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中山大學(xué)植物分類學(xué)與區(qū)系地理學(xué)課題組與合作單位，基于前期在我國(guó)廣東、廣西、江西、湖南、陜西、寧夏、內(nèi)蒙古等多處自然保護(hù)地的野外考察，結(jié)合全國(guó)對(duì)山地區(qū)系的研究，發(fā)現(xiàn)不同地貌類型的山地之間其植物區(qū)系組成存在差異，并提出了“基巖侵蝕-地貌形成-物種分化”的演變框架。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然-通訊》。
“這一演變框架強(qiáng)調(diào)了巖石圈循環(huán)、地貌過程與植物區(qū)系演變之間的緊密關(guān)系?！闭撐墓餐ㄓ嵶髡摺⒅猩酱髮W(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授廖文波表示，該研究提出了“地貌區(qū)系”概念和“地質(zhì)-巖性植物區(qū)系假說”，以解釋山地植物區(qū)系的形成和分化，為深入了解山地植物區(qū)系的形成和分化提供了重要的理論基礎(chǔ)。
山地植物區(qū)系研究具有重要意義
物種在地球表面的不均衡分布，是生物地理學(xué)及生態(tài)學(xué)研究的重要內(nèi)容。早在洪堡時(shí)代，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)熱帶山地有著極高的物種多樣性，闡明山地植物區(qū)系的成因?qū)斫馕锓N形成及生物多樣性的科學(xué)保護(hù)有重要意義。
近兩個(gè)世紀(jì)以來，一批批生物地理學(xué)家、生態(tài)學(xué)家通過區(qū)域植物多樣性和系統(tǒng)發(fā)育研究，以及與氣候因子、生態(tài)因子、地理因子等的耦合研究，取得許多新的進(jìn)展，進(jìn)而形成了一個(gè)較為明確的觀點(diǎn)，即普遍認(rèn)為“生物過程、生態(tài)過程、地質(zhì)過程”共同推動(dòng)和促進(jìn)了山地生物多樣性的形成。
地貌與巖性制約下山地植物區(qū)系聚集和分化框架圖。研究團(tuán)隊(duì)供圖
“目前，關(guān)于地質(zhì)過程如何影響生物多樣性演變的研究相對(duì)較少，尤其是以單個(gè)‘區(qū)系’為單元探討地質(zhì)過程的獨(dú)特貢獻(xiàn)的研究較少?！闭撐墓餐谝蛔髡摺⑷A南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士施詩表示，山地被認(rèn)為是物種多樣性的搖籃和博物館，并且山地在地貌演變過程中促進(jìn)了生境多樣性和不同生態(tài)位的產(chǎn)生，從而影響著山地內(nèi)物種的分化、遷移或滅絕。
中山大學(xué)植物分類學(xué)與區(qū)系地理學(xué)課題組與合作單位，基于前期在我國(guó)廣東、廣西、江西、湖南、陜西、寧夏、內(nèi)蒙古等多處自然保護(hù)地的野外考察，編錄了中國(guó)140個(gè)主要山地的被子植物區(qū)系數(shù)據(jù)集，含56目251科2585屬17,837種，生成系統(tǒng)發(fā)育樹；并建立了這些山地的氣候因子、地質(zhì)地貌等數(shù)據(jù)集。
廖文波介紹，按照基巖組成將140個(gè)山地劃分為五種地貌類型，即:喀斯特、花崗巖-喀斯特、花崗巖、丹霞地貌和荒漠地貌。通過耦合地貌類型、氣候因子、地理信息等，探討不同地貌類型與山地植物區(qū)系物種豐富度、系統(tǒng)發(fā)育多樣性、系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)指數(shù)和區(qū)系物種組成的年齡結(jié)構(gòu)的之間差異，從而揭示地貌過程如何促進(jìn)對(duì)山地植物區(qū)系聚集和分化的影響。
