东南亚生物多样性热点地区的形成与演化

东南亚地处热带,生物多样性极为丰富,可分为4个热点地区:印度-缅甸区的中南半岛、巽他区(含马来半岛、婆罗洲、苏门答腊岛)、菲律宾区(菲律宾群岛)、华莱士区(苏拉威西岛、爪哇岛、马鲁古群岛、小巽他群岛等)。中南半岛在泥盆纪便已是欧亚大陆的一部分,在印度板块撞击欧亚大陆之后受挤压而出;巽他区来自于冈瓦纳古陆和澳洲古陆;菲律宾群岛部分来自于劳亚古陆的碎片向南漂移,部分来自于太平洋西南岛弧的向北迁移;华莱士区则是劳亚古陆碎片、太平洋西南岛弧以及澳洲古陆北侧碎片的组合。巽他区地处赤道,常年温湿;菲律宾区、华莱士区、中南半岛则都受到不同程度的季风气候决定的干湿季变动。地质历史和季风气候影响程度的不同,奠定了东南亚4个生物多样性热点地区的雏形。华莱士区保存有大量的早期被子植物原始类群如睡莲目(Nymphaeales)和木兰藤目(Austrobaileyales),是现代被子植物起源地和冰期避难所之一。巽他区(婆罗洲)和中南半岛是亚洲热带植物的现代分布中心和"进化前沿",是整个东南亚地区重要的种源;而华莱士区的爪哇岛和小巽他群岛主要是物种迁入和中转的种库。这样的物种形成历史与迁移格局,塑造了东南亚4个生物多样性热点地区物种多样性水平与地理范围的基本格局。巽他区和印度-缅甸区曾在冰期通过陆桥相连,使得东南亚成为周边植物扩散交汇的一个"十字路口"。但是,人们对东南亚生物多样性热点地区的物种长距离扩散规律及植物地理学分区仍存在分歧;东南亚与邻近生物多样性热点地区如新几内亚岛、西高止山脉-斯里兰卡、中国横断山区的历史联系,还尚待深入解析。利用现代分子生物学技术,覆盖整个东南亚地区进行全域取样开展代表性类群的物种迁移与生物地理学研究,有望进一步揭示东南亚生物多样性热点地区的形成过程与演化趋势。     

物种与物种多样性

本文首先讨论生物物种的科学概念和生物学本质，分析物种客观存在的自然属性和物种概念的局限性，认为物种的生物学属性和物种多样性的科学属性之间有着本质联系。物种多样性研究的实质是研究生物物种的生物学多样性。度量物种多样性程度有多种方法，但物种数目是物种多样性程度最直接、也是最基本的表达，估计物种多样性数目是当前国际上物种多样性研究的核心与热点内容。物种多样性产生的根源是物种形成，物种绝灭速率是维持物种多样性的关键因素。本文简要总结了物种形成与绝灭的基本模式和机制，通过分析生物地理区系与物种多样性研究的密切关系，说明物种的区系成份分析是物种多样性大尺度格局研究的重要内容。     

生物多样性事业需要科学、可操作的物种概念

物种概念(species concept)是生物学家们持续关注的中心问题。物种概念决定物种划分, 而物种划分的合理性关系到生物多样性的研究、保护和可持续利用。本文把现有较流行的物种概念分为6类, 并对它们予以述评后指出: 虽然生物学物种概念、遗传学物种概念、进化物种概念、系统发生物种概念等从不同方面认识了物种的客观真实性和物种的本质, 但在实践中都难以操作。绝大多数物种是由分类学家划分的, 但目前所有的分类学物种概念都包含有不同程度的主观因素, 从而造成物种划分的人为性, 对生物多样性研究造成负面影响。因此, 生物多样性事业需要科学、可操作的物种概念。本文在吸收了生物学物种概念、遗传学物种概念、进化物种概念以及系统发生物种概念等的长处, 也分析了它们的不足和问题的基础上提出一个新的物种概念, 即形态-生物学物种概念。最后, 以芍药属(Paeonia)几个物种的处理为例, 说明这一新的物种概念是可操作的, 划分的物种在形态上区别分明, 易于鉴别。更重要的是, 其结果得到基于25或26个单拷贝或寡拷贝核基因DNA序列所作的系统发生分析的强有力支持。各个物种在系统发生树上形成单系和独立的谱系, 表明其间各自形成独立的基因库, 没有基因交换, 它们独立进化, 有各自的生态位和独立的分布区。因此, 利用这一新的物种概念能够达到预期目标。     

