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目前尚不清楚為什么在更溫暖、更潮濕的地區(qū)觀察到更豐富的物種。自1807年亞歷山大·馮·洪堡首次描述大規(guī)模物種多樣性模式以來(lái)，熱帶和溫帶地區(qū)氣候條件的差異被認(rèn)為是全球多樣性梯度的合理解釋?，F(xiàn)在已經(jīng)確定，物種豐富度通常與氣候條件密切相關(guān)，即溫度、水的可利用性和由此產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力。盡管有幾種因果途徑將氣候變量與物種多樣性聯(lián)系起來(lái)，包括當(dāng)前生態(tài)學(xué)和深層次進(jìn)化過(guò)程，但我們對(duì)氣候地理如何與多樣性模式相關(guān)缺乏了解。具體而言，尚不清楚溫暖和潮濕地區(qū)更大的多樣性是由氣候本身的影響造成的，還是由這些氣候條件所占據(jù)的地理區(qū)域（即氣候區(qū)域）和相似氣候條件之間的空間隔離（即氣候隔離）造成的，這兩者都可能導(dǎo)致更高的多樣性。

瑞士聯(lián)邦森林研究所Catherine H. Graham研究組于2023年9月27日在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《Nature》發(fā)表題為“The geography of climate and the global patterns of species diversity”的文章，本研究改變了全球生物多樣性研究的共同視角，從地理空間過(guò)渡到氣候定義的多維空間。該研究使用12個(gè)全球尺度氣候變量的主成分分析的前兩個(gè)軸來(lái)定義二維正交氣候空間（圖1a–c），該空間表示物種分布的熱和水可用性限制。然后將氣候空間的每個(gè)軸劃分為相等氣候間隔的氣候單元（圖1c）。因此，每個(gè)氣候單元代表了特定氣候區(qū)間內(nèi)的幾個(gè)地理位置。同樣，幾個(gè)地理位置屬于一個(gè)獨(dú)特的氣候單元（圖1d）。氣候和地理空間之間的這種聯(lián)系，被稱(chēng)為哈欽森對(duì)偶（Hutchinson’s duality），可以在氣候空間中繪制地理信息，反之亦然。使用這種方法，計(jì)算了氣候條件的地理范圍，我們稱(chēng)之為氣候區(qū)（圖1f），并測(cè)量了氣候片段之間的平均測(cè)地線(xiàn)距離，我們稱(chēng)之為氣候隔離（圖1e）。最后，對(duì)于每個(gè)氣候獨(dú)有區(qū)，我們計(jì)算了屬于該氣候條件下的物種數(shù)量。

圖1 從地理空間到氣候空間

研究結(jié)果表明，更大、更孤立的氣候條件往往意味著陸地四足動(dòng)物的多樣性和物種更替率更高，包括30000多個(gè)物種。通過(guò)考慮氣候本身的特征及其地理屬性，研究可以解釋全球物種豐富度近90%的變化。一半的解釋力（45%）可能歸因于氣候本身或氣候地理，這表明它們之間存在微妙的相互作用。該研究改變了傳統(tǒng)的觀點(diǎn)，即熱帶等較大的氣候區(qū)域主要因?yàn)槠浯笮《鴵碛懈嗟奈锓N。相反，我們強(qiáng)調(diào)了地理范圍和氣候孤立程度的整體作用。這種精細(xì)的理解呈現(xiàn)了一幅更復(fù)雜的生物多樣性分布圖，可以指導(dǎo)我們?cè)诓粩嘧兓氖澜缰斜Ｗo(hù)生物多樣性的方法。在更溫暖、更潮濕的地區(qū)觀察到更豐富的物種不僅取決于氣候本身，還取決于氣候在地球表面的分布方式。我們證明了氣候地理在四足動(dòng)物的多樣性-氣候關(guān)系中起著關(guān)鍵作用。它的影響可以與氣候本身的影響分開(kāi)，氣候地理學(xué)的解釋量幾乎是氣候本身影響的兩倍。未解釋的變化可以清楚地與不同地區(qū)之間的歷史過(guò)程聯(lián)系在一起，當(dāng)直接從氣候維度分析多樣性時(shí)，這些歷史過(guò)程就會(huì)被刪除。此外，將宏觀生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)從地理空間轉(zhuǎn)移到氣候空間，使我們能夠描述氣候地理學(xué)的基本特性。我們表明，氣候區(qū)可以準(zhǔn)確地捕捉全球氣候碎片的數(shù)量，但不能很好地代表氣候孤立。最后，我們表明，氣候孤立性在極地減少，但在熱帶地區(qū)變化很大。本研究使用的模型考慮了氣候和氣候地理，幾乎解釋了每個(gè)四足動(dòng)物群物種豐富度的所有變化。盡管外熱生物并沒(méi)有占據(jù)地球上所有可用的氣候，但外熱生物和吸熱生物對(duì)氣候和氣候地理的反應(yīng)是一致的，即使繪制了無(wú)法解釋的豐富性地圖，它們也具有相似的模式。考慮到氣候區(qū)域和孤立性對(duì)物種豐富度的積極影響，以及這些氣候地理特性在地球表面的結(jié)構(gòu)，作者建議將解釋物種多樣性大規(guī)模模式的區(qū)域假說(shuō)合并為區(qū)域和孤立假說(shuō)。直接從氣候?qū)用嫣剿鞫鄻有阅Ｊ降难芯康倪@種轉(zhuǎn)變，可能會(huì)讓人們迫切關(guān)注正在進(jìn)行的氣候變化如何改變氣候條件的地理范圍和孤立性。通過(guò)揭示氣候?qū)θ蛏锒鄻有阅Ｊ较惹半[藏的影響，直接在氣候空間中描述大分類(lèi)、空間和時(shí)間尺度的模式有望對(duì)宏觀生態(tài)學(xué)和生物地理學(xué)有實(shí)質(zhì)性的新見(jiàn)解。

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