回歸分析結(jié)果表明，山地的物種多樣性受到地貌類型與山地海拔、氣候因素交互作用的影響，與海拔高度和最冷月均溫呈正相關(guān)，與最熱月均溫和氣候波動(dòng)程度呈負(fù)相關(guān)。山地區(qū)系的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)主要受到氣候因素的影響，但地貌類型對(duì)區(qū)系的物種組成仍有重要貢獻(xiàn)，其中地貌類型是進(jìn)化上較古老的物種在山地區(qū)系內(nèi)聚集的主要決定因素，而氣候因素是進(jìn)化上較年輕的物種在山地聚集的主要決定因素。
闡明山地植物區(qū)系的形成和分化
該研究的完成得益于中山大學(xué)教授張宏達(dá)1974年所提出的“華夏植物理論”以及所開設(shè)的“植物區(qū)系學(xué)”課程，在此基礎(chǔ)上“分類學(xué)與區(qū)系學(xué)研究課題組”開始廣泛地收集全國(guó)各區(qū)域的區(qū)系考察文獻(xiàn)，前后20多年來也對(duì)廣東、廣西、海南、江西、湖南等50多處自然保護(hù)地進(jìn)行了實(shí)際考察。
“尤其是2013至2018年中山大學(xué)所主持的國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)——羅霄山脈地區(qū)生物多樣性綜合科學(xué)考察（含67處各級(jí)保護(hù)區(qū)、34處國(guó)家森林公園、地質(zhì)公園等）獲得了許多新的區(qū)系數(shù)據(jù)，直接推動(dòng)了這一項(xiàng)工作并得以成稿。”論文共同通訊作者、中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授凡強(qiáng)表示。
中國(guó)140個(gè)山地的分布、被子植物區(qū)系物種數(shù)量及系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。研究團(tuán)隊(duì)供圖
研究結(jié)果顯示，花崗巖地貌、喀斯特-花崗巖混合地貌，其山地區(qū)系具有較高的物種豐富度和系統(tǒng)發(fā)育多樣性，且系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)為發(fā)散型；而喀斯特地貌、丹霞地貌、荒漠地貌，其山地區(qū)系物種豐富度較低，且系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)為聚集型。同時(shí)，喀斯特（石灰?guī)r）山地區(qū)系的平均物種分化年齡在5類地貌類型中是最高的。
不同地貌類型的山地區(qū)系，在物種組成上也存在一定差異，如花崗巖山地分布有豐富的木蘭目、虎耳草目、杜鵑花目植物；喀斯特山地則具有較豐富的錦葵目、薔薇目和唇形花目植物；喀斯特-花崗巖山地代表著混和與過渡類型，包含許多殘余譜系，如殼斗目、山茱萸目、傘形目等；丹霞山地以禾本目、薔薇目、唇形花目較豐富；荒漠山地則以禾本目、菊目、石竹目較豐富。
基于上述結(jié)果，該研究提出了“地貌區(qū)系”概念和“地質(zhì)-巖性植物區(qū)系假說”，以解釋山地植物區(qū)系的形成和分化。認(rèn)為山地植物區(qū)系的形成過程受巖石圈循環(huán)的影響，物種多樣性的聚集及分化與“山地基巖類型和侵蝕程度”直接相關(guān)；尤其是因基巖差異而形成的“地貌特有種”是導(dǎo)致不同地貌類型其山地植物區(qū)系分異的重要來源；不同“地貌區(qū)系”成分的“跨地貌擴(kuò)散過程”會(huì)受到生境差異性的制約。
論文共同第一作者、中山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副研究員趙萬義表示，“地質(zhì)-巖性植物區(qū)系假說”強(qiáng)調(diào)了基巖和地貌過程在山地植物區(qū)系形成中有重要作用，為揭示不同山地之間植物區(qū)系成分的流動(dòng)，以及全球山地植物多樣性分布格局提供了新的思路。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-49522-4
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-8-6660-0.html科學(xué)家研究提出山地植物區(qū)系的演變框架
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