菌物分类学研究中常见的物种概念

物种是生物多样性与分类学研究的基本单元, 物种识别是生物学研究的基本问题之一。物种的划分一直以来都没有一个明确统一的标准, 这使得分类学多少带有主观的色彩, 并经常被看作艺术而不完全是科学的研究。本文简要概述了菌物分类学研究中常见的3个物种概念, 即形态学种、生物学种和系统发育学种的背景和应用现状, 并通过实例讨论了这3个物种概念的特点及应用中存在的问题, 特别是各个物种概念之间的交错, 以期为菌物分类学研究和物种概念探讨提供参考。     

浅析物种概念的演变历史

本文是一篇关于物种概念演变的简述。生物学家用不同的方法或标准划分物种, 就形成了不同的物种概念, 如生物学物种、形态学物种、生态学物种、进化物种、系统发生或支序物种, 或它们的组合, 等等。它们都揭示了物种属性的特定侧面, 都是不同物种客观存在的真实反映, 但都无法令所有人满意。对真核生物来说, 无论它们在形态上的差别有多大, 生殖隔离(不能产生可育的后代)应该是两个群体能否真正分化成不同物种的关键, 这种隔离机制可以是地理的、行为的或其他方式; 而生殖隔离总会伴随着一些形态或遗传上的变化, 虽然这些特征可能与生殖隔离本身并无多大关系, 但往往成为分类学家或分子进化生物学家区分种的依据,对已经灭绝的化石物种来说, 生殖隔离的物种划分方式就无能为力了。如何准确定义一个物种依然充满着矛盾, 因为基于生殖隔离的物种概念不实用, 而实用的物种概念(如形态学物种)又被认为是人为的。     

物种概念及其界定

半世纪以来,物种概念的定义备受关注,不同研究方向的生物学家提出24种不同或至少有分歧的物种概念,根据其不同的物种概念,物种的界定和物种的数量会出现很大的差异。人们普遍认同:物种是进化分离的微居群谱系,但把谱系分离过程中获得的特征如生殖隔离、可鉴定性、单系统发生等视为鉴定物种次级特征却有不同的声音。该文提出统一的物种概念,把谱系进化分离作为物种界定的唯一而又必要的特征,把谱系分离过程中获得的次级特征作为界定谱系分离的证据。鉴于此,物种概念间的分歧就会化解。其一,物种概念化与物种界定明显分开,不再混淆;其二,谱系的次级特征只与物种界定有关,在某种程度上为谱系分离提供证据;第三,若能把合理解释的任何一个特征作为某物种客观存在的证据,这样更多的特征更能确定谱系分离;最后最重要的是,统一物种概念使我们解放思想,扬弃传统的物种界定标准,探求物种界定的新思路。     

宏生态学(Macroecology)及其研究

宏生态学是生态学与其他宏观学科不断交叉和融合后的产物。它以个体、种群和物种的生态特征在大时空尺度上的格局和变化规律为主要研究内容,它比其他生态学更强调归纳和推论,也更依赖数据的积累。近年来,宏生态学在对物种一面积关系进行探讨的基础上,对生物类群间的物种数量的协同变化以及物种和高级分类单元间的关系等进行了新的研究;宏生态学试图将有机论和个体论结合来探讨和总结群落结构中的物种组成规律;并对物种多度和分布格局间的关系从生态位和异质种群角度进行新的解释;个体大小频次分布规律是宏生态学一重要内容,对其深入研究和探讨已与物种多度、能量、分布面积、历史起源等多方面特征相结合,并得到一些普遍性规律;最后,宏生态学还探讨物种在地理区域上的普遍性的分布模式,并对其假说进行检验和探讨。宏生态学在中国还处于刚起步阶段,但中国具有资源的优势,并具有一定的数据积累,将在宏生态学研究中发挥越来越重要的作用。     

The median means of species concepts and species delimitation

半世纪以来,物种概念的定义备受关注,不同研究方向的生物学家提出24种不同或至少有分歧的物种概念,根据其不同的物种概念,物种的界定和物种的数量会出现很大的差异.人们普遍认同:物种是进化分离的微居群谱系,但把谱系分离过程中获得的特征如生殖隔离、可鉴定性、单系统发生等视为鉴定物种次级特征却有不同的声音.该文提出统一的物种概念,把谱系进化分离作为物种界定的唯一而又必要的特征,把谱系分离过程中获得的次级特征作为界定谱系分离的证据.鉴于此,物种概念间的分歧就会化解.其一,物种概念化与物种界定明显分开,不再混淆;其二,谱系的次级特征只与物种界定有关,在某种程度上为谱系分离提供证据;第三,若能把合理解释的任何一个特征作为某物种客观存在的证据,这样更多的特征更能确定谱系分离;最后最重要的是,统一物种概念使我们解放思想,扬弃传统的物种界定标准,探求物种界定的新思路.     

