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原創(chuàng) 張亞洲 中國科學(xué)院昆明植物研究所

“前些天同事問我為什么不回江蘇老家，我說天氣太熱受不了，還是昆明適合避暑，并感慨小時(shí)候只有涼席風(fēng)扇，也熬過了整個(gè)夏天?！?/p>

“某師妹去肯尼亞，告訴我當(dāng)?shù)仉m靠近赤道但非常涼快，適合避暑，非洲人都嫌中國熱。大抵是非洲雖然熱，但是熱得很穩(wěn)定，不會(huì)有太多的極端溫度。”

上述兩個(gè)例子似乎在說明：長(zhǎng)期生活在適宜的溫度范圍內(nèi)，自身的溫度耐受范圍會(huì)降低，難以適應(yīng)溫度波動(dòng)。此所謂“生于憂患而死于安樂也”。

在1967年，Daniel Janzen將類似的野外觀察理論化，提出了著名的簡(jiǎn)森山口假說（Janzen’s Mountain Passes Hypothesis: Janzen,1967, The American Naturalist）。該假說提出：由于熱帶地區(qū)溫度波動(dòng)較小，熱帶山脈隘口比溫帶同類地形形成更強(qiáng)的氣候屏障，從而篩選出具有狹窄溫度耐受范圍的生物。這將導(dǎo)致熱帶物種很難適應(yīng)不同海拔的溫度差異，因此難以在海拔梯度上移動(dòng)。由此驅(qū)動(dòng)了一系列進(jìn)化和生態(tài)過程，比如熱帶山地物種比溫帶物種具有更大的隔離分化、更強(qiáng)的群落組成差異、更高的特有性等。該假說對(duì)于預(yù)測(cè)山地物種在氣候變化背景下的命運(yùn)也很重要：例如，隨著全球氣溫升高，熱帶山地物種可能面臨更嚴(yán)峻的生存挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈冸y以向更高海拔遷移以適應(yīng)溫度變化，進(jìn)而加劇物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)。這一理論為保護(hù)生物多樣性和制定適應(yīng)性管理策略提供了科學(xué)依據(jù)。

自該假說誕生半個(gè)多世紀(jì)以來，動(dòng)植物相關(guān)的研究大多支持其合理性，但是微生物相關(guān)的研究較少。研究人員前期在區(qū)域尺度驗(yàn)證了該假說在微生物中的適用性（Zhang et al.,2024 Ecography DOI: 10.1111/ecog.07049），但是目前仍舊缺乏全球微生物組證據(jù)。該研究收集了2008-2023年間山地微生物群落數(shù)據(jù)，涵蓋全球17個(gè)山地268個(gè)海拔帶。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌群落主要受緯度、溫度可變性和海拔的影響，而真菌群落僅受溫度和緯度的輕微影響。熱帶地區(qū)細(xì)菌與真菌群落的Bray-Curtis距離衰減率顯著高于溫帶地區(qū)。隨著緯度和溫度變化增加，細(xì)菌的特有性顯著降低，而真菌的這一趨勢(shì)較弱。細(xì)菌群落構(gòu)建主要由環(huán)境選擇和擴(kuò)散限制驅(qū)動(dòng)，而真菌則主要受擴(kuò)散限制和隨機(jī)漂變影響，且擴(kuò)散限制對(duì)細(xì)菌的作用隨緯度升高而減弱。研究人員證實(shí)細(xì)菌群落比真菌群落更符合簡(jiǎn)森假說，表現(xiàn)為低緯度地區(qū)更陡的距離衰減、更高的特有性和更強(qiáng)的擴(kuò)散限制。這也提醒我們將經(jīng)典生態(tài)理論應(yīng)用于微生物研究時(shí)，需綜合考慮不同區(qū)域和類群的特異性。該研究為理解海拔與氣候梯度下微生物多樣性維持機(jī)制提供了依據(jù)。

該研究以Janzen's hypothesis revisited for soil microorganisms: bacteria align more strongly with its postulates than fungi為題，發(fā)表在國際生態(tài)學(xué)與生物地理學(xué)經(jīng)典期刊Global Ecology and Biogeography上。中國科學(xué)院昆明植物研究所孫航院士團(tuán)隊(duì)張亞洲副研究員和科羅拉多州立大學(xué)J. Aaron Hogan博士為論文第一作者，孫航院士為通訊作者，蘇黎世聯(lián)邦理工Thomas W. Crowther教授、昆明植物研究所宋敏舒工程師和已畢業(yè)碩士許詩嘉參與該研究。該研究得到青藏高原二次科考項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、云南省基礎(chǔ)研究專項(xiàng)、興滇人才青年人才項(xiàng)目、云南省彩云博士后計(jì)劃、中國科學(xué)院昆明植物研究所人才引進(jìn)項(xiàng)目等的支持。

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圖1研究地點(diǎn)分布

圖2氣候和空間因子對(duì)微生物群落組成差異的相對(duì)貢獻(xiàn)

文：張亞洲