近日，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院沈澤昊教授課題組在《美國國家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）在線發(fā)表了題為“Keys to the global treeline formation: thermal limit for its position and moisture for the taxon-specific variation”的研究論文。本研究首次在全球范圍內(nèi)整合了樣地尺度觀測的高山樹線樹種構(gòu)成數(shù)據(jù)，系統(tǒng)探討了不同高山樹線分類群的分布模式及其環(huán)境驅(qū)動機制，提出了熱量與水分協(xié)同作用決定樹線形成及物種差異的新理論框架，為氣候變化下高山植被動態(tài)預(yù)測和物種保護提供了理論支持。

圖1. 高山樹線樹種的全球分布格局（A,B,C,D）及分類多樣性的緯度梯度格局（E）

高山樹線是樹木生活型分布的海拔上限。作為生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的敏感指標(biāo)，此前對高山樹線海拔的研究大多依賴統(tǒng)一的溫度閾值來描述樹線分布，沒有回答不同植物分類群樹線海拔的區(qū)域差異及其環(huán)境適應(yīng)極限的差異。本研究匯編了迄今為止最全面的全球高山樹線樹種數(shù)據(jù)，整合了自1980年以來739項研究中的2,235條高山樹線樹種分布記錄，聚焦解決兩個關(guān)于樹線海拔位置的關(guān)鍵問題：（1）哪些環(huán)境因素調(diào)控不同樹線物種的分布格局？（2）不同樹種的上樹線位置由何種環(huán)境因素決定，閾值在哪里？

研究表明：北半球中緯度山地呈現(xiàn)了最高的樹線樹種豐富度，反映了大陸隔離對樹線樹種分布的影響；熱量限制通過制約所有樹種的生理極限來界定高山樹線的海拔位置，而水分條件及其季節(jié)性波動則主導(dǎo)了樹線樹種組成的區(qū)域差異；一般地，高山樹線處的實際溫度比樹線樹種最適生態(tài)位的溫度平均低35%，該熱量閾值能可靠地預(yù)測全球樹木分布上限的地理格局，為基于物種最適生態(tài)位來定量預(yù)測生態(tài)位極限值提出一種全新方法。此外，本研究證實，在樹線形成過程中，溫度作為"天花板"決定其海拔位置，而水分及其變率則作為"過濾器"選擇了不同山地樹線的構(gòu)成樹種。

圖2. 水分及其季節(jié)性差異主導(dǎo)樹線樹種的變化（A）；熱量為決定各物種的樹線位置的首要因子（B）；不同屬的高山樹線的熱量水平較各屬最適生態(tài)位的熱量平均低35%（C）

北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院已畢業(yè)博士生、現(xiàn)北卡羅來納大學(xué)博士后解宇陽為本文的第一作者，沈澤昊教授為通訊作者。課題組博士后王學(xué)經(jīng)、博士生李繼唐、饒雯戈，碩士生陳相吾、趙福參與了本項研究。北卡羅來納大學(xué)馮逍助理教授、西班牙科學(xué)院比利牛斯生態(tài)研究所J. Julio Camarero研究員、西班牙生態(tài)研究與森林應(yīng)用中心Josep Pe?uelas教授作為共同作者給予了本研究重要的支持。

該論文下載的網(wǎng)絡(luò)鏈接見（http://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2504685122）