收缩-扩张动态塑造了澳大利亚冈瓦纳雨林世界遗产区的避难所形成与重新殖民化过程

《Applied Vegetation Science》：Contraction–Expansion Dynamics Shape Refugia and Recolonisation Processes in the Gondwana Rainforests of Australia World Heritage Area

研究澳大利亚Gondwanan雨林世界遗产区，通过整合历史、当前及未来气候适生区模型与景观基因组学，揭示深古陆生物类群避难所与再殖民区域的动态特征。发现持久避难所与再殖民区域在气候稳定性、物种丰富度及遗传分化指标上存在显著差异，Clarence河走廊兼具地理阻隔与基因交流功能。研究提出基于历史气候稳定性和未来预测的分区恢复策略，为大型破碎化景观的生物多样性保护提供方法论支持。

　　

摘要

研究目的

了解进化驱动力如何塑造不同景观中的植被动态变化，对于管理和恢复自然区域至关重要，尤其是在人类活动导致的干扰、栖息地破碎化以及气候变化的情况下。将历史气候数据、当前气候数据以及未来气候预测与景观基因组学相结合，有助于我们理解推动和维持区域生物多样性的进化过程，并预测这些过程在未来的发展趋势。

研究地点

澳大利亚冈瓦纳雨林世界遗产区（Gondwanan Rainforests of Australia World Heritage Area，简称GRWHA）。

研究方法

我们利用物种分布模型，分析了具有悠久冈瓦纳历史的五种雨林物种的避难所分布情况，评估了从末次冰盛期（Last Glacial Maximum，LGM）至今以及未来（2090年）的气候稳定区域。通过对比GRWHA各区域的物种内多样性指标，验证了这些避难所的真实性。分子方差分析（AMOVA）和STRUCTURE软件揭示了物种间的基因流动和混合现象；而等位基因丰富度（ar）、过高的杂合度（H_O/H_E）以及种群内部的遗传分化（ipF_ST）则揭示了不同区域之间的景观基因组差异。

研究结果

GRWHA地区包含了两类不同的避难所：一类是气候相对稳定、雨林物种丰富且种群内部遗传分化较低（ipF_ST较低，H_O/H_E较高）的持续存在区域；另一类是气候稳定性较低、雨林物种较少但种群内部遗传分化较高（ipF_ST较高，H_O/H_E较高）的重新殖民区域。克拉伦斯河走廊（Clarence River Corridor）既是一个强烈的生物地理屏障，分隔了不同区域的等位基因丰富度（ar），也是一个使Dorrigo避难区内ipF_ST和H_O/H_E趋于均匀化的混合区域。尽管自末次冰盛期以来冈瓦纳雨林物种的气候适宜性有所扩大，但预计未来这种适宜性将显著下降，主要集中于持续存在的避难所和南部的高海拔新避难所。

结论

我们提出了一种多物种综合方法，用于对大型、破碎化景观中的避难所和重新殖民区域进行分类，并据此提出基于区域特征的恢复管理建议。该方法考虑了历史气候稳定性、未来气候预测以及各目标区域内的基因流动情况，旨在为物种来源指导、地点优先选择及辅助迁移等实际工作提供科学依据。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。

数据可用性声明

本研究使用的物种分布模型输出结果、单核苷酸多态性（SNP）数据、形状文件以及数据处理脚本均已存入昆士兰大学（University of Queensland）的eSpace数据存储库，访问代码为UQ: 611041e（https://espace.library.uq.edu.au/view/UQ:611041e）。各分析的详细结果详见支持信息部分。