几个世纪以来我们都知道这一点，但解释并不简单。

一只毒蛙 (Dendrobates tinctorius) 坐在热带雨林的一片叶子上。 （图片来源：Dirk Ercken via Alamy Stock Photo）

这是博物学家解决的最古老的问题之一：与全球其他地区相比，为什么热带地区的生物多样性如此之多？

“我们越接近热带地区，结构的多样性、形式的优雅和色彩的混合就越多，有机生命的永恒青春和活力也是如此，”德国博物学家亚历山大·冯·洪堡 (Alexander von Humboldt) 在 1807 年写道。 地区，在任何特定地区都有更多种类的植物、动物和真菌，并且随着您远离赤道移动，这种浓度会下降。

这种现象被称为纬度多样性梯度。 但是是什么原因造成的呢？

根据普林斯顿大学疾病生态学和保护学教授安德鲁·多布森的说法，有三个主要假设可以解释热带地区为何如此具有生物多样性，并且多种解释可能发挥了作用。

第一个假设依赖于能量。热带地区有更多的阳光，再加上降雨和土壤养分，这会导致更多的植物生长。 “当你进入北极圈或南极圈时，半年都是黑暗的，”多布森说。 “没有能量进来维持生命。”因此，丰富的植物意味着更多的动物可以生存和繁殖。

从进化的角度来看，丰富的植物生长导致动物更加多样化。 “如果你能解释植物的多样性，那么你就有更多的东西可以吃植物，要么成为专家，要么成为通才，然后有更多的东西可以吃草食动物，要么成为专家，要么成为通才，”多布森说。整个食物网的这种水平的相互作用——与植物和真菌、食草动物和捕食者——导致“更高的物种形成率”，在这一点上，一个新物种似乎与其进化祖先不同。

第二个假设是热带地区是更古老的环境，没有被大冰冻打断，因此物种的进化时间更长。今天的大部分生物多样性在过去 2 亿年中一直在发展，但它受到了多个冰河时代的影响。多布森说，极地冰盖的扩张和收缩“完全消除了最北端和最南端地区的生命”。 “热带地区的生命在继续，继续进化和多样化，”而两极的生命则必须重新殖民。

同时，多样化的热带生命不能仅仅传播到地球较冷的地区。多布森说，随着越来越多的物种在热带环境中积累，它们会适应热带气候，然后在试图扩展到更冷的气候时努力适应。

第三个假设与多样性限制有关。该理论认为，不同的环境具有“物种丰富度的承载能力，这意味着热带地区比温带地区可以存在更多的物种，”布拉格查尔斯大学生态学教授大卫斯托奇说。拥有更多资源的环境支持更多样化的动物，其中一些正在竞争。但植物物质产量的增加不会导致物种数量的增加。 “这不仅与生产力和资源数量有关，还与环境中资源的波动有关，”斯托奇说。

然而，尽管热带地区的物种形成（新物种的创造）率很高，但这些温暖的地区也有很高的物种灭绝率。高物种形成率会导致物种数量减少，其中许多物种在小范围内相互作用或竞争，使它们面临更高的灭绝风险。这一假设得到了第二个假设的支持，这表明热带地区不仅是新物种出现的“摇篮”，也是许多古老物种谱系保留的“博物馆”。

当然，并不是所有在过去 2 亿年中出现的物种都留在那里，但根据 Storch 的说法，物种形成和灭绝速度之间的平衡导致了这样一种观点，即热带地区具有很高的物种丰富度承载能力。

但纬度多样性梯度并不普遍。有一些逆势而上的例子。一些动物，如企鹅，依赖于寒冷的南极水域丰富的食物。 Storch说，一些“物种起源于远离赤道[并且]它们没有足够的时间传播到热带地区”，因此它们特别适应了较冷的气候。换句话说，某些植物和动物群体的多样性仍然可以出现在寒冷的两极。

同样，与地球两极相比，在温带或更冷的气候中，某些物种的多样性更大。例如，针叶树“由于来自阔叶 [树木] 的竞争而被限制在较冷的地区。一些群体在竞争中胜出，基本上被他们的竞争对手赶出了热带地区，”斯托奇说。被迫适应温带或更冷的气候会导致亚种产生时产生不同类型的生物多样性。 Storch 表示，虽然热带地区拥有更多不同的不同物种，但许多研究现在报告说，高纬度地区的亚种高度多样化。

扭转纬度多样性梯度假设的一组是寄生虫。随着您远离赤道，寄生虫的多样性会增加。热带地区的大量物种意味着它们的相对丰度减少，因为它们都在竞争，因此物种的种群密度和物种范围（它们所覆盖的地理距离）远小于温带区或北极。

宿主种群越大，“它们可以支持的寄生虫就越多，它们可以支持的寄生虫种类就越多，”多布森说。 “如果这些宿主生物的多样性较低但数量较多，那么它们可以支持更大多样性的寄生虫。拥有更大范围的更大物种可以让更多的寄生虫在温带和亚热带地区定殖这些物种。”因此，根据多布森的说法，一个整体生物多样性较低的地区实际上充当了“物种形成泵”，产生的寄生虫种类比世界上任何其他地方都多。