全球生物多样性的分布格局及其驱动机制是生态学研究的核心问题之一，理解该问题的关键之一在于解析不同环境梯度下β多样性变化规律与机制。β多样性描述了不同地点间物种组成的差别，常用以表征群落中物种组成沿着环境梯度的差异与更替。一些观察数据显示，木本植物的β多样性在全球尺度下随纬度的增长而呈现出下降趋势，如何在理论上揭示这一趋势背后的可能机制是当前生态与进化领域面临的一项重要挑战。

2025年1月27日，浙江大学生命科学学院程磊教授团队在Journal of Ecology期刊上在线发表题为“The proportion of low abundance species is a key predictor of plant β-diversity across the latitudinal gradient”的研究论文。课题组构建一个新的关于集合群落的取样理论框架，在此基础上预测不同空间尺度下不同群落（包含动物、植物与微生物群落）的α 与β多样性。课题组通过进一步将模型应用到全球木本植物数据集中，推导并发现一个β多样性的关键预测变量，该变量能够独立解释全球纬度梯度上不同木本植物群落间β多样性变异的85%。

不同空间尺度上集合群落分布规律及其驱动机制研究往往受限于不同群落间物种丰度分布（Species Abundance Distribution，SAD）的差异性。在本研究中，我们首先利用负二项分布（Negative Binomial Distribution，NBD）描述各类自然群落中常见的种内个体在空间上聚集的分布模式，并推导出广泛适用于不同SAD模式的α与β多样性预测表达式。在具有不同SAD的群落中，该模型均能够对α和β多样性进行准确预测，为不同尺度下生物多样性规律及机制的探索奠定了一定理论基础。基于该理论框架，我们在文中提供了相应的详细计算代码，用以帮助相关学者与读者快速有效分析不同生物地理或环境梯度下，不同动物、植物或微生物群落的生物多样性。

我们进一步将该理论模型应用到全球尺度下的木本植物群落（纬度从40.7°S至60.7°N）数据集中，用以探讨木本植物群落β多样性在全球纬度梯度上的空间格局。我们发现，该模型能够准确预测全球纬度梯度上不同植物群落中的α多样性及β多样性。基于该模型，我们发现了一个β多样性的关键预测变量，即群落中低丰度物种的占比(P_L)，该变量同时也代表了相对稀有物种在群落中所占的比重。我们进一步借助模型从理论上推导出了P_L与β多样性间的定量关系，发现P_L能够解释全球纬度梯度下植物群落β多样性变异的近85%。

我们的工作对生物多样的理论研究起到了一定推动作用，也为生物多样性分析提供了一个新的工具。此外，我们通过理论模型推导所发现的关键预测因子及定量关系有助于深化对不同环境梯度下大尺度β生物多样性分布格局的理解，对理解全球生物多样性格局及其响应人类干扰、环境与气候变化可能具有较重要的意义，对于在全球范围内推动协调一致的生物多样性保护也可能具有一定的启示性。

本研究依托植被结构、功能与建造全国重点实验室、教育部生命系统稳态与保护重点实验室开展。浙江大学生命科学学院为论文第一作者和通讯作者单位，课题组博士后肖璟博士为本文第一作者，程磊教授和课题组博士后徐陈超博士为该论文的共同通讯作者。课题组博士后张凯杭、博士研究生冯元韬、硕士研究生张慧欣作为共同作者参与了此项工作。本研究得到了多伦多大学MW Cadotte教授的支持。程磊教授受国家自然科学基金委杰出青年科学基金项目、重大研究计划集成项目、重点项目以及浙江省自然科学基金重点项目等资助，徐陈超博士受国家自然科学基金委青年基金项目等资助，肖璟博士受浙江自然科学基金青年探索项目等资助。