山區(qū)大約占所有陸地棲息物種的三分之一，為近一半的人提供水1。山地環(huán)境的生態(tài)受到氣候2-4的強(qiáng)烈影響。例如，由于高度隨著海拔的升高而下降，具有更高耐寒性的生物在較高海拔處受到青睞。因此，當(dāng)一個(gè)山從溫暖的低地向上移動(dòng)到寒冷的高地時(shí)，存在物種的快速變化。而且由于很少有生物可以承受最極端的條件，山頂物種的總數(shù)往往較低。

氣候變化正在清理這個(gè)難題的碎片5，6，和生態(tài)學(xué)家都在努力預(yù)測(cè)將出現(xiàn)的畫(huà)面7，8。不確定性的一個(gè)主要來(lái)源是人類土地利用(農(nóng)業(yè)和伐木等活動(dòng))的影響可能與氣候因素相互作用以決定物種分布和生物地球化學(xué)過(guò)程的運(yùn)作的程度。在自然中寫(xiě)作，彼得斯等人。9報(bào)告了他們對(duì)乞力馬扎羅山令人驚訝的綜合生態(tài)數(shù)據(jù)集的分析，該數(shù)據(jù)顯示溫度和降雨調(diào)節(jié)了人類土地利用對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的影響。

同一研究小組之前的一項(xiàng)研究10顯示，隨著乞力馬扎羅山海拔的增加，植物和動(dòng)物物種的數(shù)量幾乎呈線性下降，這表明溫度是物種豐富度的主要決定因素。彼得斯等人。擴(kuò)大了早期評(píng)估的范圍和規(guī)模。他們的新研究報(bào)告了50名研究人員在海拔866至4,550米的60個(gè)地點(diǎn)收集了6年以上的數(shù)據(jù)。這些遺址代表了自然棲息地，如低地?zé)釒?shù)草原和高山荒地，以及受人類活動(dòng)嚴(yán)重影響的棲息地，包括農(nóng)田和伐木林。作者注意到每個(gè)研究地點(diǎn)的植物，動(dòng)物和土壤棲息細(xì)菌的種類數(shù)量。他們還記錄了30種不同生態(tài)系統(tǒng)功能的數(shù)據(jù)，這些功能是與通過(guò)系統(tǒng)傳遞能量和物質(zhì)有關(guān)的過(guò)程(例如，植物生長(zhǎng)，有機(jī)物分解和溫室氣體排放的速率)。

為了將人類影響轉(zhuǎn)化為通用貨幣以用于統(tǒng)計(jì)分析，Peters等人。設(shè)計(jì)了一個(gè)土地利用強(qiáng)度的量化指標(biāo)，其中綜合了幾種類型的人為干擾信息。為了評(píng)估氣候，他們監(jiān)測(cè)了每個(gè)地點(diǎn)的年平均溫度和降雨量。研究大規(guī)模生態(tài)現(xiàn)象的研究人員經(jīng)常被迫收集以前公布的來(lái)自不同來(lái)源的數(shù)據(jù)，并將這些信息拼接在一起進(jìn)行分析，這可能會(huì)引入偏見(jiàn)和人工制品。通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)化方法在許多地方測(cè)量廣泛的屬性，彼得斯及其同事能夠繪制迄今為止任何山峰所實(shí)現(xiàn)的最詳細(xì)的生態(tài)肖像之一。

彼得斯等人。報(bào)告指出，氣候和人類土地利用的綜合影響對(duì)植物和動(dòng)物都是一致的。在高海拔地區(qū)，自然和人類改變的棲息地之間的物種豐富度幾乎沒(méi)有差異，但是在人類活動(dòng)改變的低海拔棲息地中物種豐富度降低了。這些趨勢(shì)最好用統(tǒng)計(jì)模型描述，包括氣候和土地利用強(qiáng)度之間的相互作用 - 換句話說(shuō)，土地利用的影響取決于氣候，這兩個(gè)因素的相互作用對(duì)于解釋數(shù)據(jù)中觀察到的模式是必要的。 。

與氣候和人類活動(dòng)相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)功能趨勢(shì)難以破譯。除了五個(gè)所研究的功能外，其他所有功能都受到土地利用強(qiáng)度的影響，在大多數(shù)情況下，土地利用的影響取決于氣候。但是這些相互作用表現(xiàn)出各種形式，無(wú)視識(shí)別一般模式的嘗試。當(dāng)彼得斯及其同事將所有30個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能合并為綜合統(tǒng)計(jì)指數(shù)時(shí)，出現(xiàn)了更清晰的圖景：總體而言，在土地利用強(qiáng)度較大的地區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)功能受到的影響更大，這些影響在低海拔和高海拔地區(qū)的影響要大于中間高程。

生態(tài)學(xué)家渴望用簡(jiǎn)單的規(guī)則來(lái)描述生態(tài)系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)環(huán)境梯度以及人類活動(dòng)引起的擾動(dòng)。然而，分析這些復(fù)雜系統(tǒng)及其眾多交織的部分需要一定程度的統(tǒng)計(jì)抽象，這使得難以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)模式背后的基本機(jī)制。彼得斯及其同事在乞力馬扎羅山上展示了豐富的生態(tài)模式，但解釋了為什么這些模式是由氣候和土地利用所決定的，因?yàn)樗鼈儗?duì)未來(lái)的調(diào)查是一個(gè)非平凡的挑戰(zhàn)。

與任何大規(guī)模的比較分析一樣，還必須考慮對(duì)結(jié)果的潛在替代解釋。例如，在乞力馬扎羅山上，海拔1800米以上的地區(qū)是國(guó)家公園的一部分，這一名稱限制了人類的土地使用。事實(shí)上，彼得斯及其同事發(fā)現(xiàn)，整個(gè)山區(qū)的低海拔(因此與溫度正相關(guān))的土地利用強(qiáng)度最大，這是全世界山脈的典型特征11。這些相關(guān)性使得很難完全解開(kāi)氣候和土地利用的作用。僅僅因?yàn)槿祟惢顒?dòng)在國(guó)家公園外高得多，人類在低海拔地區(qū)的影響是否最大可能?

為了解決這個(gè)問(wèn)題，作者對(duì)其數(shù)據(jù)的不同子集進(jìn)行了更多的分析，這加強(qiáng)了他們的原始結(jié)論。盡管如此，還需要進(jìn)一步開(kāi)展工作，以確定不同海拔地區(qū)人類影響的變化受生物物理機(jī)制控制的程度，而不是反映源于氣候和法律限制土地利用的人類行為趨勢(shì)。

隨著山區(qū)環(huán)境在變暖的世界中升溫，可以采取哪些措施來(lái)保護(hù)他們巨大的生物財(cái)富?氣候變化和人類對(duì)山區(qū)的壓力都不會(huì)很快停止，但可以保護(hù)地區(qū)不受土地集約利用的影響，這可能會(huì)產(chǎn)生影響。彼得斯及其同事的研究結(jié)果表明，這種保護(hù)需要跨越一系列的高度，從目前最易受人類影響的低洼地點(diǎn)到高地地區(qū)，這些高地地區(qū)將為難民物種的上坡提供未來(lái)的家園。所有山脈中近40%缺乏嚴(yán)格保護(hù)的自然保護(hù)區(qū)，而且很少有保護(hù)區(qū)覆蓋整個(gè)海拔12。迫切需要擴(kuò)大世界保護(hù)區(qū)，以更好地覆蓋海拔梯度13。