藏在“东经101度”的生物多样性秘密

东经101度森林样带

林鲁祥(左一)带领一个团队视察并建造了中国科学院版纳植物园的葛缕子样地

■韩阳梅，本报见习记者

“东经101度森林样带”是生物多样性研究的区域平台。建设完成后，将吸引越来越多来自世界各地的优秀科学家来这里开展研究工作，共同探索和探索更深更重要的科学问题。

在过去的40年里，来自世界上27个国家的科学家联合起来“编织”了一张“网”。他们在生物多样性高的地区建立了67个森林动态监测点，监测了600多万棵树和12000多种物种的生存状况。

这个“网络”就是“全球森林动态样地监测网络”，它是由美国热带森林研究中心(CTFS)在20世纪80年代初发起和建立的。中国于2004年加入，在吉林长白山、浙江古田山、广东鼎湖山和云南西双版纳建立了第一批4个森林动态监测点，将“网”的覆盖范围从热带地区扩大到亚热带和温带地区。

“全球网络”为理解生物多样性的空间分布、物种的变化规律及其对环境变化的响应以及物种在群落中的共存机制提供了详细的科学数据。

“科学家已经揭示了样本地块上的单一物种与其环境之间的关系和相互作用。然而，在全球范围内，随着纬度从热带到温带和海拔从低到高的连续梯度变化，生物多样性如何变化仍有争议。”中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称版纳植物园)热带森林生态重点实验室研究员曹敏告诉《中国科学日报》，主要原因是缺乏大规模、连续和跨生态的科学监测数据。因此，他把注意力集中在“东经101度”上。

在全球范围内理解生物多样性

为什么热带地区是雨林，温带地区是针叶林？天树，被称为擎天柱，来自热带赤道亚洲，但现在它已经成为一种稀有的特产物种，只分布在云南及其周边地区。为什么？物种多样性从赤道向两极的变化是由环境驱动还是由个体进化引起的？

这些不确定、有争议但意义重大的问题至今仍困扰着生态学家。

生态系统复杂多样，科学家只能通过建立有代表性的“样方”来了解一个地区生物多样性的模式和过程。以往的研究表明，生物多样性在空间分布上表现出一定的规律性，物种的分布和进化与纬度梯度和垂直梯度的变化密切相关。

然而，以前的研究大多是基于单一的样地或气候带。由于规模小，一些“盲人摸象”在理解生物多样性及其机制时是不可避免的。

根据《自然-气候变化》的最新研究，气候变化影响了35个地区近80，000种野生动植物，这些地区拥有世界上最丰富多样的自然野生动植物。

全球变化，尤其是气候变化，正在对生物多样性产生深远影响。揭示生物多样性的分布格局、形成机制及其对大尺度区域环境变化的响应，对于保护生物多样性和资源的可持续利用具有重要意义版纳植物园热带森林生态重点实验室的研究员林鲁祥告诉《中国科学日报》。

另一方面，即使这些规律是通过比较和分析多个样地的数据而获得的，生物区系和环境梯度的代表性仍然很难说服公众，因为它具有“不连续性”。

“一些更重要的科学问题需要通过大规模和连续的”样品带来回答。”曹敏说。几年前，在澳大利亚科学家的合作下，他主持完成了云南省和澳大利亚东海岸的六个森林生物多样性监测采样点的建设和研究。

看着世界地图，曹敏惊喜地发现，中部是东南亚热带雨林分布的核心区域。如果中国西南山区的样地向南延伸，将形成一个生态样地，垂直延伸至喜马拉雅山的东南边缘，穿过印度*半岛，到达热带亚洲的核心地区。"这个样图可以说是“完美的”，在世界上是不可替代的。"

“东经101度”有多重要

曹敏提到的横断面大致在东经101度线上。为什么这一条是“完美的”和不可替代的？

2000年，国际环境保护组织确定了世界上物种最丰富、威胁最大的34个生物多样性热点。它们占陆地面积的3.4%，但拥有超过60%的陆地物种。

中国西南和印度*半岛就是其中之一。“这是一个沿青藏高原-横断山脉-热带北缘-热带核心区的连续完整的森林分布区，在世界上独一无二。”曹敏再次强调。

他继续解释说，由于喜马拉雅山的抬升，该地区纬度梯度变化和垂直梯度变化的两种影响相互叠加，其中所包含的科学问题更有吸引力。此外，这里几乎覆盖了所有最具代表性的植被类型，从典型的热带雨林到热带雨林北部边缘的季节性雨林，再到亚热带常绿阔叶林、亚高山针叶林、高山灌木、草地、岩石滩等。

