1831年，年轻的达尔文携带莱伊尔的《地质学原理》登上“小猎犬号”，踏上了一段改变人类思想史的航程。那场历时五年的旅程，让他第一次深切体会到：地球并非静止不变的舞台，而是一个不断塑造自身的动态星球。在这幅永不停歇的地质画卷上，生命以惊人的方式展开了自身的演化篇章。地球环境始终在发生变化，而生命的演化从未停止。因而，今天我们也仍在追问同样的问题：地球与生命如何在漫长的岁月中共同演化？只有深入理解生命如何响应并适应这种长期而复杂的地球动态，我们才能真正揭示生物多样性形成与维持的根本规律。

山地，作为地球表面最具动态变化的地质与生态系统，不仅重塑了地球的地貌格局，更成为生命演化的‘加速器’。造山运动通过地壳变形、地表隆升与气候驱动的侵蚀反馈，不断重塑栖息地与生境连通性，创造出丰富的环境梯度与隔离条件，为生命提供了分化、扩散与适应的多重契机。山地生物多样性的形成，主要受到三大核心演化机制的驱动：就地分化（in situ diversification）、迁入定居（colonization）与地方性招募（local recruitment）。当造山过程活跃时，地形的起伏加剧可促进种群隔离分化；而当山地进入地貌稳态后，尽管物种仍在积累，其分化速率可能趋于稳定甚至下降。新的构造运动或气候扰动（如冰期侵蚀或季风强化）则可能重塑生态梯度并，触发新的多样化进程。迁入则依赖于气候或地理廊道的出现，使得物种能够在区域间交流与定殖。而地方性招募——邻近生态带的谱系通过生态位扩张进入新的环境。然而，理解这些过程的时空节奏与驱动机制并非易事。化石记录虽为重建生物演化提供了宝贵线索，但在高海拔、强侵蚀的地形中，化石极难保存，使得我们难以直接追踪造山与演化之间的精细耦合关系。因此，山地生物多样性究竟如何形成，又如何响应地球表面动力与气候演变，仍是一个充满挑战的地球—生命系统交叉问题，关乎我们如何理解地球塑造生命、生命记录地球的深层联系。

近日，中国科学院西双版纳热带植物园星耀武团队联合瑞士瑞士联邦森林、雪与景观研究所等研究团队首次量化了北半球五大主要山地系统高山植物的演化历史。基于34个被子植物演化支系（共8,456个物种、55个属、23个科）的时间校准系统发育树，研究者联合重建了地理分布与生态位演化，量化了就地分化、迁入与地方性招募三种机制对高山植物区系成分的相对贡献。此外，还构建了一个基于古气候和古地貌重建的高寒生境连通性模型，揭示了气候冷却如何促进北半球高山与环北极生态系统之间的植物区系交流。这一综合框架将生物演化过程与区域造山、气候演变及生境连通性历史有机结合，揭示了古老的构造隆升与近代的气候变化如何以不同方式塑造了山地生物多样性的格局。

研究发现不同山地地区的多样化积累由不同的演化过程主导（图2）：青藏-喜马拉雅-横断山（THH）以就地演化为主，五成以上的新物种在这里“就地诞生”，成为高山植物的“摇篮”；欧洲和伊朗–土耳其–高加索等高寒植物多从本地中低海拔适应发展而来；天山则大量“引进”临近的青藏-喜马拉雅-横断山（THH）等地的物种。自渐新世以来，高寒植物区系在不同山地相继形成，其中在中新世中晚期，多个山系均经历了显著的多样化加速。这些事件与各地区造山作用及其接近现代格局的地形发育阶段高度吻合（图3）。正是造山过程使地形发育到能够形成高山生境，并显著增加了地形复杂性，从而为新的生态分化与多样化创造了条件促进了北半球高山植物区系的多样化。

自新近纪气候变冷以来，尤其在过去约五百万年中，高寒生境的扩张增强了环北极–高山地区适宜生境之间的连通性，促进了以北极–亚北极地区为核心的广泛植物区系交流，使该地区成为连接欧亚与北美的重要生物地理枢纽（图4）。不同山系在起源时间、主导机制及多样化速率上的非同步格局表明，山地生物多样性的形成并非遵循单一轨迹，而是多过程长期协同的结果，同时体现了其对环境变化的协同响应本质。随着气候与地质活动持续作用于高海拔脆弱的生态系统，深入理解过去地球环境变化与生物演化之间的相互作用，将为预测和保护山地生物多样性提供关键的科学基础。

相关研究成果以“The asynchronous rise of Northern Hemisphere alpine floras reveals general responses of biotic assembly to orogeny and climate change”为题发表于美国科学促进会（AAAS）旗下的高影响力开放获取期刊Science Advances。丁文娜博士为第一作者兼通讯作者；星耀武研究员，Richard H. Ree博士为共同通讯作者，并与Niklaus Zimmermann教授共同参与指导该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金项目、版纳植物园“十四五”规划项目，菲尔德自然历史博物馆生物信息学中心，以及瑞士国家自然科学基金等项目的资助和支持。

图1. 北半球高寒植物区系多样性及其代表类群

图2. 北半球五大主要山系及环北极地区高寒植物区系物种积累的主要过程