政环因素驱动安第斯生态区植物群落均质化与分化：外来植物的双重角色

《Perspectives in Ecology and Conservation》：Homogenization and differentiation of Andean ecoregion floras driven by non-native plants: the role of political and environmental factors

为了解决区域尺度上外来植物对安第斯山脉植物区系均质化与分化的影响规律及驱动因素不明确的问题，研究人员整合GBIF与GRIIS数据库，评估了34个安第斯生态区植物群落相似性的变化。研究发现，外来植物既导致了均质化（37.7%），也导致了分化（34.7%），且地理、气候距离以及政治差异均对相似性有负向影响，其中政治差异对非本地植物的影响最大。这项研究首次在跨国界的大型山地系统揭示了社会政治与生物地理因素的交互作用如何共同塑造植物区系变化，对理解生物入侵的宏观格局和保护决策具有重要意义。

　　

安第斯山脉横跨南美七国，是全球著名的生物多样性热点区域。然而，这片古老的生态系统正面临着包括气候变迁、土地利用变化以及生物入侵在内的多重压力。其中，外来植物的引入深刻地改变着当地植物群落的组成与结构。一个核心的科学谜题是：这些外来“新移民”究竟是让原本各具特色的安第斯各地植物群落变得越来越相似（均质化），还是让它们之间的差异进一步加剧（分化）？长期以来，区域尺度的相关研究相对缺乏，尤其是在考虑复杂的社会政治因素与生物地理因素的交互作用时。理解这些宏观格局，对于评估入侵后果、制定跨国的协调保护策略至关重要。

为了回答这些问题，一篇发表在《Perspectives in Ecology and Conservation》上的研究，首次对整个安第斯山脉的植物区系（flora）变化进行了全面的区域评估。研究团队由来自阿根廷区域生态研究所（Instituto de Ecología Regional, UNT-CONICET）的Romina D. Fernandez、Yohana G. Jimenez、M. Virginia González和H. Ricardo Grau共同完成。他们试图明确两个核心问题：I) 外来植物的引入是否导致安第斯生态区之间的植物区系均质化或分化；II) 比较外来植物与本地植物群落相似性，与三个潜在驱动因素——地理距离、气候距离和政治差异——之间的关系。

研究团队主要运用了数据库整合与空间分析、群落相似性计算以及统计建模等关键技术方法。他们从全球生物多样性信息网络（GBIF）和全球外来及入侵物种名录（GRIIS）中获取了安第斯地区植物物种的分布数据，并进行了严格的数据清洗与验证。基于世界自然基金会（WWF）的全球陆地生态区（TEOW）数据集，研究划定了34个安第斯生态区作为分析单元，并利用QGIS等工具计算了生态区对之间的地理距离、气候距离（基于六个关键气候变量）以及政治差异指数。

Floristic similarity and homogenization index among Andean ecoregions

研究人员首先计算了每对生态区之间本地植物和非本地植物的Jaccard相似性指数（J），并推导出均质化指数（H_J= J_{total plants}? J_{native plants}）。结果显示，外来植物的引入在安第斯生态区间同时引发了均质化与分化过程：在496对生态区中，37.7%表现为均质化（H_J> 0），34.7%表现为分化（H_J< 0），其余27.6%无净变化。J）的直方图（a）和各地生态区平均H_J值分布图（b）。">从空间格局来看，南部安第斯的一些生态区（如中安第斯干普纳、智利马托拉尔灌丛、高蒙特和南安第斯草原）显示出轻微均质化趋势，而具有负平均H_J值的生态区（如阿塔卡马沙漠、梅里达山脉高山草甸、中科迪勒拉高山草甸、马拉尼翁干旱森林）则分散在安第斯山脉的北部、中部和南部。

Effects of geographic and climatic distances, and political dissimilarity between pairs of Andean ecoregions, on floristic similarity

接着，研究团队使用广义线性模型（GLM）分析了地理距离、气候距离和政治差异对植物相似性的影响。结果表明，无论是对于本地还是非本地植物，地理距离、气候距离和政治差异的增加都会导致植物区系相似性下降。然而，对于非本地植物而言，地理距离和政治差异的负面影响显著强于本地植物，而气候距离的影响在两者间无显著差异。一个关键发现是，对于非本地植物，地理距离和政治差异之间存在显著的交互作用。在短地理距离内，政治差异的增大会显著降低非本地植物的相似性；然而，在长地理距离上，这种模式发生了逆转，政治差异大的生态区反而表现出更高的非本地植物相似性。

该研究的结论与讨论部分深刻揭示了外来植物对安第斯植物区系的复杂影响机制。与以往强调均质化的研究不同，本研究首次在跨国界的大型山地系统中发现，外来植物的引入可能导向均质化或分化这两种看似矛盾的结果，具体取决于区域的环境与社会条件。这意味着，生物入侵的宏观生态后果并非单一模式。

研究进一步剖析了驱动这种复杂性背后的因素。地理距离的经典“距离衰减”效应仍然存在，但非本地植物表现出更陡峭的衰减斜率，表明其分布具有独特的空间结构。更值得注意的是政治因素的强效作用及其与地理距离的交互：对于邻近的生态区，不同的国家政策、文化习俗和引入途径会削弱其非本地植物群落的相似性；而对于遥远的生态区，全球化经济和文化过程（如国际贸易、观赏和作物物种的流通）可能超越本地政治差异，促使其引入相似的植物集合，从而导致相似性增加。气候距离对本地和非本地植物相似性都有显著的负向影响，且影响程度相似，说明尽管非本地植物生态适应性更强，但气候筛选在它们定殖后依然发挥着重要作用。

这项研究的意义在于，它强调了在理解和管理生物入侵时，必须综合考虑生物地理因素（如地理和气候）与社会政治因素（如国家边界和政策）的相互作用。对于跨越多个国家的复杂生态系统（如安第斯山脉），仅关注环境变量是不够的。未来的研究方向可以包括：考虑非本地植物的功能性状、整合生态区特定的土地利用和社会经济变量，以更精准地预测入侵的长期后果。本研究为制定协调的跨国界保护与管理策略，以应对安第斯这一生物多样性热点区域面临的生物入侵挑战，提供了至关重要的科学依据。