯度格式，可感应措置“寒带区域物种多样性出格高”的百年生态学问题 
，供给一个全新的、基于物种间彼此感染的谜底 。

幻想下场他们创作创造 ，在全球标准上 ，具有邻体促进感染的物种数量比例随纬度降低而绝对促进，具有邻体竞争感染的物种数量比例随纬度降低而绝对添加。在接近赤道的寒带区域
，具有邻体竞争和促进感染的物种数量比例除夜致相当。

论文审稿人认为，这一下场与除夜除夜都促进幻想相悖，但这是一个特别很是辩致的供献 ，它是在除夜标准上得出的 。

“假定把寒带丛林看作一个更宁愿赞成合作的社会，那么高纬度丛林就是一个竞争更乖戾的社会 。”许涵说。

幻想下场是甚么招致了这类纬度格式？团队也作出理解释 ：能“固氮肥田”的豆科树木在低纬度区域比例更高  ，它们能将氮与邻居分享 ，起到促进感染；丛林中存在的非丛枝菌根共生树木
，也能产生发火近似的邻体促进感染；除夜树“照护”效应 ，即除夜径级的树木对林下的中小树木起到照护感染，无益于林下树木展开；寒带区域热量成本更丰富 ，物种间更大年夜大年夜约转向合作而非乖戾竞争。

“这意味着
，全球变热大年夜大年夜约加强高纬度区域丛林内的物种促进感染 ，从而埋伏地添加那些区域的丛林生物多样性 。”方素琴说，比如气温降低在必定局限内更无益于豆科等树种的比例添加。

基于此 ，团队认为，可以在造林中居心识地添加对邻体有促进感染的树种比例，不凡是像豆科这类无益他潜力的树种
。许涵朴实了科学选种的次要性，经由过程优化树种设置设备放置
，可以营建出更调和、消辛苦更高 、更晃荡的丛林群落 。

下一步，团队希看将幻想独霸于幻想，思虑若安在人工林里设置设备放置这些豆科的树木 ，真正完成科研下场的落地转化
 ，处事于国度的人工林质量汲引和生态修复工程
 。同时，他们将延续深切试探物种间彼此感染的其他维度
 ，和丛林若何应对日趋加重的气候笼统改削。

相干论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10349-2

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