中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站陳洪松研究員團隊在喀斯特富鈣鎂基巖–土壤環(huán)境重塑森林物種多樣性緯度格局的機制方面取得新進展。相關(guān)成果以Contrasting Latitudinal Diversity Gradients in Karst and Non-Karst Forests: Evidence for Bedrock-Driven Modulationx為題，發(fā)表于國際生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Diversity and Distributions。聶云鵬、陳洪松研究員為通訊作者，博士生黃麗為第一作者。
物種多樣性沿緯度梯度遞減（Latitudinal Diversity Gradient ，LDG）是生態(tài)學(xué)和生物地理學(xué)中最為經(jīng)典的規(guī)律之一。傳統(tǒng)觀點認為，低緯度地區(qū)溫暖濕潤的氣候條件能支撐更高的物種多樣性，而高緯度地區(qū)氣候限制導(dǎo)致多樣性降低。然而，近年來研究表明，氣候并非唯一決定因素，基巖通過影響土壤形成與養(yǎng)分供給深刻塑造植物群落結(jié)構(gòu)及其生長狀況?？λ固氐貐^(qū)由富含鈣、鎂的碳酸鹽巖組成，巖石易溶、土壤淺薄，水分與養(yǎng)分匱乏，與鄰近的非喀斯特地區(qū)形成鮮明對比。這類由基巖驅(qū)動的土壤環(huán)境是否以及如何改變森林群落物種多樣性及其緯度格局，仍是未解的重要科學(xué)問題。針對這一科學(xué)問題，研究團隊在中國西南跨越約10°緯度的亞熱帶森林樣帶上，設(shè)置了60個喀斯特與非喀斯特平行樣地，記錄了654種木本植物共17740個個體，系統(tǒng)解析了氣候和基巖-土壤環(huán)境對森林多樣性的協(xié)同影響機制。
結(jié)果顯示，（1）喀斯特與非喀斯特森林的基巖–土壤環(huán)境存在顯著差異：喀斯特森林的基巖SiO?含量和土壤厚度顯著較低，而土壤中鈣、鎂等元素含量更高。沿緯度梯度變化時，這種富鈣貧硅的基巖-土壤環(huán)境使喀斯特森林的物種多樣性呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)模式相反的變化趨勢，即越往高緯度，物種越多、群落越復(fù)雜；（2）結(jié)構(gòu)方程模型分析進一步揭示，氣候?qū)ξ锓N多樣性的正向作用被喀斯特高鈣鎂、淺土層環(huán)境的負向作用所抵消甚至逆轉(zhuǎn)，導(dǎo)致物種多樣性“逆緯度梯度格局”的出現(xiàn)；（3）喀斯特森林的物種與系統(tǒng)發(fā)育多樣性和基巖SiO?含量、土壤厚度及鈣鎂含量緊密耦合，說明地質(zhì)環(huán)境通過影響土壤化學(xué)組成和水分養(yǎng)分供給，深刻塑造了森林群落的多樣性格局。
該研究從地質(zhì)-土壤-植物耦合視角系統(tǒng)解釋了地質(zhì)多樣性如何改變傳統(tǒng)的生物多樣性分布規(guī)律，為理解巖性差異在全球生態(tài)格局形成中的作用提供了新證據(jù)。研究成果提示，在未來的生物多樣性保護和生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃中，應(yīng)將地質(zhì)多樣性納入生態(tài)管理框架，以更科學(xué)地維護生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定與功能。
樣帶位置示意圖與喀斯特和非喀斯特森林群落物種多樣性的緯度格局?
氣候因子和基巖-土壤環(huán)境對物種多樣性的影響機制
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