藏在“东经101度”的生物多样性秘密
东经101度森林样带
林露湘（左一）带队进行克拉地峡样地考察建设 中科院版纳植物园供图
■本报见习记者 韩扬眉
“东经101度森林样带”是一个生物多样性研究的区域性平台。搭建完成后，能吸引全球更多更优秀的科学家到此地开展研究工作，协同发掘和探索更深刻、更重要的科学问题。
在过去将近40年的时间里，全球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度密集的地区建立了67个森林动态监测样地，共监测超过600万棵树和1.2万个物种的生存状态。
这张“网”就是“全球森林动态样地监测网络”，由美国热带森林研究中心（CTFS）于上个世纪80年代初发起建立。中国于2004年加入，第一批在吉林长白山、浙江古田山、广东鼎湖山和云南西双版纳建立了4个森林动态监测样地，把“网”的覆盖面从过去的热带地区，拓展到了亚热带和温带地区。
“全球组网”为认识生物多样性的空间分布，了解物种的变化规律及其对环境变化的响应，群落中物种共存机制等提供翔实的科学数据。
“科学家们已经揭示了单个样地上物种及其与环境之间的联系和相互作用，但是在全球尺度上，随着纬度从热带到温带、海拔由低到高的连续性梯度变化，生物多样性又是怎么改变的，目前仍存在较大争议。”中科院西双版纳热带植物园（以下简称版纳植物园）热带森林生态学重点实验室研究员曹敏告诉《中国科学报》，主要原因是缺乏大尺度、连续性、跨生态区的科学监测数据。于是，他把目光锁定在了“东经101度”上。
从全球尺度认识生物多样性
为什么热带地区是雨林，而到温带就变成了针叶林？有“擎天树”之称的望天树来源于亚洲赤道热带地区，可如今却成了只在中国云南及周边地区才分布的特产珍稀树种，原因何在？物种多样性由赤道向两极的变化，是环境驱动还是个体进化使然？
这些充满不确定和争议但却意义重大的问题，时至今日，依然困扰着生态学家们。
生态系统复杂多样，科学家只能通过建立有代表性的“样地”认识一个地区的生物多样性格局和过程。已有研究表明，生物多样性在空间分布上呈现一定的规律性，且物种的分布和演化与纬度梯度和垂直梯度的变化有着密切联系。
然而，以往的研究多是基于单个样地或者一个气候带。尺度小，对理解生物多样性及其机制不免有些“盲人摸象”。
《自然—气候变化》一项最新研究表明，在全球35个天然野生动植物最多样化和丰富的地区中，气候变化对近8万种动植物产生影响。
全球变化，尤其是气候变化正对生物多样性产生深刻影响。“在更大尺度的区域范围内揭示生物多样性的分布格局、形成机制，及其对环境变化的响应大有裨益，尤其有利于保护生物多样性和资源的可持续利用。”版纳植物园热带森林生态学重点实验室研究员林露湘告诉《中国科学报》。
另一方面，即使结合多个样地的数据对比分析得到了规律，但由于生物区系和环境梯度具有“不连续”性，其代表性仍难以服众。
“一些更重要的科学问题需要大尺度、连续性的‘样带’来回答。”曹敏说。几年前，他与澳大利亚科学家合作，主持完成了云南省境内与澳大利亚东海岸共6个森林生物多样性监测样地的建设与研究。
看着世界地图，曹敏惊喜地发现，中间这段恰是东南亚热带雨林分布的核心区。如果将中国西南山区内的样地向南延伸，将形成一条纵跨喜马拉雅东南缘、穿越中南半岛、直抵热带亚洲核心区的生态学样带，“这条样带堪称‘完美’，在全球范围内都具有不可替代性。”
“东经101度”有多重要
曹敏提到的样带大致处在东经101度线上。为什么这条样带“完美”且不可替代？
2000年，国际环保组织在全球确定了34个物种最丰富且受到威胁最大的生物多样性热点地区。它们占陆地面积的3.4%，却容纳了超过60%的陆生物种。
中国西南地区和中南半岛就在其中。“这是沿青藏高原—横断山区—热带北缘—热带核心区森林分布的连续完整区域，在全球独一无二。”曹敏再次强调。
