為了“擴展領土”，植物也要長距離“旅行”

擴散一直是生物地理學和生態學的一個核心研究議題。在植物界，種子的擴散往往需要借助媒介完成，大多是短距離擴散，僅有約1%是長距離擴散。然而，長距離擴散卻是生物多樣性格局形成的關鍵驅動力。

近日，中科院昆明植物研究所研究員李德銖領導的分子植物地理學研究團隊依托中國西南野生生物種質資源庫，與中國科學院西雙版納熱帶植物園、以色列希伯來大學和英國愛丁堡大學合作，對種子長距離擴散后的拓殖機制開展了深入分析，并總結出影響植物在新生境中成功拓殖的六個關鍵因素。相關研究成果發表在《進化和生態學進展》。

種子/果實的多樣性（昆明植物所供圖）

長距離擴散對生態系統的維持和穩定有著重要影響，是制約植物種群和群落大規模動態變化的關鍵要素。種群間的基因流、空白生境的拓殖和集合群落的重組，這些生態過程都與長距離擴散密切相關。同時，長距離擴散也可能劇烈擾動植物的演化進程。

“例如一些物種經長距離擴散后拓殖到新的生境成為入侵物種，嚴重影響當地的生態系統和社會經濟。在當今全球環境變化影響下，植物經長距離擴散可形成新的物種分布樣式，以適應氣候和生境變化。與此同時，長距離擴散對碎片化景觀中群體的維持也有重要作用。”論文第一作者、昆明植物研究所副研究員吳增源表示。

物種能否在新的生境中存活并建立種群，是評價長距離擴散成功與否的重要標準。但是，以往研究主要聚焦在擴散的動因、過程及媒介等方面，其影響因素和形成機制尚不清楚。

李德銖團隊長期開展植物系統學和生物地理學研究。近年來，研究團隊以蕁麻科為模型，運用多學科交叉的研究方法，整合分子系統學、生物地理學和種子生物學等學科證據，論證了蕁麻科植物種子的跨洋長距離擴散機制。

該團隊在最新研究中，總結出影響植物在新生境中成功拓殖的六個關鍵因素：繁殖體壓力，功能性狀，極端事件和人為干擾，捕食、競爭和共生，生態位動態和阿里效應。

在此基礎上，綜合相關因素分析，研究團隊提出了評估物種發生長距離擴散后在新生境中拓殖成功概率的數學模型。此模型整合譜系地理學和運動生態學的原理方法，通過計算源強度、擴散核、增補概率、以及有效種群的大小，可以估算物種經過長距離擴散后在新生境中拓殖成功的概率。該模型有望為長距離擴散后拓殖機制定量研究提供一個理論框架，也為評估物種入侵風險提供輔助手段。

研究還總結了植物長距離擴散的研究方向和重點，提出了基于多學科交叉的整合研究范式。首先，整合運用生物地理學、譜系地理學和運動生態學，更加精確地還原長距離擴散事件的發生過程；其次，重點研究上述六個關鍵因素對植物長距離擴散后拓殖成敗的影響程度及耦合關系，以確定關鍵制約要素；最后，通過地史時間尺度（百萬年尺度）和短時間尺度（人類世以來）植物長距離擴散后拓殖機制的比較，為應對全球變化下生物入侵、生物多樣性喪失等問題提出解決方案。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.tree.2022.11.003