山地生物多樣性格局和成因是生態學和生物地理學最古老的主題之一，即洪堡之謎。這其中又蘊含著兩個熱點議題：“為何熱帶山地生物如此多樣?”以及“什么驅動了山地生物多樣性的緯度格局?”。在全球變化背景下，深入闡釋上述科學問題具有重要的理論-實踐意義，為預測山地生物的未來命運(如擴散、滅絕)、識別脆弱生態系統以及制定合理有效的保護措施提供積極見解。

簡森的山口假說(Janzen’s Mountain Passes Hypothesis:Janzen, 1967,The American Naturalist)是山地生物地理學研究中的經典范式。該假說提出：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(圖1)。

中國科學院昆明植物研究所孫航院士團隊研究人員在與簡森老先生交流時，簡森老先生風趣地說到：

“這并非真正意義上的科學假說，而是野外生態學課程中對學生的真實觀察——來自美國的學生對海拔變化帶來的天氣波動毫不在意，而熱帶地區的學生卻感到極度不適?！?PS：野外觀察對于生態學研究的重要性可見一斑)

這一理論解釋了熱帶山地物種海拔分布范圍較窄、沿海拔梯度物種周轉更快，進而形成更高生物多樣性的現象——這些核心觀點為理解生物生理適應、物種形成和物種共存奠定了基礎。本研究旨在厘清其理論框架，提出嚴格的驗證方法，并延伸其應用以應對全球變化的挑戰。通過完善該理論的應用，研究人員不僅能更準確預測生物多樣性對氣候變化的響應，還將推動生態理論的發展。

該研究指出最近的研究常將該假說與緯度生物多樣性梯度混為一談，或在采樣設計中忽視其機制原理。當前研究存在明顯的方法缺陷：或僅關注熱帶山地(缺乏溫帶對照)，或孤立研究非熱帶系統(無法驗證“熱帶山口更高”的核心論點)。研究人員提出驗證簡森假說需嚴格的實驗設計，應覆蓋完整氣候梯度并控制混雜變量。標準化采樣需注意：1)統一微環境(溫濕度/土壤)測量;2)從山麓到山頂按固定海拔間隔采樣;3)考慮坡向等局域氣候差異。未來需整合多類群(動物-植物-微生物)響應、界定假說例外情況(如宿主依賴性生物)，并結合功能性狀與分子手段(如代謝組/宏基因組，尤其涉及溫度耐受性基因、生物地球化學循環基因等)揭示生態機制和生態系統功能響應。從相關性分析轉向實驗驗證：可通過移栽實驗(如植物交互移栽、微生物牢籠等方法)、歷史標本分析及氣候變化控制(如增溫、季節性干旱等)實驗實現。填補這些研究空白不僅能完善山地生物地理學理論，還將為應對日益加劇的環境變化、制定生物多樣性熱點區域的保護策略提供科學依據。(圖2)

該研究以Janzen’s Mountain Passes Hypothesis in a Changing World: Pitfalls and Opportunities為題，發表在國際植物學經典期刊New Phytologist上。中國科學院昆明植物研究所孫航院士團隊張亞洲副研究員為論文第一作者，孫航院士為通訊作者，科羅拉多州立大學J. Aaron Hogan博士參與該研究。圍繞山地生物地理格局和成因，張亞洲副研究員及其團隊近期分別在區域(Zhang et al., 2024Ecography,依托版納植物園森林生態組)和全球(Zhang et al., 2025Global Ecology and Biogeography)尺度上開展了數據研究，該研究是對前期工作中發現的問題和前景的系統性總結。該研究得到青藏高原二次科考項目、國家自然科學基金、云南省基礎研究專項、興滇人才青年人才項目、云南省彩云博士后計劃、中國科學院昆明植物研究所人才引進項目等的支持。

圖1 簡森假說涉及的一系列山地生物群生態和進化過程

圖2 該研究提出的標準化實驗流程和未來拓展方向