1967年,Daniel Janzen提出了簡森山口假說。簡森山口假說認為,由于熱帶地區溫度波動較小,熱帶山脈隘口比溫帶同類地形形成更強的氣候屏障,從而篩選出具有狹窄溫度耐受范圍的生物。這導致熱帶物種很難適應不同海拔的溫度差異,難以在海拔梯度上移動,由此驅動了一系列進化和生態過程,如熱帶山地物種比溫帶物種具有更大的隔離分化、更強的群落組成差異、更高的特有性等。該假說對預測山地物種在氣候變化背景下的命運也很重要。例如,隨著全球氣溫升高,熱帶山地物種可能面臨更嚴峻的生存挑戰,這是由于它們難以向更高海拔遷移以適應溫度變化,加劇了物種滅絕風險。這一理論為保護生物多樣性和制定適應性管理策略提供了科學依據。
自簡森山口假說提出以來,動植物的相關研究大多支持其合理性,但微生物的相關研究較少。前期,中國科學院院士、昆明植物研究所研究員孫航團隊在區域尺度驗證了該假說在微生物中的適用性,但缺乏全球微生物組證據。此次研究中,該團隊收集了2008年至2023年山地微生物群落數據,涵蓋全球17個山地268個海拔帶。研究發現,細菌群落主要受緯度、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。熱帶地區細菌與真菌群落的Bray-Curtis距離衰減率高于溫帶地區。隨著緯度和溫度變化增加,細菌的特有性降低,而真菌的這一趨勢較弱。細菌群落構建主要由環境選擇和擴散限制驅動,真菌主要受擴散限制和隨機漂變影響,且擴散限制對細菌的作用隨緯度升高而減弱。研究證實,細菌群落比真菌群落更符合簡森山口假說,表現為低緯度地區更陡的距離衰減、更高的特有性和更強的擴散限制。這提示研究人員將經典生態理論應用于微生物研究時,需要綜合考慮不同區域和類群的特異性。
上述研究為探討海拔與氣候梯度下微生物多樣性維持機制提供了依據。
近日,相關研究成果發表在《全球生態學與生物地理學》(Global Ecology and Biogeography)上。研究工作得到國家自然科學基金和第二次青藏高原綜合科學考察研究等的支持。