森林生态系统的高物种多样性长期以来是生态学研究的核心难题之一。不同纬度带的森林，不论是热带还是温带，均展现出复杂多样的空间结构和动态平衡机制，支撑着丰富的植物群落。然而，解释这些物种如何在空间尺度上分布并实现稳定共存，仍存在诸多挑战。最新研究通过对全球21个大型森林样地中720个树种的空间聚集模式及丰度变化进行了深入分析，首次系统揭示了物种聚集趋势随纬度而呈现的显著梯度变化，并阐明其对物种共存机制的潜在影响。物种聚集，指同种树个体在空间上形成的集群现象，长期以来被视为解读种内竞争、种间相互作用以及种群动态的重要线索。研究指出，通常情况下，丰度较低的树种表现出更强烈的空间聚集，而丰度较高的物种则呈现较为分散的分布。
这种“聚集-丰度”反比关系在温带森林尤为明显，而在热带森林中则较为弱化。此现象的背后，动物种子传播方式和菌根类型的地理分布被认为起到了关键作用。温带森林中，尤以榛菌根（EM）树种为主，通常依赖较短距离的无动物协助种子传播，且通过菌根网络增强同种幼苗的局部聚集及生存优势。相较之下，热带森林则多由较长距离扩散的动物种子传播者以及更常见的丛枝菌根（AM）树种占据，促进了树种个体在空间上的相对分散布局，减弱了聚集与丰度间的负相关关系。此种子传播方式和菌根共生的交互效应，不仅塑造了森林中物种空间模式的纬度梯度，也影响了物种稀有优势的表现形式，即低丰度物种通过空间分布优势避免种内竞争而增强的生存和扩张能力。在这一框架下，研究采用先进的空间点模式理论和种群动力学模型，将个体尺度的邻里竞争及空间聚集信息整合进宏观群落动力学分析。
通过邻里密度指数量化单个植株周围同种及异种邻居的数量和空间分布，进一步推导出种群层级的生存率估计和个体竞争影响。这种创新的方法在传统基于均匀种群假设的模型基础上，实现了对空间结构异质性和物种间竞争机制的精准刻画。并指出，温带森林中较强的负聚集-丰度关系意味着即使是稀有物种也未必能降低其面临的同种竞争压力，挑战了以往常见的假设——即低丰度有利于规避种内竞争，促进稳定共存。相反，热带森林的空间分布使得稀有物种相较于丰度较高物种享有更明显的稀有优势，有效促进种群维持和多样性保持。更深入模拟揭示，种子招募的空间分布机制直接影响了空间聚集和种群动态。当后代主要在亲代邻近区域定殖时，形成高度聚集的种群结构，降低了稀有物种的侵入优势，反之，若后代散布远离亲代，可增强稀有物种在新环境中的成功定殖概率。
该模拟结果有效复现了全球观测到的纬度梯度聚集丰度关系，验证了动物传播策略和菌根共生类型作为关键驱动力的假设。除空间结构外，研究还通过引入异种竞争系数和移民率参数，分析了生态位差异和物种迁移对共存的促进作用。结果显示，较大的生态位差异可在空间聚集作用有限时发挥稳定共存的稳定剂效用，适当的移民能够缓解人口波动，进一步促进群落稳态的形成。综合来看，尽管热带与温带森林在聚集与丰度关系上表现出显著差异，两类森林皆以不同路径满足生态系统稳定和物种共存的空间入侵条件。理论模型和实地数据的融合，开辟了从个体邻里相互作用到群落复杂动态的一体化研究路径。研究强调，要更好理解全球森林的物种多样性及其维护机制，未来需加强对种子传播机制、菌根功能与物种空间结构互动关系的深入剖析。
同时，动态考虑树木体型大小和年龄结构以及不同群落干扰历史对空间模式的潜在影响，将进一步完善对此生态过程的洞察。此研究不仅对基础生态理论提出挑战和拓展，也对森林保护、生物多样性管理及气候变化背景下森林的可持续利用提供了科学支持。纬度尺度下树种空间聚集的差异反映了环境条件和生物交互作用复合影响下复杂生态网络的演化态势。更准确地捕捉这些空间动态，有助于预测不同气候带森林对环境变化的响应及其生态服务功能的稳健性。未来基于多尺度、多因素耦合的空间生态模型，将是提升森林生态系统管理和恢复策略科学性的关键保障。
