新快报讯 覆盖全球32个森林大样地、300余万棵树、5000多个树种……北京时间4月29日晚上11点《自然》（Nature）杂志在线发表中山大学作为第一完成单位的论文，完成了迄今为止对全球树木高阶互作效应的最大规模研究。

这篇论文首次在全球尺度验证了森林群落中高阶互作效应的普遍性，并发现这一效应随纬度升高而减弱，从而实现对树木多样性纬度格局的塑造。这为从生物互作角度理解物种多样性纬度梯度格局提供了新的路径。该论文已被遴选为将于5月14日出版的《自然》杂志纸质版的封面文章。

森林里的“反垄断”机制 “邻居”暗中保护稀有种

早在1807年，亚历山大·冯·洪堡就提出了物种多样性纬度梯度格局：从赤道向两极，物种数量递减。这一现象是生态学的经典问题，两个世纪以来，科学家们提出了超过100种理论用以解释这一现象。

其中，同种负密度依赖（CNDD）是影响力较大的一种解释机制。同种树木靠得太近时，容易互相传播病害、竞争资源，导致生长变差甚至死亡。这被认为是维持物种多样性的重要机制，因为它可以防止少数物种“独霸天下”。

“然而，这种研究范式有局限性，它将复杂的生态系统降维到两两相互作用，对第三种甚至更多物种的影响考虑不足。”论文通讯作者、中山大学生态学院教授储诚进说，“而高阶相互作用（HOIs）指两个物种之间的相互影响，会因第三种或更多物种的存在而改变。我们的研究是将目标树木附近第三棵甚至更多树木的相互影响考虑进来。”

储诚进团队的研究基于全球32个大型森林监测样地，包含了超过300万棵树和5000多个树种的多次普查数据，系统量化了树木的成对互作和高阶互作。

研究首先表明，高阶互作在森林群落中普遍存在：在共计1543个树种的种群中，40%的种群个体生长显著受到邻体高阶互作的影响。  

在此基础上，研究进一步揭示了高阶互作随纬度的变化规律。结果显示，高阶互作的强度随纬度升高而逐渐减弱，且在多数情况下会减弱邻体对目标个体的成对互作。以往研究在检验“同种负密度依赖是否随纬度升高而减弱”时，有的支持、有的反对，结论相互矛盾。本研究发现，高阶互作在低纬度地区对负密度依赖的削弱作用更强，从而解释了为何观测结果不一致——因为以往研究未将高阶互作的影响分离出来。

“研究还表明，高阶互作显著有利于稀有物种的生长，对常见物种则有抑制效应。这一‘反垄断’机制随着纬度升高，强度逐渐变弱，这就为‘纬度越低，树木种类越丰富’的现象提供了新的解释路径。”储诚进说。

这一研究结论对生态保护具有启发价值。“传统保护管理常聚焦于物种数量或旗舰物种。而这项研究表明，热带森林的高度多样性部分依赖于复杂的高阶相互作用网络，正是这种‘生物互作网络’对物种共存起到了‘稳定器’的作用。识别产生正向高阶互作影响的物种，可以优化多物种组合配置，更有效地保护和恢复生物多样性。”储诚进说。

8年、32个大型样地 70位作者、50个科研团队参与

“2018年，一位澳大利亚的学者来中大作报告，分享了一年生草本植物的高阶互作现象，这极大地启发了我们：是否可以将研究拓展到森林群落？”论文第一作者、生态学院副教授李远智回忆研究缘起。

然而，要将高阶互作推广到森林群落，面临的第一个困难，便是如何量化这种现象。一年生草本植物生活史较短，个体大小和空间距离变异较小，量化高阶互作时可以忽略。但是在森林群落中，树木大小和树木间的距离变异较大，需要考虑的因素要复杂得多。

“2021年，我们在《国家科学评论》（National Science Review）上发表了一篇论文，提出了考虑个体大小和空间距离量化森林群落高阶互作的新方法，并在欧洲的一个温带森林样地中实现初步验证。”储诚进教授表示，这一方法能够区分同种或异种树木之间的成对互作，与多棵树木之间高阶互作带来的不同影响，并建立起数学模型。

通过将两种效应的模型与样地数据比对，高阶互作机制对树木多样性的解释力明显更强。“概念和方法都已齐备，为了让这份研究的结论更扎实，我们开始想办法获取全球森林样地的高质量重复观测数据。”

“我们多次参加全球森林样地网络研讨会，分享这份工作的重要意义，邀请全球各样地负责人共享数据并加入我们的课题。”李远智介绍。历经八年时间，研究团队通过中国森林生物多样性监测网络CForBio和全球森林研究网络ForestGEO，总共收集了全球32个大型森林监测样地的多次普查数据，包含超过300万棵树和5000多个树种。这项研究也吸纳了70位作者、50个科研团队参与，是迄今为止，基于森林大样地普查数据对树木互作效应所做的最大规模的研究。

论文共同第一作者、生态学院特聘副研究员肖俊丽表示：“在数据分析方面，其实我们尝试过很多不同的思路，发现不同的方法得到的结果是一致的。我们最终发表论文时，采用的是分析方法相对简单，学界更容易理解接受的方法。”

大型森林动态监测样地（通常不小于20公顷）是生态学研究的“全景实验室”。研究人员对样地内所有胸径≥1厘米的木本植物进行定位、鉴定、测量胸径，并每5年左右复查一次，记录其生长、死亡与更新。

本研究中，广东车八岭国家级自然保护区和黑石顶省级自然保护区两个样地便是由中山大学建设管理，面积分别为20公顷和50公顷。储诚进说：“中国的大型森林监测样地建设起步较晚，但是发展迅速，目前中国森林生物多样性监测网络CForBio包含了分布在全国的31个样地。以往都是国外的学者，邀请我们加入他们的研究，提供我们的样地数据。近年来，中国科学家开始越来越多牵头，由中国科学家主导研究问题、研究方法的设计，统筹全球的样地数据。”

全新思路打开系统思维 研究从“切块”走向整体视角

“我们的研究表明，决定森林物种多样性的因素，并不仅仅是单个物种的生存优势。弄清物种之间复杂的相互作用网络意义重大。”储诚进表示，传统的生物多样性保护多关注旗舰物种，而我们的研究提供了新的思路。通过识别物种之间正向的高阶互作效应，可以优化物种组合，发挥这一效应对稀有物种的促进作用，从而更好开展生物多样性保护与修复工作。

“过去我们将整体‘切块’分析，这个切割的过程会遗失很多重要信息。”在储诚进看来，随着技术和理论工具的发展，科研范式正在转向一种系统思维。

据了解，未来团队将围绕高阶互作的调节机制和生态影响开展更全面深入的研究，并进一步探讨在全球变化加剧和人类活动增强的背景下，跨营养级的高阶互作如何影响生态系统的稳定性、持久性与韧性。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10434-6

采写：新快报记者 王娟 实习生 余思睿 通讯员 朱嘉豪 李建平

摄影：新快报记者 龚吉林