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成都生物所探明我国樟科β多样性宏观分布格局及其气候驱动机制
发表日期: 2022-03-25 作者: 文章来源:
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 联合国《生物多样性公约》缔约方大会第十五次会议(COP15)的召开再次让生物多样性保护成为热点话题。全球气候变化背景下,为避免生物多样性的持续丧失和合理保护现有生物多样性,生态学家们的首要任务是描绘生物多样性的宏观分布格局,探究其环境驱动机制。在空间上,生物多样性可划分为αβγ多样性。以物种多样性为例,α多样性侧重描述群落或生境内部的物种数量,γ多样性描述了区域或大陆尺度的物种总量,而β多样性则刻画了不同群落或生境间物种组成的差异,其对理解区域间生物多样性的差异性驱动机制及其演变过程具有重要作用。 

 西班牙生态学家Andrés Baselga2010年提出可将β多样性分解为物种周转(turnover)和嵌套(nestedness)两个相对独立的组分之和。该分解框架的提出为学界深入理解β多样性的内在生态学机制提供了新的思路,因而在群落生态学、生物地理学、保护生物学等学科领域备受关注。有研究推测,当一个地区的历史气候波动较小,则会使物种的分布趋于集中并增加特有性现象发生的概率,从而更多地影响β多样性的周转组分;反之,当历史气候波动较大时,则可筛选出具有高扩散能力且分布范围较广的物种,从而影响β多样性的嵌套组分。然而,暂不清楚现代气候和历史气候变化在解释物种β多样性的周转和嵌套组分时的相对重要性。 

 针对上述问题,中国科学院成都生物研究所廖梓延博士在潘开文研究员和张林副研究员的指导下,联合国内外多家研究机构的研究人员,以中国常绿阔叶林关键科——樟科为研究对象,整理出353种樟科植物58,206个高精度分布数据,集成应用堆叠物种分布模型(S-SDMs)、集合小模型(ESMs)、空间误差模型(SARerr)等建模分析方法,系统地研究了中国樟科植物的β多样性(索伦森相异性指数多站点版本)及其周转和嵌套组分的地理分布格局,探究了历史气候变化和现代气候在驱动樟科植物β多样性及其周转和嵌套组分中的相对重要性。 

 这项工作探明了樟科植物αβ多样性呈现相反的纬度梯度规律;阐明了青藏高原及常绿与落叶林交界区所检测到的樟科高β多样性主要是由高嵌套比例所致,而这些区域的现代年均温度较低及高度的气候异质性是解释这一高嵌套成因的关键,且其重要性超过了末次冰盛期以来的气候异常和气候变化速率;提出了哀牢山和乌蒙山之间的南盘江流域、九万大山及武陵山之间的柳江流域附近是樟科物种αβ多样性同时较高的重点保护区域。研究成果一定程度上为国内外学者了解中国樟科植物宏观分布格局提供较全面的信息,也使学界更好地了解樟科β多样性分布格局的形成原因,从宏观生态学角度完善补充前期从群落调查、系统发育角度对樟科做出的一系列研究成果,也为β多样性在空间大尺度上的应用提供了参考依据。 

  

  1 樟科物种丰富度、加权特有性、校正加权特有性、索伦森相异性指数及其周转和嵌套组分的三向地带性规律 

  

  2 基于ESM框架模拟的中国樟科植物αβ多样性格局 

  注:图(a)描绘了物种丰富度和多站点索伦森相异性指数的二元叠加图;图(b)推荐优先保护的区域;图(c)表示周转组分的空间分布;图(d)表示嵌套组分的空间分布 

 中国科学院成都生物研究所廖梓延博士为论文第一作者,张林副研究员为论文通讯作者。此外,中国科学院成都生物研究所潘开文研究员和陈有华研究员、瑞士联邦森林、雪与景观研究所Niklaus E. Zimmermann研究员和Michael P. Nobis研究员为论文主要合作者。该研究获得国家重点研发计划(2016YFC0502101)、第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0303)以及国家留学基金委(CSC-202004910612)的资助。研究成果以“Current climate overrides past climate change in explaining multi-site beta diversity of Lauraceae species in China”为题,近期发表于国际期刊《Forest Ecosystems》。 

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