山地生物多样性格局和成因是生态学和生物地理学最古老的主题之一，即洪堡之谜。这其中又蕴含着两个热点议题：“为何热带山地生物如此多样？”以及“什么驱动了山地生物多样性的纬度格局？”。在全球变化背景下，深入阐释上述科学问题具有重要的理论－实践意义，为预测山地生物的未来命运（如扩散、灭绝）、识别脆弱生态系统以及制定合理有效的保护措施提供积极见解。

简森的山口假说（Janzen’s Mountain Passes Hypothesis: Janzen, 1967, The American Naturalist）是山地生物地理学研究中的经典范式。该假说提出：由于热带地区温度波动较小，热带山脉隘口比温带同类地形形成更强的气候屏障，从而筛选出具有狭窄温度耐受范围的生物（图1）。

中国科学院昆明植物研究所孙航院士团队研究人员在与简森老先生交流时，简森老先生风趣地说到：

“这并非真正意义上的科学假说，而是野外生态学课程中对学生的真实观察——来自美国的学生对海拔变化带来的天气波动毫不在意，而热带地区的学生却感到极度不适。”（PS：野外观察对于生态学研究的重要性可见一斑）

这一理论解释了热带山地物种海拔分布范围较窄、沿海拔梯度物种周转更快，进而形成更高生物多样性的现象——这些核心观点为理解生物生理适应、物种形成和物种共存奠定了基础。本研究旨在厘清其理论框架，提出严格的验证方法，并延伸其应用以应对全球变化的挑战。通过完善该理论的应用，研究人员不仅能更准确预测生物多样性对气候变化的响应，还将推动生态理论的发展。

该研究指出最近的研究常将该假说与纬度生物多样性梯度混为一谈，或在采样设计中忽视其机制原理。当前研究存在明显的方法缺陷：或仅关注热带山地（缺乏温带对照），或孤立研究非热带系统（无法验证“热带山口更高”的核心论点）。研究人员提出验证简森假说需严格的实验设计，应覆盖完整气候梯度并控制混杂变量。标准化采样需注意：1）统一微环境（温湿度/土壤）测量；2）从山麓到山顶按固定海拔间隔采样；3）考虑坡向等局域气候差异。未来需整合多类群（动物－植物－微生物）响应、界定假说例外情况（如宿主依赖性生物），并结合功能性状与分子手段（如代谢组/宏基因组，尤其涉及温度耐受性基因、生物地球化学循环基因等）揭示生态机制和生态系统功能响应。从相关性分析转向实验验证：可通过移栽实验（如植物交互移栽、微生物牢笼等方法）、历史标本分析及气候变化控制（如增温、季节性干旱等）实验实现。填补这些研究空白不仅能完善山地生物地理学理论，还将为应对日益加剧的环境变化、制定生物多样性热点区域的保护策略提供科学依据。（图2）

该研究以Janzen’s Mountain Passes Hypothesis in a Changing World: Pitfalls and Opportunities为题，发表在国际植物学经典期刊New Phytologist上。中国科学院昆明植物研究所孙航院士团队张亚洲副研究员为论文第一作者，孙航院士为通讯作者，科罗拉多州立大学J. Aaron Hogan博士参与该研究。围绕山地生物地理格局和成因，张亚洲副研究员及其团队近期分别在区域（Zhang et al., 2024 Ecography, 依托版纳植物园森林生态组）和全球（Zhang et al., 2025 Global Ecology and Biogeography）尺度上开展了数据研究，该研究是对前期工作中发现的问题和前景的系统性总结。该研究得到青藏高原二次科考项目、国家自然科学基金、云南省基础研究专项、兴滇人才青年人才项目、云南省彩云博士后计划、中国科学院昆明植物研究所人才引进项目等的支持。

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图1 简森假说涉及的一系列山地生物群生态和进化过程

图2 该研究提出的标准化实验流程和未来拓展方向