物種多樣性是系統(tǒng)與進(jìn)化生物學(xué)、生物地理學(xué)和生態(tài)學(xué)的核心研究問題之一。一個(gè)地區(qū)較高的物種多樣性可能是由于類群近期的快速輻射進(jìn)化所致,也可能是該區(qū)域物種長(zhǎng)期積累和保存的結(jié)果。中國(guó)擁有約30,000種維管植物,是全球植物多樣性最豐富的國(guó)家之一。因此,中國(guó)植物區(qū)系的系統(tǒng)發(fā)育演化歷史一直是全世界學(xué)者極為關(guān)注的科學(xué)問題。
2月1日,國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Nature在線發(fā)表中國(guó)科學(xué)院植物研究所陳之端研究組與南京林業(yè)大學(xué)、美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)和澳大利亞國(guó)家標(biāo)本館的科研人員的合作文章,通過重建中國(guó)被子植物的系統(tǒng)發(fā)育樹和時(shí)間樹,結(jié)合物種分布數(shù)據(jù),揭示了中國(guó)被子植物系統(tǒng)發(fā)育多樣性形成的時(shí)空格局。
中國(guó)被子植物屬平均分化時(shí)間的空間分布。從左到右分別表示所有屬、木本屬和草本屬。 a-c:中國(guó)被子植物屬的平均分化時(shí)間;d-f:每個(gè)網(wǎng)格中最年輕25%屬的平均分化時(shí)間;g-i:每個(gè)網(wǎng)格中最老25%屬的平均分化時(shí)間。j-i:零模型檢驗(yàn)?zāi)贻p的(藍(lán)色網(wǎng)格)和古老的(紅色網(wǎng)格)分化中心。
該研究發(fā)現(xiàn),從時(shí)間上看,中國(guó)約66%的被子植物屬是在中新世以后出現(xiàn)的;在過去的3000萬年中,草本植物比木本植物經(jīng)歷了更加快速的分化。從空間上看,中國(guó)東部和西部植物的分化格局存在顯著差異:東部的被子植物屬平均分化時(shí)間較早,系統(tǒng)發(fā)育離散,系統(tǒng)發(fā)育多樣性較高;而西部的植物屬則正好相反。
圖2 |中國(guó)被子植物區(qū)系的時(shí)空分布格局
研究人員通過進(jìn)一步對(duì)比分析草本植物屬和木本植物屬的分化格局發(fā)現(xiàn),中國(guó)西部是許多草本植物的分化中心,3000萬年以來,草本植物屬分化的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于木本植物屬;而中國(guó)東部對(duì)草本植物起到了“博物館”的保存效應(yīng),對(duì)木本植物則兼具“博物館”和“搖籃”的作用,在整個(gè)地質(zhì)歷史中草本和木本植物屬的分化速率基本一致。
Fig3: conservation prioritiesin western and eastern China
該研究通過模擬構(gòu)建物種水平的生命之樹,對(duì)比分析中國(guó)被子植物屬和種水平系統(tǒng)發(fā)育多樣性的時(shí)空格局,明確了屬、種水平分別應(yīng)該重點(diǎn)保護(hù)的熱點(diǎn)地區(qū)(屬水平:廣東、廣西、貴州和海南;種水平:云南),并建議在中國(guó)東部建立跨省區(qū)的自然保護(hù)區(qū)和國(guó)家公園,從而更加系統(tǒng)地保護(hù)該區(qū)域較高的系統(tǒng)發(fā)育多樣性,使得起源早的孑遺成分和近期分化的新類群得到更好的保護(hù)。
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