秩——丰盛度分布是热带蛾类集合判别的有用工具吗?

制图并分析秩——丰盛度分布(RADs)是描述物种集合特征的有效方法。研究一直认为,来自不同生境的RADs秩——丰盛度分布倾向于符合不同的模型,如对数序列分布或对数正态分布。我们用从婆罗洲北部收集的63套尺蠖蛾样本数据,给这个想法一个严格的检验。通过对数序列分布和对数正态分布间的二项分布比较及外加另外三个生态位-空间分隔分布的模型间多项分布比较,发现生境干扰或海拔均无法显著地预测最适合的RAD模型。另一方面,样本多样性和在较小程度上的样本大小(个体数)与RAD模型显著相关。我们的结论是,尽管RAD模型拟合有许多其它的有趣应用,但在根据生境类型来判别物种集合方面是无效的。     

评世界保护联盟新的物种受威胁分类系统草案

为了进一步了解物种受威胁的情况和发展,以加强物种保护工作,世界保护联盟制定了一个新的物种受威胁分类系统草案,把物种受威胁的程度分为９个级别,即绝灭种、野生状态下的绝灭种、极危种、濒危种、渐危种、敏感种、安全的／危险性小的种、不充分了解的种和未估价的种。本文对这个分类系统草案作了简略的评介。     

生物学物种概念在化石物种鉴定中的应用问题北大核心CSCD

物种概念是生物学的核心问题,而在化石鉴定中的应用存在诸多困难和分歧。本文介绍生物学物种概念在古生物学研究中的优点、难点与必要性。近年来,生物学物种概念已被古生物学家们广泛接受,居群和种内变异的重要性越来越受到重视。文章以二叠纪牙形类和腕足类化石种等为例,探讨如何在厘定物种、建立新种和使用亚种概念时,运用生物学物种概念及其延伸出来的各个标准。文章还讨论生物学物种在不同门类中的适用情况。认为在后生动物中,生物学物种可以得到较好的验证,在化石鉴定中,要尽量识别每一个种的发育序列和充分考虑种内变异,这样鉴定的化石种具有较高的地层对比价值,应当尽量避免仅仅根据个别标本的形态特征鉴定化石物种。     

“整合物种概念”和“分化路上的物种”

已有的各个物种概念对物种的认识类似盲人摸象, 只包含了物种的某一个方面; 而一个分化后期的成熟物种应涵盖了所有的物种概念。但是, 尚未到达分化后期的物种往往又已开始新一轮的物种分化; 自然中存在的多数“物种”处于分化路上。这种循环往复连续分化产生的物种, 存在种间生殖隔离不彻底、基因流频繁发生、网状进化突出等现象。此外, 对于不同的物种对, 最早开始分化的基因以及不同物种概念所要求的条件的分化顺序不是统一的, 而是随机的。定义一个适合所有“分化路上的物种”概念存在较大困难。但是, 应采用尽可能多的物种概念来界定分化路上的物种、发表新种和进行分类处理; 也应承认种间可能广泛存在不完全的生殖隔离和有限的基因流, 即有不属于两个物种群体的杂交或回交个体的存在。这样划分的物种比只依据一个物种概念认定的物种具有更高的客观性和科学性。     

