JBI | 海拔对生物地理分区（bioregionalisation）的影响——以中国-喜马拉雅植物...
导读
生物地理（或区系）分区是生物地理学研究的一个重要目标，是指根据生物类群（科、属、种等）在空间上的分布，将全球或区域生物区系划分为不同等级生物地理区域（界、区、亚区等）的过程。生物地理分区有助于理解不同生物区系的起源及其演化关系，探讨生物多样性的时空分布规律，是许多大尺度生态和进化研究中比较分析的基本单元，为生物多样性保护规划提供了必要的工具和基本的空间框架。从早期重视类群（尤其是特有类群）地理分布的定性研究，到基于物种组成相似性的定量研究，再到近年来的纳入生命之树包含的系统发生和演化信息的定量研究，生物地理分区研究不断发展成熟。值得注意的是，山脉区域包含了全球生物多样性热点一半以上的地区，备受关注，但是海拔因素对山脉地区区系分区的影响机制仍不清楚。为此，中科院植物所系统与进化植物学国家重点实验室陈之端团队以中国-喜马拉雅植物区系为研究案例，揭示海拔因素对生物地理分区的影响，整合系统发生和海拔信息提出新的中国-喜马拉雅植物区系分区方案，相关结果近期发表在生物地理学主流期刊Journal of Biogeography上。
▉ 原文信息
▉ 正文
高山区域地形复杂，海拔梯度大，不同海拔梯度的物种组成具有较强的异质性，类群的进化历史也不一样，对于海拔梯度大的山脉区域的植物区系分区研究，海拔是不可以忽略的影响因素。中国-喜马拉雅地区地形、气候多变，是我国乃至世界垂直生态序列最完整的地区，在极小的地理区域内涵盖了森林、灌丛、高山草甸、高寒荒漠等多种植被类型，物种的组成成分随着海拔的变化发生变化，是讨论海拔因素对植物区系分区研究影响的理想区域。本研究重建了中国-喜马拉雅及其邻近区域的物种级系统发育树，更新了该区域县级水平的物种分布数据，基于系统发生相似性的方法进行了分海拔层次的区系分区，揭示了海拔因素对中国-喜马拉雅植物区系分区的影响，提出了新的中国-喜马拉雅植物区系分区方案。
基于数据集A（包含19,313个物种的系统发生树和550,451条1° × 1°网格分布数据），选用系统发生贝塔相似性指数构建网格间相似性矩阵，并采用了UPGMA等级聚类方法聚类和NMDS方法排序，得到考虑系统发生关系的中国-喜马拉雅植物区系分区结果，包括3个地区，8个亚地区。（I）云南高原地区：Ia 滇东亚地区，Ib 滇西南亚地区；（II）横断山地区：IIa 洮河-岷山亚地区，IIb 南横断山亚地区，IIc 滇中亚地区；（III）东喜马拉雅地区：IIIa 藏东南亚地区，IIIb 北横断山亚地区，IIIc 三江峡谷亚地区（图1）。
针对中国-喜马拉雅地区海拔梯度大、地形复杂多样、区系垂直变化大的特点，本研究将数据集A以1,000 m为单位分成9个不同海拔梯度的数据集。基于系统发生树和物种分布数据，利用9个不同海拔梯度的数据集，分别得到9个区系分区结果（图2），并将得到的区系分区结果进行比较。结果显示，海拔对于区系分区确实有较大影响，该地区的101个网格中有81个网格在不同海拔梯度的分区方案中所属的地区或亚地区发生了一次以上的变化，且这些网格主要位于亚区的分界线和/或者海梯度较大的地区。
根据频次最高的原则，将所属的地区或亚地区发生变动的81个网格分别划入相应的亚地区，结果显示，8个网格所属的亚地区发生了变化，最终得到基于系统发生和海拔因素的中国-喜马拉雅植物区系分区方案，包括三个地区：（I）云南高原地区：Ia 滇东亚地区，Ib 滇西南亚地区；（II）横断山地区：IIa 洮河-岷山亚地区，IIb 南横断山亚地区，IIc 滇中亚地区；（III）东喜马拉雅地区：IIIa 藏东南亚地区，IIIb 北横断山亚地区，IIIc 三江峡谷亚地区（图3）。
研究发现海拔因素对山脉区域生物区系分区存在较大影响，主要体现在更精细的区系单元的划分上，如地区、亚地区的划分和边界的识别。通过整合系统发生和海拔数据得到了中国-喜马拉雅植物区系的分区方案，包括三个地区和八个亚地区。本研究为中国-喜马拉雅植物区系的分区提供了新的见解，并强调了在具有大的海拔范围的山脉地区生物区系分区研究中纳入海拔因素的重要性。
本文编辑：
刘赟 | 中国科学院植物研究所，博士研究生
研究方向：高山植物区系及其生物多样性的时空格局和形成机制