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中国山茶科物种多样性的地理格局研究

花匠小妙招
2024-09-18 18:00

中国山茶科物种多样性的地理格局研究

【摘要】： 物种多样性的大尺度空间分布格局一直是宏观生态学和生物地理学研究的热点问题。了解物种多样性的地理分布格局以及影响这些格局的环境因子是生物多样性研究的重要议题之一,也是保护生物学研究的基础。山茶科是被子植物系统发育中的一个关键科,是中国亚热带常绿阔叶林的优势科和表征科,山茶科物种的分布在很大程度上反映了我国亚热带常绿阔叶林的分布特点。因此,对山茶科植物地理分布格局研究对于了解我国亚热带典型常绿阔叶林的分布格局和形成机制具有重要意义。本研究在全面收集、整理我国所有山茶科植物物种分布数据和环境因子数据的基础上,采用物种分布模型在全国尺度上探讨了山茶科物种的地理分布格局及其影响因子。进而将中国山茶科物种当前的分布模式映射到未来的气候变化情景之下,可以得到未来气候情景下我国山茶科植物的分布模式;对比山茶科物种在当前和未来气候变化情景下适宜分布区的空间变化,我们提出了相应的保护措施。本研究主要包括以下结论:一、中国山茶科物种多样性分布总体呈现出明显的纬度梯度格局,低纬度地区物种多样性较高,向北随着纬度增高而逐渐降低。山茶科物种丰富度的高值区主要集中于福建,广东,广西,海南和贵州南部地区,这些分布区与我国南部山地的分布相一致。采用加权特有指数得到的山茶科特有性分布格局与山茶科丰富度格局略有不同,除了物种丰富度较高的地区外,云南和台湾也具有较高的特有性。山茶科物种特有性较高的分布区与我国南亚热带气候区相吻合,该气候区的水热条件充沛,说明温暖湿润的气候有利于山茶科物种的分化,符合热带生态位保守假说。通过拟合山茶科物种的丰富度和加权特有性,鉴别出山茶科物种特有性分布的热点地区为云南、海南、台湾、广东和广西南部地区,这些地区的山茶科物种特有性远远高于其丰富度,应该重点保护。二、本研究采用的环境因子(气候因子和土壤因子)可以较好的解释山茶科植物的物种丰富度、加权特有性和二者的相对残差格局,其解释率分别达到78.9%、82.1%和67%。两组单独解释变量中,气候因子对山茶科植物的物种丰富度、加权特有性以及加权特有相对残差的变化的解释率比土壤因子高,其中温度变量的解释率要高于水分因子,说明温度是影响山茶科物种地理分布格局的主导因子,尤其是年均温和温度年较差这两个因子对物种多样性分布格局的解释率最高。温暖且稳定的温度有利于山茶科物种的形成和分化,这一点佐证了山茶科的分布区特征具有亚热带性质。三、在不同气候变化情景下,我国山茶科物种多样性的分布呈现出相似的格局,然而随着时间的推进和辐射强迫的增强,较高的物种丰富度分布区表现出不同程度的缩减。我们评估了山茶科物种在两种极端迁移假设下适宜分布区的变化,发现云南、四川盆地、台湾和我国东部沿海地区的山茶科物种受气候变化的影响显著,云南东南和东北地区、台湾、福建和浙江沿海区、四川盆地南缘的山茶科物种在气候变化的影响下大量迁出,而云南西南地区、四川盆地西缘和东北部的山茶科物种的响应方式则表现为迁入;物种丰富度较高的广东、广西、贵州和海南地区的恒有种很多,呈现出较好的稳定性,对气候变化的影响表现不明显,这可能是由于我国南部山区复杂的地形在气候变化情景下仍能为多数山茶科物种提供适宜的分布区。四、基于山茶科物种对气候变化的不同响应,我们提出以下保护措施:(1)在物种丰富度高的南部山区,建立更多高效的自然保护区以保护和加强物种在垂直方向上的迁移;(2)对分布在人类活动频繁的平缓地区的物种,要做好分布区的土地利用规划,并加强分布区周围的管理和居民的生物多样性保护意识;(3)对于生境类型特殊,对气候变化敏感的地区(如石灰岩分布区、岛屿、滨海区),建立植物园和种子库是非常有必要的;(4)对于山茶科分布区北界物种的迁移,除建立生境廊道外,还需要帮助部分迁移能力弱、难定居的物种向高纬度和高海拔地区移动。

【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017

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