“全球变化将如何影响热带核心地区的生态系统？该样带将为不同维度的不同物种共存及其对栖息地的响应机制提供良好的数据支持。”林接着说道。

它的重要性不止于此。事实上，该地区长期以来一直受到国际社会的广泛关注。

在生物多样性国际研讨会上，一些外国学者提出了这样的问题:中国的“一带一路”建设将对当地的生态环境和生物多样性产生什么影响？曹敏承认这确实很难回答，此时需要科学数据来支持。为了说服国际社会建立这样一个科学研究平台并开展监测研究，它将发挥关键作用。

2014年，曹敏和他的团队在泰国合作了两个样地，分别是怀化县和重庆县(隶属于CTFS)，而“东经101度森林样区”的构想正式落地。随后，该项目得到了中国科学院东南亚生物多样性研究中心国际合作项目和版纳植物园“135”战略突破项目的支持。

“国际社会对此非常重视，但他们没有条件在这里开展研究。我们有独特的条件。”然而，曹敏有时很无奈。基于各种因素，许多研究人员正在做“短、顺、快”的工作。他们对这种研究不感兴趣，因为这种研究既费时又困难，而且很难在短期内产生结果。但从长远来看，这项研究极其重要。

他呼吁更多的中国科学家关注这一点，抓住机遇。“中国科学家应该努力建立独特的科学概念，并在该地区做出领先和重要的科学布局和贡献，而不是跟踪和低水平重复。”曹敏说。

基础平台挖掘更深刻的科学问题

2017年6月，林鲁祥一行赴泰国，与泰国卡萨萨特大学森林学院和泰国国家公园和野生动物保护部(DNP)的相关人员签署了最后一份谅解备忘录，内容涉及联合建设“透明峡谷20公顷热带森林动态样地”。

到目前为止，“东经101度森林样带”的研究平台已经初步建成。它由10个大规模森林动态样地组成，包括中国云南省的4个、泰国的5个和马来西亚的1个，这是一个跨越亚洲热带核心区至青藏高原/横断山脉腹地的森林样本区。

目前，版纳植物园共有13个研究小组以森林生态系统中不同营养水平的木本植物、地上鸟类和昆虫、地下土壤动物和微生物以及其他关键生物物种为研究对象。从基因、功能性状和系统发育的角度来看，正在利用卫星遥感、近地表遥感和地表观测等多种观测方法开展研究工作。

林鲁祥告诉记者，目前有三个主要的研究方向正在进展中，包括根据树种和浅层基因组的关键功能特征来衡量共存物种之间的生态差异，分析跨营养食物网的结构以驱动不同营养级之间物种共存的生态过程，以及生态过程在驱动跨营养级物种共存模式形成中的作用。“每个方向都根据自己的研究需求在不同的站点上采集数据，并将它们整合到一个数据平台上。项目层负责对生成的多源异构数据集进行融合分析。”

林鲁祥介绍说，除了泰国的克拉迪峡谷森林样地，国外的五块样地是几十年前由美国或日本出资建设的。当地的科研机构专门负责建设。

“由于资金有限，这些样地目前只能基本维持现状。我们签署了合作协议，以引进科学研究项目，并共同建设和分享样本地块和数据。”然而，林鲁祥表示，由于文化和认知的差异，合作过程有时并不顺利。“将来，我们更倾向于在过去建造自己的地块，并拥有更大的自主权。在这条样带中，我们将发挥主导作用。”

曹敏还设想，除了生态学，科学家还从事植物学、动物学、微生物学，甚至环境科学、水文学、地质地质学等。可以来这里做研究，与生态数据兼容，并可能有意想不到的和更重大的新发现。

“东经101度森林样带”是生物多样性研究的区域平台。"目前，大部分研究还处于数据收集等早期阶段."曹敏希望，该平台建成后，将吸引越来越多来自世界各地的杰出科学家在这里开展研究工作，共同探索和探索更深更重要的科学问题。

中国科学报(2019-029，第7版生态环境)