「生物多樣性」是指生物與環境形成的生態複合體以及與此相關的各種生態過程的總和，包括生態系統、物種和基因三個層次，是人類賴以生存的條件和保障。近年來，由於人口急劇增加和人類對資源的不合理開發，加之環境汙染等原因，使全球生物多樣性受到極大威脅。因此，探索物種分布的模式和潛在的機制，進而識別生物多樣性關鍵分布區及其驅動因素，對於生物多樣性保護和環境管理十分重要。青藏高原及其周邊鄰近區域是國際上生物多樣性熱點分布區，複雜的地形和氣候異質性塑造了該區域豐富的植物和動物多樣性。前期研究指出，海拔是決定山區生物豐富度分布格局的決定因素。氣候和地形隨海拔的變化直接或間接地調節著植物和動物的物種豐富度，其中氣候被認為是沿海拔梯度驅動植物和動物多樣性和分布模式的最強有力的因素。在海拔和地形引起氣候條件變化的地區，物種豐富度較高。目前，海拔梯度被優先用於揭示物種多樣性的形成機制。了解沿海拔梯度形成動植物物種豐富度模式的過程，有利於確定氣候變化對當地生物群落的影響。位於喜馬拉雅山中段南麓的尼泊爾有海拔超過8000米的山峰和最長的生物氣候梯度，為探索環境變化對植物豐富度分布模式的相對作用提供了天然的理想研究場所。
目前，已有大量有關海拔梯度下物種豐富度分布模式的研究報導，包括苔蘚植物和其他維管植物（蕨類植物、蘭花、瀕危植物、特有植物分類群、種子植物等）。為了探索物種豐富度模式的形成機制，群落生態學家提出了各種假設。其中，「能量-水分」假說基於水和能源對植物的可用性，認為有效水分和能量越高，物種多樣性越高，是解釋一個分類單元物種豐富度模式最常見和討論最多的假說。「生理耐受性」假說認為只有小種群的物種才能承受極端寒冷和惡劣的氣候條件。「氣候季節性」假說認為穩定的氣候條件支持物種豐富度，氣候季節性通過增加生態位機會來促進物種的共存。然而，裸子植物的物候、形態、生境和多樣性與被子植物和蕨類植物均有所不同，已有的結果是否適用於裸子植物尚不清楚，研究人員對裸子植物生物多樣性形成過程還缺乏統一的認識。
中國科學院成都生物研究所潘開文課題組來自尼泊爾的博士留學研究生Bikram Pandey在導師潘開文的指導下，對尼泊爾26種裸子植物在世界最長海拔梯度下的物種豐富度模式及其形成機制進行了研究。研究發現，裸子植物豐富度在海拔梯度上呈駝峰狀分布，海拔2700-4200米是裸子植物物種豐富度富集區，在3300m海拔處物種豐富度最高。「能量-水分」假說、「生理耐受性」假說和「氣候季節性」假說共解釋了91.82%的裸子植物豐富度變異。其中，「能量-水分」假說是決定物種豐富度分布的主要決定因素，相關性和獨立解釋率均最高，為77.93%和24.61%，「能量-水分」假說和「生理耐受性」假說的聯合效應解釋了裸子植物豐富度分布的最大差異，解釋率為29.62%。研究結果表明，高山、亞高山區域是裸子植物多樣性保護的核心區，多重環境指標是物種分布的重要驅動力。該研究對於理解氣候變化對裸子植物物種豐富度模式的影響及尼泊爾裸子植物多樣性的保護提供了科學依據。
該研究獲得國家重點研發計劃（2016YFC0502101）、第二次青藏高原綜合科學考察研究（2019QZKK0303）和中國科學院大學國際學生獎學金（2017UCAS041）的資助。近日以Distribution pattern of gymnosperms』 richness in Nepal: effect of environmental constrains along elevational gradients 為題發表於Plants。
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圖1 尼泊爾100米等高圖
圖2 尼泊爾裸子植物物種豐富度與海拔的多項式擬合曲線
圖3 尼泊爾裸子植物物種豐富度和預測因子的變異分解
圖4 尼泊爾安納普爾納保護區林間一瞥（Bikram Pandey供圖）
圖5 尼泊爾東部薩加瑪塔國家公園人與自然景觀（Bikram Pandey供圖）