从天择到人择:在华莱士的肩膀上看地球的未来

1858年7月,华莱士与达尔文联署发表了演化论,但生物学家提到华莱士,总是想到“华莱士线”。演化论就像是生物学的曙光,“唯独依据演化论才能理解生物学”。演化的路径建立在基因上,“自然选择”(naturalselection;本文简称之为“天择”)决定哪些类型的基因组可以持续行进在演化的路上。地球上环境的差异是促成物种形成的条件之一,在诠释演化论上,华莱士主张地理隔离与地质大灾变是变种与新物种形成的两大压力,他的动物地理区之分布的看法,在诠释物种在天择演化上更具说服力。然而,人类活动已大幅改变环境,许多物种因人类活动而灭绝。并且,“人择”(anthropogenic selection)对生命演化已产生作用力。在人择压力下,有些物种出现了另一途径的演化方向。生命的天择过程已经有37亿年的历史,而人类世(Anthropocene)的到来开启了一个新地质时代。当自然环境在人类的干预下发生非自然的变化时,天择是否还能唯一主导生命的演化?还是人择也参与生命的演化?如果人类把地球上生命的演化方向掌握在手里,生物多样性与生态系统的可持续性与服务会变成什么模样?结合华莱士提出的天择演化理论,在人类世,...     

塔里木河下游植物群落的物种数量变化与生态系统动态研究

物种多样性是指物种及其集合体的生物学多样性。物种多样性研究的核心是物种的数量变化和物种的生物学多样性程度。本文根据野外采集的数据 ,运用Simpson指数、McIn tosh指数以及Margalef指数 ,对塔里木河下游英苏、阿布达勒、喀尔达依、阿拉干、依干不及麻等地区的物种多样性指数分别进行了计算 ,并根据计算得到的生物多样性指数探讨了干旱区退化生态系统的物种多样性以及在干旱区物种多样性与生态系统稳定性之间的关系。结果表明 ,塔里木河下游从英苏至依干不及麻 ,Simpson多样性指数的变化范围为 0 82～ 0 2 6 ,McIn tosh均匀度指数的变化范围为 0 6 0～ 0 1 8,Margalef丰富度指数的变化范围为 1 4 7～ 0 38,物种数的变化范围是 9～ 2。分析表明塔里木河下游生态系统退化十分严重 ,并据此讨论了塔里木河下游生态系统退化的特征、演替动态及稳定性     

陕西子午岭植物群落演替过程中物种多样性变化与环境解释

采用空间代替时间的方法研究了黄土高原子午岭植物群落自然演替过程中不同层α物种多样性的变化规律,并通过CCA分析了物种多样性与环境间的关系。结果表明:(1)随演替的进展,草本层物种丰富度、均匀度及物种多样性均逐渐降低(P0.05);灌木层物种的丰富度与物种多样性均呈现相似的"J"形变化趋势,而均匀度(虎榛子(Ostryopsis davidiana)群落除外)差异不显著(P0.05);乔木层物种丰富度、均匀度以及物种多样性差异均不显著(P0.05);群落总体物种丰富度随演替进展呈现明显的单峰模型,与中期物种丰富度假说一致。(2)林冠郁闭度是影响草本层和灌木层物种组成的主要环境因子(P0.01),其次为土壤养分和坡位;而坡位对乔木层物种组成的影响极显著(P0.01),这可能与乔木树种的更新差异有关。(3)群落演替是物种扩散和环境筛综合作用的过程,物种对演替过程中变化光照资源的响应差异可能是该区不同层物种多样性变化的主要原因。     

论物种的客观真实性

关于物种的概念和本质的争论由来已久。大多数学者认为种是自然界客观存在的真实单位,是形态上和生殖上间断的群体体系,与种内连续的群体体系——宗,有着本质的区别。少数学者则认为种是主观意识的产物,是为了分类的目的而任意确定的人为的分类阶元,与宗只有程度的不同而无本质的区别;只有个体才是客观真实的单位。以形态标准为主的分类学种概念和以生殖隔离为标准的生物学种概念只能说代表了自然界有机体类群不连续性的两个不尽相符,但部分一致的侧面,而不能说就是客观物种的反映。自然界的生命有机体有两重性。它们既不是一群乱七八糟的乌合之众,也不是秩然不紊的鳞次栉比,而是以群体的组织形式适应于各自分布区内的生态位,在表型和基因型的变异式样上具有一定规律的遗传多样性。物种的客观本质也有两重性。物种作为有机体组合的单位既存在又不存在。说物种客观存在是因为按形态或生殖的不连续性标准划分的“种”在自然界具有一定的普遍性;说物种并非客观存在是因为至今还没有一个能把所有的生命有机体都划分成统一的生物学单位的不连续性标准。     

