西安交通大学科研人员发现物种多样性空间格局的新模式

近日，人居学院地球环境科学系研究人员通过模拟和实验，研究环境和空间在区域物种多样性中的效应，发现了“物种多样性随环境异质性增加先升高后降低”的规律。

（藻类）物种丰富度随环境异质性先增加后降低

生物多样性包括遗传、物种和生态系统类型多样性。其中，物种多样性是单位面积上不同物种的数量。物种多样性深刻影响着生态系统物质循环、能量流动的速度，是生态系统功能和服务的决定性生物因素。长期以来，生态学家们致力于揭示物种多样性空间模式的成因，从而为保护、调节不同生境中物种多样性的工作提供理论基础。

经过漫长的适应进化，物种形成了环境偏好。稻种水田、麦长旱地。“各居其所”易于理解，因而“环境异质性促进物种多样性”理论被广泛接受。该项理论中，环境异质性常常被度量为多的生境类型，就是更多的“所”。然而，环境是一个综合概念，各因子水平的空间变化可能不一致。例如，沿着水的深度，光和溶解氧等资源减少，但由于重力，氮、磷、钾等营养物质却增加。同时，大多数物种偏好温和的环境，一个区域具有大的环境变化，意味着该地区可能包含着不利于生长的环境范围。其次，单位面积环境变化大，实现每类偏好环境的物理空间就小，即“所”小，这样，每类物种的个体少，灭绝风险高。另外，大的环境差异，相当于屏障，显著影响个体移动对多样性的贡献。

人居学院地球环境科学系唐龙团队将环境异质性定义为单位空间环境范围，构建模型来平衡环境和空间在物种扩散、灭绝以及共存中的效应，发现了“环境异质性—单峰物种多样性”模式。这一发现揭示了传统认知的缺陷，并指明了多样性保护的重点区域。团队在汉江瀛湖段开展了实验，验证了这一结果。

安康瀛湖以及采集的藻类物种（左：针杆藻；右：盘星藻）

汉江是长江最大的支流，瀛湖是南水北调的重要水源。唐龙团队研究发现，流经城市的汉江河段异质性低，而毗邻河段异质性高，显著降低了藻类多样性。物种多样性高的区域，食物网结构复杂，当一些物种个体数量下降，甚至种群消失时，其作用会由其它物种弥补，生态系统功能和服务维持稳定。因此，这些新的发现有望深入发展成物种多样性保护建议报告，报送有关管理部门，而理论研究将向高等植物及微生物领域扩展。

该研究成果以“单位空间环境范围决定物种丰富度从匀质到异质生境的单峰模式（Environmental range per unit space determines unimodal species richness from homogeneous to heterogeneous habitats）”为题，发表在期刊 Ecography 。西安交通大学人居学院博士生周庆诗为第一作者，导师唐龙为通讯作者，西安交通大学为该论文第一和通讯单位。西安理工大学和中国人民解放军空军航空大学科研人员参与研究。这项工作由国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费支持。

唐龙团队从事生态学生物入侵和生物多样性领域的研究，通过多项主持国家自然科学基金、国家自然科学基金国际合作项目，揭示了确定和随机生态力量在物种分布中的效应，研究成果已发表在 Ecology 、Ecosphere等期刊。依据研究结果，唐龙团队积极参与陕西省以及云南施甸的生态文明建设。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/ecog.05580