科学家首次揭示，从美洲、亚洲到非洲，尽管相隔万里且物种组成迥异，热带森林在每公顷面积上的物种丰富度却遵循着同一套环境规则。

热带地区以其丰富的物种多样性，一直以来都是生物多样性保护与研究的热点。一个长期存在的谜题是：为何不同热带区域之间的物种多样性存在明显差异?例如，与非洲相比，美洲和亚洲的热带森林通常拥有更多的树种。传统观点倾向于将这种差异归因于各地区不同的生物地理历史和演化过程。然而，由中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称“版纳植物园”)与南京大学等单位百余位科学家组成的国际研究团队的最新研究发现，当今气候环境而非生物地理历史，才是塑造局域尺度上树种多样性的关键。

研究人员整合了来自泛热带地区429个一公顷样方的调查数据，形成了一个覆盖全球主要热带地区的庞大数据库。研究采用了多种先进的分析方法，包括考虑空间自相关的随机森林模型、广义线性模型以及敏感性实验等，综合分析了影响热带森林树种α多样性的驱动机制。为准确衡量多样性，研究团队采用了多种指数，包括基于样本覆盖的稀疏化方法和Fisher'sα指数等，确保了研究结果的稳健性。

研究结果揭示了明确的环境因子驱动模式：水分可用性是影响树种α多样性的最主要因素，而土壤特性在局域尺度上起着同样显著调节作用。进一步分析表明，这些环境因子存在“共同限制”效应，即热带树种多样性受制于多个环境维度的协同作用，而非单一因子的独立控制。这也解释了为何在如亚马逊流域等水热与土壤条件俱佳的区域，会形成全球树种多样性极高的森林群落。

最突破性的发现在于：尽管各大洲在地质历史、气候演变和物种库组成上存在差异，但其树种多样性对环境因子的响应模式却表现出高度一致性。这一发现挑战了传统观点，表明热带森林的物种多样性维持机制可能具有普适性，超越了生物地理过程的差异。

从理论层面看，该研究从宏观尺度证实了基于环境筛选的确定性过程是塑造热带树种多样性的主要动力。生态位理论认为物种通过适应特定环境条件并减少竞争来实现共存，因此环境能预测多样性。研究所揭示的环境—多样性间紧密且可预测的关系，为生态位理论所强调的环境过滤与资源互补等机制提供了强有力的实证支持，凸显了生态位过程在大尺度上的多样性格局形成中的主导作用。

当前，全球热带森林正面临日益加剧的气候变化和人类活动威胁。这项研究将有助于我们进一步了解热带地区物种丰富度的驱动机制，也对预测未来气候变化对生物多样性的影响及生物多样性保护具有重要指导意义。

该研究结果以“Analogous Environments Across the Tropics Have Similar Levels of Tree Species Αlpha Diversity”为题，发表在国际期刊National Science Review (NSR)上。版纳植物园古生态研究组博士研究生肖书妹为该论文第一作者，南京大学Jonathan M. Adams教授与版纳植物园李树峰研究员为共同通讯作者，Ferry Slik教授(文莱达鲁萨兰大学)等共计115位科学家参与了该项工作。该研究获得了科技部重点研发计划、版纳植物园“十四五”项目、国家自然科学基金等项目，以及中国科学院东南亚生物多样性研究中心的联合支持。

图1：随机森林模型预测的树种多样性指数对比分析。(a)基于样本覆盖稀疏化的树种丰富度、(b) Fisher α多样性和(c)样方调查的树种丰富度。树木样方数据来自于美洲、非洲和亚洲的429块1公顷的热带森林。每张图上方和右侧的箱线图分别显示了三个地区的多样性指数和预测丰富度值的分布情况。

图2：基于非空间自相关和空间自相关的随机森林模型预测热带地区的树种丰富度(a)，以及环境变量的重要性排序(b–d)。(a)基于稀疏化的样方数据，非空间自相关随机森林模型预测的热带地区树种丰富度。(b)非空间自相关随机森林模型。(c)空间自相关随机森林模型。(d)50 km子集的空间自相关随机森林模型。