欧亚大陆广布物种的谱系地理研究:现状与发展趋势

广布物种的地理分布范围涉及欧亚大陆地区,主要分为4种模式:全球分布模式、全北区分布模式、欧亚大陆中高纬度分布模式以及欧亚大陆中低纬度分布模式.通过比较近年来欧亚大陆广布种的谱系地理学的研究结果,总结得出三种谱系地理格局:(ⅰ)"单一组分"格局;(ⅱ)"东-西组分"格局;(ⅲ)"边域组分"格局.本研究分析了欧亚大陆广布种的谱系地理格局形成的成因,主要包括以下三个方面:(ⅰ)物种本身较强的环境耐受力和扩散能力,以及受到人类的贸易、运输、驯养活动的影响;(ⅱ)东-西相异的更新世冰期气候和内陆干旱带来的影响:欧洲在冰期期间大部分区域被冰盖覆盖,物种退到避难所,间冰期物种从避难所向适宜生存的区域扩张,扩张时间大致在末次冰盛期后;亚洲大部分地区的冰期气候相对较为温和,尤其是亚洲东部并没有被大范围冰川覆盖,冰期对这些地区生物的分布格局影响相对较小;此外,由于更新世青藏高原的快速隆升及亚洲夏季风的增强,促进了欧亚大陆内陆干旱带的形成,从而起到长期生态隔离的作用;(ⅲ)边域种化的影响:种群扩散至分布边缘新环境,由于地理或新环境隔离,遗传漂变在小的隔离种群中固定下来,种群间产生遗传分化.通过分析欧亚大陆广布物种在相同地理、地质历史事件下的应对机制的独特性与一致性规律,有助于深入了解广布种在欧亚大陆的地理种群演化及种系发生的形成机制,能够更好地总结、完善整个欧亚大陆生物物种的谱系地理格局的多样性和普遍规律.最后,从大规模核基因组标记的应用和基于物种的生活史特征的预测谱系地理学两个方面对欧亚大陆广布物种的谱系地理学研究提出了展望.     

云南植物区系的起源与演化

云南是生物多样性高度富集的地区,其植物种类占中国植物种类的一半以上,几乎包含了欧亚大陆的各种主要植被类型,其错综复杂的生物区系是如何形成与演化的,这个基本问题目前尚未得到解决。本文结合云南的历史地质事件,从植物区系地理学研究上对云南植物区系的起源与演化研究进行了介绍。研究发现,云南植物区系具有一个远古的热带起源背景,在第三纪热带、亚热带性质的东亚植物区系基础上,随着喜马拉雅的隆升,世界性和北温带植物区系成分在北部地区渗透、迅速形成大量物种,使北部地区演化成为现今以世界性和北温带分布的科、属占优势的温带植物区系;在南部地区,因印度支那地质板块向东南亚逃逸,热带亚洲成分渗透、发展,演化成为以热带亚洲成分为主的热带植物区系;云南中部地区第三纪东亚植物区系成分有更多的保持与承袭。对云南南部、中部和北部植物区系系统发育关系(系统发育结构和β多样性格局)的研究支持了植物区系地理学上的推论。此外,思茅-兰坪(印度支那)地质板块自晚始新世以来发生顺时针旋转可能导致了云南西北部与云南东南部一些物种对应分布格局的形成;云南南部与东南部热带地区的植物区系可能因具有不同的地质背景和演化历程而发生了显著的生物地理分异。在晚第三纪各地质事件的影响下,云南植物区系在一个热带、亚热带性质的第三纪东亚植物区系基础上发生了歧化,演化成为现今的南-北、东-西生物地理分异明显的植物区系。     

中国-日本植物区系中的谱系地理间断及其形成机制

中国-日本植物区系极高的物种多样性是由多样的地形和气候条件、复杂的地质气候历史和海平面变化共同作用形成的。在揭示物种多样性形成和分化的驱动力时,谱系地理学是一个有效的手段。以往的谱系地理研究表明谱系地理间断,即不同基因谱系间的间断普遍存在。由西向东,7个普遍存在的谱系地理间断位置位于湄公河-怒江分水岭、田中-楷永线、四川盆地、105°E附近、第二三阶梯分界线、华北地区以及东海和朝鲜海峡。这些谱系地理间断的形成可归因于历史因素和生态因素,往往由地理隔离和环境隔离共同起作用。历史因素是地质事件和气候变化,主要包括青藏高原隆起,亚洲季风和内陆干旱的形成与增强,干旱带的重新增强以及第四纪的气候波动和海平面变化。生态因素是适应性分化,即不同环境中不同选择压力下形成的分化,适应性分化可阻碍不同种群间的基因流,形成谱系地理间断。不过,同一谱系地理间断并不是在所有植物中共享,因为不同植物有不同的生物学特性,主要是扩散能力不同。最后,该文从分化时间的准确估计、地理隔离和环境隔离的相对贡献率以及比较谱系地理学的应用3个方面对未来谱系地理间断研究的发展趋势进行了展望。     

