文章信息：Li, Y., Xiao, J., Jiang, Y., Wright, S. J., Mayfield, M. M., Godoy, O., ... & Chu, C. (2026). Higher-order interactions enhance the latitudinal tree diversity gradient. Nature. Advance online publication. https://doi.org/10.1038/s41586-026-10434-6

整理人：徐嘉苗，2025级硕士研究生

整理时间：2026年7月13日

Abstract: The global decrease in species diversity from low to high latitudes is among the most robust biogeographic patterns1,2. There is continuing debate on the contribution of conspecific negative density dependence (CNDD) to the latitudinal diversity gradient evident for trees3,4. Theory suggests that CNDD based on pairwise interactions alone is not sufficient to explain the intricacies of diverse communities, because higher-order interactions (HOIs) may greatly modify these interactions5,6. However, there has been a lack of empirical studies investigating how HOIs intertwine with pairwise interactions and how they may contribute to the latitudinal tree diversity gradient. Here we examined both pairwise interactions and HOIs across 32 large permanent forest plots, most in the northern hemisphere. We detected evidence of HOIs in 40% of the 1,543 species–plot combinations for tree growth, and 23% of the 1,340 such combinations for tree survival, with the strength of these interactions declining with latitude. HOIs were found to benefit rare species but disadvantage common species, suggesting a potential mechanism promoting species diversity. This stabilizing effect weakened towards higher latitudes, consistent with the latitudinal tree diversity gradient. Our findings reveal an important interplay between pairwise interactions and HOIs in promoting the latitudinal tree diversity gradient and help to clarify the contribution of CNDD to this biogeographic pattern.

摘要：从低纬度到高纬度物种多样性的全球下降是最为强健的生物地理模式之一。关于同种负密度依赖性（CNDD）对树木纬度多样性梯度的贡献仍有持续争论。理论表明，仅基于成对相互作用的CNDD不足以解释多样群落的复杂性，因为高阶相互作用（HOIs）可能极大地改变这些相互作用。然而，缺乏关于HOI如何与成对相互作用交织及其可能对纬度树多样性梯度贡献的实证研究。我们考察了32个大型永久性森林地块的成对相互作用和HOIs，这些森林大多位于北半球。我们在1543种树木-地块组合中检测到40%的HOI证据，在1340种树木存活组合中检测到23%，且这些相互作用强度随纬度减弱。研究发现，HOIs对稀有物种有利，但对常见物种不利，这表明这是一种促进物种多样性的潜在机制。这种稳定效应在纬度越高越弱，与纬度树多样性梯度一致。我们的发现揭示了成对相互作用与HOIs在促进纬度树多样性梯度中的重要相互作用，有助于澄清CNDD对这一生物地理模式的贡献。

1. 研究背景

• 纬度多样性梯度，即从热带到极地物种多样性递减是生态学中最经典的大尺度生物地理格局之一。同种负密度依赖（CNDD）被认为是维持局域物种多样性和驱动该梯度的重要机制。然而，仅基于成对相互作用的模型难以完全解释复杂群落中的多样性维持，理论上高阶相互作用（HOIs）——即一个邻居对焦点个体的影响被另一个邻居所改变——可能起到关键作用，但缺乏大尺度的实证检验。

2. 研究意义

• 本研究首次在全球32个从热带到寒带的大型森林动态样地中系统评估了HOIs的普遍性及其对纬度多样性梯度的贡献。其意义在于革新了传统群落生态学仅关注成对相互作用的范式，将促进和高阶效应纳入统一框架，为解决CNDD与纬度梯度关系长达数十年的争论提供了关键证据。

3. 研究方法

• 数据来源：利用全球32个大型森林永久样地的普查数据，涵盖超过300万棵树，5,000个物种。

• 模型构建：为每个物种-样地组合，生长模型1,543个，存活模型1,340个，构建了三类模型：零模型（不含生物相互作用）、仅成对模型（仅含成对相互作用）和含HOIs模型（同时包含成对和HOIs）。

• 统计分析：通过比较模型的AIC值判断HOIs的支持度；利用指数模型分析相互作用强度随纬度的变化；通过线性回归分析累积效应与物种  多度和纬度的关系。

4. 主要结论

• HOIs普遍存在：在40%（生长）和23%（存活）的物种-样地组合中，包含HOIs的模型显著优于其他模型。

• HOIs随纬度减弱：HOIs的强度（无论竞争还是促进）随纬度升高而显著下降。HOIs会削弱同种成对相互作用（CNDD）的强度，尤其是在低纬度地区。

• HOIs增强多样性梯度：成对和HOIs的累积效应对稀有种有益（促进其生长），而对常见种不利（抑制其生长），这种“稳定性效应”在HOIs中随纬度升高而减弱，从而增强了热带的物种多样性。

5. 研究展望

• 整合多过程：本研究仅分别分析了生长和存活，未来需整合生长、存活、更新等多个人口统计学过程，以全面评估相互作用对种群动态的影响。

• 尺度推演：需将邻域尺度的相互作用效应推演到群落尺度，以更严谨地评估其对物种共存的贡献。

• 非线性形式探索：本研究假设HOIs为线性形式，未来可探索指数或S型等非线性函数形式，以更精确地预测种群趋势。

6. 研究主要图表

01 在没有且存在另一棵邻近物种树的情况下，邻近物种j树对物种i焦点树的影响

02 全球32个森林地块的纬度树木多样性梯度

03 来自32个森林地块的生长模型中HOI的证据

04 增长模型中成对和HOI的纬度变化

05 气候梯度下植物多样性和生态系统稳定性的空间尺度

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10434-6                              

原文转引：https://mp.weixin.qq.com/s/tel7kQbZRqqzHueSQEQiXA?scene=1&click_id=1528657676