為什麼熱帶森林在生態上如此多樣化
熱帶樹的數量主要在稀少的地方增加
布朗大學(Brown University)和加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles)的研究人員利用高分辨率衛星成像技術，發現了一個古老問題的新線索，即為什麼熱帶森林在生態上如此多樣化。在對一種常見的熱帶樹種——花椰菜的研究中，他們發現，在10年的時間裡，花椰菜的數量增長主要集中在樹種稀少的地方，而不是普通的地方。
該論文的第一作者、布朗大學(Brown)生態學和進化生物學助理教授吉姆·凱爾納(Jim Kellner)說:“生活在巴拿馬面積不比幾個足球場大多少的地區的樹木種類比整個北美和墨西哥加起來還要多。”“這種多樣性是如何產生的，為什麼它會長期存在，這是一個悖論，一個多世紀以來一直對博物學家構成挑戰。”凱爾納說:“這項研究得出的結論是，對種群增長存在‘負面反饋’。
這一發現證實了20世紀70年代的一項預測，該預測認為，熱帶森林是多樣的，因為天敵控制著數量。凱爾納說，敵人可能是食種子者、食草動物或病原體，他隸屬於布朗環境與社會研究所。例如，考慮一棵橡樹和一隻松鼠。松鼠吃橡子，喜歡在橡樹茂盛的地方覓食。在楓樹林中，一隻孤零零的橡子可能會被松鼠忽視，而橡樹林中的許多橡子卻會被吃掉。凱爾納說，如果這種行為在熱帶雨林中普遍存在，它可能會阻止物種變得過於普遍。
他說，早期的研究表明，這種負反饋現象在幼樹(種子、幼苗和幼樹)中確實存在，但生態學家還不能確定它是否會影響成樹，也就是種群的繁殖部分。凱爾納說:“在熱帶森林裡，樹木需要幾十年的時間才能繁殖，而每一種物種的稀有程度又加劇了這個問題。”“我們發現，對於這個物種來說，你每年需要搜索大約250英畝才能找到一棵新的成年樹。”
這種挑戰徒步是不可行的，但遙感可以克服觀測大面積區域的挑戰。凱爾納和合作者、加州大學洛杉磯分校的生態學名譽教授斯蒂芬·哈貝爾(Stephen Hubbell)，用高分辨率的衛星圖像追蹤了十多年來巴羅科羅拉多島(Barro Colorado Island)上的人。他們尋找的是一種熱帶雨林樹種，一年中有幾天會開出亮黃色的花。凱爾納說:“通過對衛星圖像採集與季節性開花的時間進行計時，我們能夠識別島上大多數這一物種的成蟲。”
他們發現了1006棵成年樹。從2012年開始，回顧過去10年的研究，Kellner和Hubbell發現了新樹首次進入成年群體的時間。他們使用先進的統計方法來確定他們實際上是在鑑定新成蟲，而不僅僅是那些跳過一年開花或早花或晚花的樹。研究人員發現，負面反饋會影響新成年樹的數量，並且會影響100個足球場面積內新成年樹的數量。凱爾納說，這與之前對幼樹的研究形成了對比。之前的研究發現，宿主特異性敵人的影響通常侷限於小區域。
為了從衛星數據中確認樹木的位置，他們前往該島，獨立地發現了123棵屬於同一物種的成年樹木。其中89%在高分辨率圖像中被檢測到，這表明他們的數據幾乎是對該物種的全面普查。Kellner表示，其影響可能是廣泛的。“在生態學中，我想不出比人口動力學更重要的想法了，”他說。“從捕撈許可證到疾病暴發預測，這對一切都很重要。”
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