物种丰富度垂直分布格局及影响机制

物种丰富度分布格局是一定地域内物种丰富度沿三维空间的立体分布,包括物种丰富度在经度、纬度和垂直梯度(海拔高度和海水深度)三个维度上的空间分异。近年来物种多样性的垂直分布格局与机制研究得到了生物地理学家和生态学家的重视。物种丰富度的垂直分布格局存在多种类型,但随海拔增加而物种数减少的单调递减模型和中海拔物种丰富度最高的单峰模型较为常见。目前在机制研究中验证较多的是气候稳定性、生物因子(种间相互作用)、能量、生境异质性、干扰、进化时间、物种分化速率、面积、中域效应(mid-domain effect)、生态位保守性(niche conservatism)等假说和机制。物种丰富度的分布格局是多方面因素综合作用的结果;由于地理、地形、气候、地质演化历史、物种库和进化历史、物种分化速率、干扰等差异,在不同地区存在着特别的物种丰富度空间分布格局和机制;处于同一地区的不同类群的物种也因进化扩散历史和生态适应能力不同而呈现多样化的分布格局。因此,对不同地区和类群的物种丰富度格局和机制进行研究应具体分析后才能得到可信结论。     

植物群落物种多样性研究综述

物种多样性是生物多样性在物种水平上的表现形式 ,包括两方面的含义 ,一是指一定区域内物种的总和 ,主要从分类学、系统学和生物地理学角度对一个区域内物种的状况进行研究 ,也称区域物种多样性 ;二是指生态学方面物种分布的均匀程度 ,常常是从群落组织水平上进行研究 ,也称为生态多样性或群落多样性[1] 。本文所涉及物种多样性即为群落组织水平上的物种多样性。植物群落物种多样性的研究是其它多样性 (遗传多样性、生态系统多样性等 )的基础 ,有大量的研究成果相继报道 ,也有一些综述对植物群落物种多样性某一领域的研究进行总结。Ｍａｇｕ…     

物种受威胁状况评估:研究进展与中国的案例

评估物种濒危等级,确定物种保护优先序,是生物多样性保护的一项重要工作。通过不断的修订,IUCN红色名录濒危等级标准已经趋于完善。但是,目前人们还在探索在无法获得物种的种群数量、生境、生活史数据时,如何寻找替代指标评估物种濒危等级。我们综述了国内外物种濒危状况研究的进展,提出了结合物种分布区、生活史、生态功能、人为干扰和特殊利用价值的评估物种受威胁状况的方法,并以此方法评估了中国陆生脊椎动物的生存状况。结果表明,列入灭绝级的物种有5个,功能性灭绝级的物种有30个,濒危级的物种有343个,受胁级的物种有459个,关注级的物种有439个,无危级的物种有1,032个。     

虚拟物种的基本原理及其在物种分布模型评估中的应用

物种分布模型是建立在物种出现或缺失数据的基础上,但可获得的真实分布数据存在着各种各样的缺点(如:物种识别错误、坐标错误、抽样偏差、数据缺失等),影响着物种分布模型的预测性能、稳定性及应用,因此使用物种真实分布数据评估物种分布模型将带来很大的不确定性。为避免这种不确定性,越来越多的研究使用虚拟物种来评价物种分布模型的性能,评估新方法的优劣。虚拟物种是一种建立在真实(或虚拟)地理信息系统下人工生命,是简化和抽象的物种,它通过模拟物种对环境变量的响应关系,评估物种在不同环境变量下的出现概率,人为地给出虚拟的物种分布数据。虚拟物种具有数据容易获得、数据质量可控、避免过度模拟等优势,目前它被广泛用于评估物种特性、抽样偏差、地理信息、出现/缺失标准等对物种分布模型性能的影响。虚拟物种是大尺度研究中不可或缺的重要工具,有利于解决真实数据未能解决的科学问题。常用的构成算法有求和法、求积法和综合法,但这些方法可能存在补偿效应,扩大了物种的分布范围。考虑到虚拟物种的不足,提出了未来虚拟物种可能的发展方向(避免过度脱离真实,完善虚拟物种的构成算法,构建虚拟的模式生物、群落及生态系统等)。为帮助研究者快速构建虚拟物种,基于R环境开发了一个虚拟物种构成软件包(SDMvspecies)。虚拟物种可以与真实物种相结合,通过改进模型的构成方法,有利于解决一些真实数据未能解决的问题;虚拟物种的应用也将导致一些新理论的产生,有利于更好地理解生态学原理。