东亚生物多样性热点区高黎贡山植物区系的起源时序与驱动机制解析

《Plant Diversity》:Timing, origins, and drivers of floristic diversity within a global biodiversity hotspot in eastern Asia

【字体: 时间:2026年02月11日 来源:Plant Diversity 6.3

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  本研究针对高黎贡山(Gaoligong Mountains, GLGM)植物区系演化历史不清的问题,通过整合197个代表性属的系统发育生物地理学证据和包含6205个类群的元系统发育树,揭示了该区系起源于新近纪早期,晚中新世亚洲季风强化是推动谱系分化的关键驱动力。研究发现GLGM植物区系具有劳亚大陆和冈瓦纳大陆双重起源特征,且自上新世以来温带成分比例持续增加。该研究为理解山地生物多样性演化提供了新范式,成果发表于《Plant Diversity》。

  
横断山脉作为全球生物多样性热点区域,其西缘的高黎贡山(Gaoligong Mountains, GLGM)以极高的植物物种丰富度和特有性闻名于世。这座位于中国西南与缅甸交界处的山脉,地处喜马拉雅、印缅和中国西南山地三大生物多样性热点的交汇处,承载着近6000种种子植物。然而,这座"物种宝库"的形成历史始终笼罩在迷雾中——它们何时起源?来自何方?又是什么力量塑造了现今的分布格局?这些核心问题的答案,对理解山地生物多样性形成机制及制定保护策略具有重大意义。
以往研究多集中于该区域物种组成和植被特征描述,而对植物区系演化过程的认知存在明显空白。为解开这一谜团,研究人员在《Plant Diversity》发表的最新研究中,创新性地采用双框架研究策略:一方面整合197个深入研究属的系统发育与生物地理学证据,另一方面构建包含所有6205个分类群的元系统发育树,首次系统重建了GLGM植物区系的时空演化轨迹。
关键技术方法包括:通过文献挖掘获取197个属的起源时间(stem age)和分化时间(crown age);利用BiomeAge.jl软件包进行谱系积累速率(Lineage Accumulation Rate, LAR)分析;采用时间滞后互相关分析(Time-Lagged Cross-Correlation, TLCC)探究气候驱动因子;基于最大移民事件(Maximum Immigration Events, MIE)模型重建生物地理历史;使用U.PhyloMaker构建包含1461属6205种的全区系系统发育树。
3.1. 分化时序与驱动机制
研究显示GLGM植物区系起源不早于早中新世。197个属的起源(stem age)主要集中在始新世,而分化事件(crown age)多发生于中新世。LAR分析表明,基于冠年龄的谱系积累在约18.75 Ma发生关键转变,从缓慢积累转为快速分化,并在晚中新世约9.2 Ma达到峰值,这一时期恰与亚洲"超级季风"期(约12-4 Ma)高度吻合。TLCC分析进一步揭示谱系积累速率与东亚降水变化存在0.8 Ma的时间滞后相关性,证实季风强化是推动谱系分化的关键气候驱动力。
3.2. 生物地理起源与迁移动态
生物地理重建显示GLGM植物区系具有复杂的双重起源:57.4%属劳亚大陆来源,42.6%属冈瓦纳大陆来源。其中东亚成分占主导(45.2%),东南亚成分次之(28.9%)。迁移动态分析发现,大多数迁移事件发生在新近纪,劳亚大陆成分在晚始新世后显著扩张,而冈瓦纳成分从中始新世开始增加,两者在中新世中期达到迁移峰值。这些迁移事件与青藏高原构造活动和GLGM自身隆升过程同步,表明构造运动通过创造新生态位促进了谱系迁移和组装。
3.3. 植物区系成分的演化格局
全区系系统发育分析表明,属级水平以热带成分为主,而物种级别以温带成分为主导。热带成分中"其他热带"成分(分布型2-6)始终占优势,而温带成分中"北温带"成分(分布型8-13)在上新世前占主导。自中新世气候适宜期以来,所有区系成分的丰富度均增加,但热带成分相对比例下降。值得注意的是,东亚成分比例持续上升,并在上新世后超过北温带成分,反映区域特有化进程加速。
研究结论强调,GLGM植物区系形成是地质构造与气候变化共同作用的结果。青藏高原隆升和亚洲季风强化分别通过改变地形格局和气候环境,驱动了谱系迁移、分化与适应。热带起源的区系在上新世后温带成分比例增加,体现气候变冷背景下的适应性演化。该研究创建的双框架分析方法为区域植物区系演化研究树立新范式,对全球山地生物多样性保护具有重要指导意义。
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