鸟类分子系统地理学研究进展

分子系统地理学是当代生物地理学的重要分支,是以分子生物学方法重建种内和种上水平的系统发育关系,阐释进化历史,并通过分析近缘生物类群的系统发育关系与其空间和时间分布格局间的相关性构建生物区系历史的研究,是分子生物学与生物地理学结合的产物。中性进化学说和溯祖理论分析的建立,以及线粒体DNA和微卫星标记等分子遗传标记的应用,为分子系统地理学研究的开展提供了理论和实践基础。近年来,分子系统地理方法在鸟类学研究中的应用揭示了许多不同于传统认知的发现,为准确而深入的了解鸟类分子系统地理格局的差异和不同类群的起源中心提供了新颖的证据。目前的研究多从隔离分化说和扩散说的角度对鸟类分子系统地理格局的成因进行分析,而迁徙行为不同对鸟类系统地理格局的影响为成因的解释提供了新的角度。结合区域特点的比较分子系统地理研究,在更广泛的地域和更多类群中开展研究是我国鸟类分子系统地理研究的方向。此外,展望了第二代测序技术对分子生态生物地理研究具有的潜在促进作用。     

生物地理学的新认识及其方法在多样性保护中的应用

近年来,众多分子证据和古生物学证据的出现促进了对生物地理学领域一些关键问题(如,扩散和隔离)的理解,并达成了较为统一的认识:1)扩散和隔离都是解释生物地理学格局的重要假说,并可能同时影响了生物的分布格局;2)历史生物地理学和生态生物地理学不是截然割裂的,两者结合起来有助于从不同层次上理解生物地理和生物多样性格局;3)不同的生物地理学研究方法应相互补充以揭示复杂的生物地理过程。学科思想的演变也使得生物地理学研究内容发生变化,本文还综述了当今生物地理学所关注的科学问题,并重点论述了生物地理学方法在生物多样性保护中的应用。     

东亚第三纪孑遗植物的亲缘地理学:现状与趋势

通过分析比较近年来东亚第三纪孑遗植物的种群遗传学与亲缘地理学的研究结果,总结了它们的谱系地理格局式样,分析了其形成的共同地史或气候成因,并对未来的研究提出了展望。东亚孑遗植物的谱系地理式样主要表现为以下4个方面:(1)中新世中期至晚期的气候变冷变干驱使孑遗植物发生了近期的物种形成,而上新世末以及更新世的气候变化则促进了它们的种内谱系分化、遗传多样性形成以及种群的收缩与扩张,种群的收缩与扩张导致部分类群形成地理谱系"缝合带"。(2)由于不同的植物类群具有不同的生态位需求以及生物学特点,更新世冰期暴露的东海陆桥对中国–日本间断分布的孑遗植物具有不同的"过滤"与"廊道"效应,从而导致其呈现不同的遗传隔离式样。(3)上新世末青藏高原的快速隆升以及上新世末/更新世初东亚季风气候的加强可能是多个亚热带地区分布的孑遗植物沿四川盆地附近发生东西谱系分化的根本原因,也是西北干旱带分布的孑遗植物发生东西谱系分化的驱动因素。(4)自晚中新世以来的全球气候变冷变干驱使部分第三纪孑遗植物在更新世以前就已经从中国大陆或日本本岛迁入台湾,并发生隔离分化,形成了新的物种或地理谱系。总之,历史与当代的地理以及环境共同影响了东亚第三纪孑遗植物的地理分布、遗传多样性、谱系分化以及物种形成。最后,我们强调了目前由单位点的简单分子钟模型的运用造成的研究不足,并对未来的研究提出了展望,即基因组数据和生物地理模型的使用以及群落水平的整合亲缘地理学研究是未来的研究方向。     

中国动物地理亚区繁殖鸟类地理分布格局与时空变化

以中国动物地理亚区统计了1976年郑作新出版的《中国鸟类分布名录》和2005年郑光美主编出版的《中国鸟类分类与分布名录》中繁殖鸟类的分布数据,结果显示:在1976年前,中国鸟类丰富度最高的动物地理亚区为西南山地亚区,其次为滇南山地亚区,而以羌塘高原亚区鸟类物种丰富度最低,黄淮平原亚区次差。2005年,鸟类丰富度最高、次高及最低的亚区与1976年相同,次差的亚区为台湾亚区。自1976年至2005年,鸟类物种丰富度在不同亚区出现明显的增加,平均每个亚区分布物种数由1976年的232种增至2005年的281种,而且具有很大的相关性;其中滇南山地亚区增加种类最多,而羌塘高原亚区和东部草原亚区增加的幅度最大;在海南岛和台湾亚区则变化较小。这些可能是由于物种在不同亚区间存在的可能扩散通道和岛屿型稳定气候及地理隔离限制了物种与其它亚区间的扩散等造成的。这些变化不仅与Leietal.(2007)提出的"地理隔离"假设结论比较一致,与雷富民等(2006)提出的西南山地-横断山区为中国鸟类特有种物种多样性中心和西南山地为物种分化中心等观点一致,而且进一步显示西南山地亚区鸟类物种有向滇南山地亚区扩散的现象,并且依然在持续中。用聚类...     

