一個國際科學家小組的最新研究表明，水文地理學數據或許可以作為精確預測生物多樣性的“指示劑”。這一發現挑戰了人們對生物多樣性的現行認識，并為預測氣候變化和人類活動對生物多樣性模式的影響開辟了一條新的道路。相關論文發表在5月8日的《自然》雜志上。

 

進行該項研究的是美國普林斯頓大學、美國馬里蘭大學以及瑞士洛桑聯邦理工大學（EPFL）的科學家。他們通過計算機模擬研究證實，河流系統中的魚類多樣性可以用河流網絡的地形學和降水量來精確預測。EPFL的Andrea Rinaldo教授表示，一共只有4個參量，“這幾乎是‘可笑’的簡單模型”，但絕對可以預測所有我們關注的生物多樣性特征。

 

長達3225公里的密西西比-密蘇里河流域覆蓋美國的31個州，跨越了多種生境類型，沿線的環境條件千差萬別。利用美國地質勘測計劃獲得的地形學數據等現存數據，研究人員確定出該河流網絡中的824個亞流域，以及它們內部河流之間的聯系方式。另一組源自美國淡水魚類數據庫的數據表明了這些亞流域是否存在433種不同魚類。最后，研究人員還利用凈降水量數據等計算出了每個亞流域的平均徑流量。

 

通過結合上述三組數據并利用計算機模型，研究人員精確預測出了每個亞流域的魚類棲息容量。令人驚訝的是，這一預測結論與實際上的魚類分布數據十分吻合，它精確地把握了科學家通常認為的各種復雜的模式。

 

領導該項研究的普林斯頓大學教授Ignacio Rodriguez-Iturbe表示，“這些結論狠狠地提醒了我們，水和由水動力學造就的地形在決定生命模式中具有‘居高臨下’的重要性。”此外，“新的研究結論還會幫助我們確定流域的哪個部分是生物熱區，從而應該受到特殊的保護。”

 

研究人員認為，新的模型是一種可以適用于任何河流系統甚至任何網絡的“公式”。而所需要的就是地形學數據和對平均分散行為和棲息容量的評估。除生物多樣性外，新的模型可以普遍化到人口遷移或水傳播流行病中。

 

新的研究為聯系大規模環境改變和生物多樣性提供了一個框架。由全球氣候改變造成的降水模式變化可以與新模型中的棲息環境容納能力相互映射，最終為人們提供一種方式，來評估氣候變化如何改變大規模生物多樣性模式。類似地，新方法也可以用于評估特定人類活動，比如河流改道和建壩對河流網絡生物多樣性的影響。（科學網 任霄鵬/編譯）

 

（《自然》（Nature），453, 220-222 (8 May 2008)，Rachata Muneepeerakul, Andrea Rinaldo & Ignacio Rodriguez-Iturbe）