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鼎湖山站撰文解讀中國森林精細尺度多樣性格局與過程
鼎湖山站武東海研究員受邀在 Nature Ecology & Evolution 雜志撰文，對其團隊最新發(fā)表的研究成果進行系統(tǒng)解讀，闡釋中國森林精細尺度樹種豐富度與結(jié)構(gòu)多樣性的空間格局、驅(qū)動機制及未來潛力，并展望相關領域的前沿研究方向。相關成果以 “Fine-grained mapping of forest diversity in China” 為題，發(fā)表在 Nature Ecology & Evolution 雜志2026年第1期(論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41559-025-02925-y)。
國家需求：為應對日益嚴峻的氣候變化和人類活動對森林多樣性保護造成的壓力，中國作為主席國制定了《昆明-蒙特利爾全球生物多樣性框架》。在此背景下，從多維度視角系統(tǒng)評估森林的多樣性格局、驅(qū)動機制及其未來潛力，對于支撐國家生物多樣性保護戰(zhàn)略意義重大。過去20年來，國內(nèi)關于森林多樣性空間格局的研究主要聚焦于粗尺度(通常覆蓋數(shù)十萬公頃以上面積)的伽馬多樣性，側(cè)重刻畫區(qū)域?qū)用娴奈锓N總量。這類研究在識別宏觀空間格局和劃定保護優(yōu)先區(qū)方面發(fā)揮了重要作用，但難以揭示森林群落內(nèi)部物種經(jīng)歷相互作用之后的自然共存狀態(tài)及其結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，從而限制了對關鍵生態(tài)過程的深入認識。相比之下，基于細尺度(通常覆蓋數(shù)百平方米樣方)的研究能夠更直接反映群落內(nèi)部的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性，可為精準制定森林多樣性保護、生態(tài)恢復與可持續(xù)經(jīng)營措施提供更具針對性的科學依據(jù)。
科學發(fā)現(xiàn)：研究基于全國近3400個自然林樣方數(shù)據(jù)，從更貼近生態(tài)過程的細尺度出發(fā)，同時量化評估了森林樹種豐富度與結(jié)構(gòu)多樣性，并首次構(gòu)建了中國自然林精細尺度多樣性空間分布圖。研究結(jié)果顯示，兩類多樣性在空間格局及其主導驅(qū)動機制上存在顯著差異：樹種豐富度主要受降水季節(jié)性控制，其次為地形異質(zhì)性和氣候穩(wěn)定性;而結(jié)構(gòu)多樣性則主要由林齡所決定，降水季節(jié)性和年降水量發(fā)揮次要調(diào)節(jié)作用?；跈C器學習模型的情景預測結(jié)果表明，在未來氣候變化背景下，我國自然林的樹種豐富度和結(jié)構(gòu)多樣性分別具有約 36% 和 27% 的提升潛力，表明中國森林在未來仍具備較大的多樣性恢復與提升空間。
未來方向：由于多樣性格局具有明顯的尺度依賴性，且物種豐富度隨面積呈非線性增加，跨尺度外推仍然面臨較大挑戰(zhàn)。目前，無人機遙感為破解這一難題提供了新的途徑，其能夠突破傳統(tǒng)地面調(diào)查受限于單一尺度的局限，實現(xiàn)連續(xù)空間尺度上的高效數(shù)據(jù)獲取，并對幾十至上百平方公里范圍進行高精度監(jiān)測。此外，無人機遙感突破了傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感空間分辨率受限的瓶頸，其厘米級高分辨率光學成像與激光雷達掃描技術(shù)在刻畫樹種豐富度和結(jié)構(gòu)多樣性方面展現(xiàn)出巨大潛力。然而，要實現(xiàn)森林多樣性的真正跨尺度制圖，仍需解決若干關鍵技術(shù)難題。面向未來，應大力發(fā)展基于人工智能與無人機遙感的森林多樣性精細制圖技術(shù)，推動“AI for Ecology”在森林生物多樣性保護與精細化管理決策中的應用。
專家點評：Nature Ecology & Evolution 編輯部在同期評論中指出，該研究基于大規(guī)模、標準化的野外樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，系統(tǒng)揭示了森林樹種豐富度與結(jié)構(gòu)多樣性之間的關系及其氣候驅(qū)動機制，并對未來變化趨勢進行了情景模擬，為后續(xù)相關研究提供了重要的基礎數(shù)據(jù)和參考基準。來自澳大利亞西悉尼大學的 Manuel Esperon-Rodriguez 博士在專家點評中表示：“該研究聚焦一個重要且具有現(xiàn)實緊迫性的科學問題，系統(tǒng)分析了中國森林當前及未來的多樣性格局，對自然保護與生態(tài)系統(tǒng)管理具有重要啟示意義。
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