他继续解释，由于喜马拉雅的抬升，这一区域纬度梯度变化与垂直梯度变化两种效应相互叠加，其蕴含的科学问题更加诱人。此外，这里几乎涵盖了全部最有代表性的植被类型，从典型的热带雨林到热带雨林北缘的季节雨林，再到亚热带常绿阔叶林、亚高山针叶林、高山灌丛、草地、流石滩等。
“全球变化对热带核心地区的生态系统产生怎样的影响；各维度不同物种为什么能共存，以及对其生境的响应机制又是如何，这条样带将会提供一个很好的数据支撑。”林露湘补充道。
它的重要性不止于此，事实上，这一地区早已为国际社会所广泛关注。
在一次生物多样性国际研讨会上，有国外学者提出疑问：中国“一带一路”建设对当地的生态环境和生物多样性会产生什么影响？曹敏坦陈，这的确非常难回答，这时候更需要科学数据来支撑。为了说服国际社会，建立这样的科学研究平台、开展监测研究，将发挥关键性的作用。
2014年，曹敏及其团队与泰国Huai Kha Khaeng、Khao Chong（隶属CTFS）2个样地展开合作，“东经101度森林样带”的设想正式落地。随后，该项目获得中科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“一三五”战略重大突破专项的支持。
“国际上很重视，但是他们没有条件在这里开展研究，我们有着得天独厚的条件。”但曹敏有时也很无奈，基于各种因素，很多研究人员都在做“短平快”的工作，对这种耗时长、难度大，且短期内难以出成果的研究并不感兴趣。但从长远来看，这个研究是极为重要的。
他呼吁，希望有更多中国科学家的目光聚焦于此，抓住时机。“中国科学家应该试图建立独具特色的科学构想，在该区域作出引领性的重大科学布局和贡献，而非跟踪和低水平的重复。”曹敏说。
基础平台 挖掘更深刻的科学问题
2017年6月，林露湘一行人前往泰国，与泰国Kasetsart大学林学院、泰国国家公园与野生动植物保护部（DNP）相关人员就共建“克拉地峡20公顷热带森林动态样地”签下最后一份合作谅解备忘录。
至此，“东经101度森林样带”研究平台已初步建成。这是由包括中国云南省4个、泰国5个以及马来西亚1个共10个大型森林动态样地组成的，一条跨越热带亚洲核心区至青藏高原/横断山区腹地的森林样带。
目前，版纳植物园共有13个课题组以地上的木本植物、鸟类和昆虫，地下的土壤动物和微生物等森林生态系统中不同营养级关键生物物种为研究对象，从基因、功能性状、系统发育等角度，利用卫星遥感、近地面遥感和地面观测等各种观测手段的研究工作正在进行。
林露湘告诉记者，目前有三个主要研究方向正在推进，包括基于树种关键功能性状和浅层基因组度量共存物种间的生态分异，跨营养级食物网结构解析驱动不同营养级间物种共存的生态过程，以及驱动跨营养级物种共存格局形成的生态系统过程的作用。“每个方向根据自己的研究需求，在不同样地上取样、采集数据，共同整合在一个数据平台之上，项目层负责将产生的多源异构数据集进行融合分析。”
林露湘介绍，除泰国克拉地峡森林样地外，境外的5个样地都是数十年前美国或日本出资建设的，由当地科研机构具体负责。
“由于他们经费有限，这些样地目前只能基本维持现状，我们通过签署合作协议引入科研项目，共建共享样地和数据。”林露湘说，但合作过程因文化、认知等差异，有时并不顺利。“未来我们更倾向于自己过去建样地，拥有更大自主权。在这条样带中，我们来发挥主导作用。”
曹敏还设想，除了生态学，从事植物学、动物学、微生物学，甚至包括环境科学，水文、地理地质等相关的科学家都可以来到此地作研究，与生态学数据兼容，可能会有意想不到的更重大的新发现。
“东经101度森林样带”是一个生物多样性研究的区域性平台。“目前，大部分研究还处在数据采集等早期阶段。”曹敏期待，平台搭建完成后，能吸引全球更多更优秀的科学家到此地开展研究工作，协同发掘和探索更深刻、更重要的科学问题。
《中国科学报》 (2019-01-29 第7版 生态环境)
