我國裸子植物豐富度海拔梯度變化規律研究新進展

　　多樣性梯度一般是指由于土壤水分、鹽分、海拔高度以及緯度等環境因素的變化而形成的物種多樣性隨著環境因子的變化漸次升高或降低的現象。物種豐富度沿海拔梯度的變化格局及其形成機制是群落生態學家關注的焦點。從生物界來看，根據已有研究，海拔豐富度梯度主要可歸納為四種變化類型：（1）物種數量隨海拔升高而減少；（2）物種數量隨海拔升高而增加；（3）物種數量在中等海拔處最高，形成單峰型分布；（4）中海拔物種數量較少，形成“U”字形分布。不同生物類群在不同生態區域，物種數量隨海拔梯度的變化可能呈現不同的規律，因此，在環境迥異的不同生態區內探究物種多樣性分布的海拔格局及其驅動因子對理解生物多樣性海拔梯度變化規律及制定相應的保護措施具有重要的科學和實踐意義。

　　裸子植物（gymnosperm）指那些有胚珠，但心皮不包成子房，胚珠裸露的種子植物。多數裸子植物的葉呈針狀或鱗片狀，具有發達的根系；除少數裸子植物為灌木和藤蔓植物外，大多數裸子植物為高大喬木。裸子植物起源于約34,500萬年前至39,500萬年之間的古生代泥盆紀，是世界上最古老的種子植物，經過漫長的古生代石炭紀、二疊紀，中生代的三疊紀、侏羅紀、白堊紀和新生代的第三紀、第四紀，通過地質演化、氣候變遷的過濾作用和裸子植物自身的進化適應，形成現代裸子植物的種類及分布格局。其廣布于世界上南北半球，尤以北半球分布更為廣泛，海拔從低至高，緯度從南到北均有分布。盡管裸子植物（約800種）的總數比被子植物（約25萬種）少，兩者的分布范圍卻大致相當。尤其是在高海拔與高緯度氣候溫涼至寒冷地區，裸子植物往往是當地森林生態系統的優勢種，形成單一純林或組成混交林。多數裸子植物可以作為重要的藥用、觀賞、建材、家具、化工等原材料，因此，裸子植物是重要的資源植物。裸子植物分布區往往是重要的水源涵養區、生物多樣性富集區合木材主產區，因此，由這些植物構成的森林生態系統具有重要的水源涵養、水土保持、生物多樣性保護、木材供給等重要的生態服務功能。盡管前人對中國裸子植物物種豐富度格局已有一些相關研究，但學界對裸子植物分布的海拔梯度規律知之甚少，對裸子植物沿海拔方向的物種豐富度及其在大范圍地理區域（如各生態區）的變化及其關鍵驅動因素尚不清楚。

　　中國科學院成都生物研究所生態過程與生物多樣性保護課題組博士研究生Bikram Pandey在博士生導師、研究員潘開文的指導下，將中國裸子植物按照所有種（239）、受脅種（219）、特有種（112）、喬木樹種（189）和灌木物種（48）進行劃分，探究裸子植物在我國34個生態區中沿海拔梯度變化的分布規律，并評估七個環境因子，即：年均溫、年均降水量、潛在蒸散量、凈初級生產力、干旱指數、溫度季節性和降水季節性等因子對上述分類群沿海拔梯度的分布格局的影響。結果表明，在我國西南和臺灣地區，分布在1600和2800米海拔帶的裸子植物物種數量最多，裸子植物特有種數量最多的區域出現在西藏東南部、四川川西、秦巴山區、滇西北等區域，主要分布在海拔2000-3000米的山區。我國裸子植物的海拔梯度規律主要有三種：駝峰形、線性遞增、單調遞減，其規律的差異依賴于不同的生態區和分類群。此外，不同的環境因子對不同生態區的裸子植物豐富度解釋力度不同，如降水季節性和年均溫對華中-黃土高原生態區的裸子植物豐富度格局的影響最大；溫度季節性和降水季節性顯著解釋了青藏高原、祁連山區和華南地區等生態區的裸子植物豐富度格局。環境限制抑制我國北方生態區裸子植物的分布，而有利的亞熱帶環境促進南方生態區裸子植物的分布。

　　該研究明確了我國裸子植物所有種、受脅種、特有種、喬木物種和灌木物種等各分類群在不同生態區的分布格局，闡明了不同生態區裸子植物物種豐富度與海拔梯度間的關系及其驅動機制，為理解我國裸子植物物種豐富度分布格局及其驅動因素以及我國裸子植物多樣性的保護提供了科學依據。相關研究成果以Contrasting gymnosperm diversity across an elevation gradient in the ecoregion of China: The role of temperature and productivity為題，發表于Frontiers in Ecology and Evolution。研究工作獲得國家重點研發計劃、第二次青藏高原綜合科學考察研究的資助。

圖 A.我國裸子植物物種豐富度的海拔格局；B.不同分組在裸子植物總種數中所占的比例