物種多樣性的空間分布格局及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制是生態(tài)學(xué)和生物地理學(xué)的核心議題。除物種數(shù)量外，不同群落之間“由哪些物種組成、彼此有多不同”，即群落間物種組成差異，被認(rèn)為是理解植物多樣性維持機(jī)制的重要切入點(diǎn)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，緯度主要通過調(diào)控溫度和降水等氣候因子影響生境條件，從而塑造群落間物種組成差異的空間格局。然而，越來越多的研究表明，地質(zhì)背景通過影響土壤環(huán)境，也可能在大尺度上發(fā)揮重要作用，但其具體影響機(jī)制仍有待系統(tǒng)揭示。
圍繞中國西南地區(qū)一條跨越約10°緯度的亞熱帶森林樣帶，研究團(tuán)隊(duì)此前已開展了一系列相關(guān)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，喀斯特與非喀斯特森林在物種α多樣性的緯度格局上存在顯著分異，喀斯特森林中物種豐富度對緯度變化的響應(yīng)明顯不同于非喀斯特森林 (Huang et al. 2025)。樣帶上開展的土壤環(huán)境研究表明，兩類森林在等效土壤厚度上存在系統(tǒng)性差異，喀斯特森林普遍表現(xiàn)出土壤更淺薄、空間異質(zhì)性更強(qiáng)的特征 (Luo et al. 2024)。此外，在喀斯特坡地尺度上，表層巖溶水在石生生境植物的生長和維持中發(fā)揮著關(guān)鍵作用 (Liu et al. 2024)。這些跨尺度研究共同提示，除氣候因素外，巖性通過重塑土壤環(huán)境，可能深刻影響區(qū)域植物多樣性格局。
在此基礎(chǔ)上，本研究聚焦于群落間物種組成差異，在上述樣帶的六個(gè)緯度樣點(diǎn)共設(shè)置60個(gè)樣地，對喀斯特和非喀斯特森林群落進(jìn)行了系統(tǒng)的野外調(diào)查。研究采用β多樣性指標(biāo)，量化分析了群落間物種組成差異及其不同組成部分，包括總β多樣性（βtotal）、反映物種替換過程的周轉(zhuǎn)組分（βturnover）以及反映物種損失過程的嵌套組分（βnestedness），并分別從喀斯特森林、非喀斯特森林以及不區(qū)分巖性的整條樣帶三個(gè)層面展開對比。
研究表明，喀斯特與非喀斯特森林在物種組成上存在顯著差異。當(dāng)將兩類森林同時(shí)納入分析時(shí)，整條樣帶的βtotal和βturnover顯著高于任何單一巖性森林，而βnestedness則顯著降低，表明巖性差異顯著增強(qiáng)了群落間的物種組成異質(zhì)性。研究還表明，西南喀斯特地區(qū)β多樣性的緯度格局并非由單一過程驅(qū)動(dòng)，而是喀斯特與非喀斯特兩個(gè)森林子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)疊加的結(jié)果。整條樣帶的βtotal和βturnover隨緯度升高而顯著下降，這一趨勢主要由喀斯特森林所主導(dǎo)，并與巖溶作用密切相關(guān)的土壤理化性質(zhì)異質(zhì)性變化密切相關(guān)。相比之下，βnestedness隨緯度升高顯著增加，則主要反映了非喀斯特森林中由氣候因子增強(qiáng)所引起的環(huán)境篩選作用，表明不同巖性森林對緯度變化的響應(yīng)機(jī)制存在明顯差異。總的來說，這項(xiàng)工作從地質(zhì)-土壤-植物耦合視角揭示了地質(zhì)背景在塑造大尺度植物多樣性空間格局中的關(guān)鍵作用，不僅拓展了對β多樣性維持機(jī)制的理解，也為區(qū)域植物多樣性保護(hù)提供了新思路。?
在中國科學(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指導(dǎo)下，博士研究生黃麗為第一作者，近期該研究以Lithology-driven soil properties influence latitudinal variations of species composition in Southwestern China為題，在線發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Catena上。
本研究論文鏈接：1
β多樣性在喀斯特、非喀斯特森林和整條樣帶三個(gè)組別中的緯度格局
氣候因子、基巖形成的土壤理化性質(zhì)和群落結(jié)構(gòu)對β多樣性變異的影響