宏生态尺度上景观破碎化对物种丰富度的影响

生物多样性的地理格局及其形成机制是宏生态学与生物地理学的研究热点。大量研究表明,景观尺度上的生境破碎化对物种多样性的分布格局具有重要作用,但目前尚不清楚这种作用是否足以在宏生态尺度上对生物多样性地理格局产生显著影响。利用中国大陆鸟类和哺乳动物的物种分布数据,在100 km×100 km网格的基础上生成了这两个类群生物的物种丰富度地理格局,进一步利用普通最小二乘法模型和空间自回归模型研究了物种丰富度与气候、生境异质性、景观破碎化的相关关系。结果表明,景观破碎化因子与鸟类和哺乳动物的物种丰富度都具有显著的关联关系,其方差贡献率可达约30%—50%(非空间模型)和60%—80%(空间模型),略低于或接近于气候和生境异质性因子。方差分解结果显示,景观破碎化因子与气候和生境异质性因子的方差贡献率的重叠部分达20%—40%。相对鸟类而言,景观破碎化对哺乳动物物种丰富度的地理格局具有更高的解释率。     

基于GIS的中国画眉科鸟类地理分布格局研究

在广泛搜集、系统整理资料基础上,建立数据库,运用GIS(Geographic Information System)技术分析了中国画眉科鸟类的地理分布格局,并进行鸟类分布相似率比较及以画眉科鸟类为对象进一步探讨中国动物地理区划单元之间的相互关系。结果显示中国画眉科鸟类130种,分属26属,水平分布上具不均性,在动物地理区上表现为西南山地亚区分布最多(114种),其次是滇南山地亚区(94种);有2个物种多样性分布中心,即横断山中心和滇南山地中心。对于鸟类分布相似率,古北界各区、亚区之间的相似率波动较大;而东洋界各区、亚区之间相似率波动较小。中国各动物地理亚区相互关系聚类结果基本为古北界、东洋界各处一个大枝。     

基于鸟类特有种亚种分化的保护优先性

我们以中国鸟类特有种为代表,基于鸟类物种分化程度来探讨多样性保护优先区。本文参照105种中国特有鸟种的分化等级来制作物种地理分布图。依据生物种的概念,给单型种赋值“1”,对具有n各亚种分化的物种赋值“n”。利用GIS叠加与制图功能对物种的分布做图以反映不同区域的物种分化等级。结果发现分布中心赋值很高并以同心圆形式向周边递减,反映了物种在中国西南部横断山区至秦岭高度分化的地理格局,并由此向外递减。作为全球25个生物多样性热点之一的横断山区,可能不仅是物种种级而且是种下级多样性的热点。因此,该地区的多样性保护优先性,不仅要考虑目前物种多样性分布的格局而且要考虑其未来发展     

鸟类学研究:过去二十年的回顾和对中国未来发展的建议

为了解中国鸟类学研究的状况和发展趋势,我们利用在线文献数据库(Web of Science)检索了1991-2010年间发表的与鸟类有关的文献,对中国和其他国家的鸟类学研究论文、研究领域、研究机构等进行了分析和比较。结果发现,中国鸟类学研究发展很快,专业研究人员数量在1991-2010年间增长了近四倍,在国际上发表的研究论文的数量近几年年均增长25%;论文数量占世界的比例已经由1991-2000年的0.46%上升到了2001-2010年期间的1.53%,世界排名由第27位上升至第16位,并且研究领域更加多元化,论文水平不断提高。在鸟类系统发育与演化、合作繁殖和婚配、禽流感、巢寄生等领域的许多成果开始在国际相关领域的高水平刊物上发表,在古鸟类以及雉类和鹤类等濒危鸟类的保护研究方面位居世界前列。但从整体而言,中国鸟类学研究与世界上一些发达国家相比还有很大差距。为此我们对中国鸟类学未来的发展提出了一些建议,包括需要更加关注鸟类的生活史对策、气候变化和城市化对鸟类的影响、鸟类迁徙、濒危物种保护生物学等领域的研究,进一步加强国际交流与合作,规范鸟类研究及数据保存和处理的方法,采取更有效措施加大对青年研究人员的支持力度等。     

中国城市鸟类学研究进展

我国的城市鸟类学起步于20世纪80年代,随着城市化过程的加速,城市鸟类学也有了较快发展。为了全面系统地了解中国城市鸟类学研究的历史、现状与发展趋势,在中国期刊全文数据库中以"城市"和"鸟类"为主题词检索了1950—2015年间发表的文章,筛选获得128篇文章,并对检索结果进行综述。结果显示,城市鸟类学发表文章数量自20世纪80年代起逐渐增加,由1981—1990的年均0.7篇跃升至2011—2015年的年均11.6篇。研究地涉及全国29个省级行政区的57个城市。研究的主要议题包括:城市鸟类的群落结构和分布、影响城市鸟类的主要环境因素和城市鸟类的保护实践。综述发现,不同城市环带位置,城市中不同生境组合会影响城市的鸟类群落结构;不同尺度上的环境因素会对鸟类的分布、繁殖、觅食和生理情况产生多种影响,而城市化是影响这些环境因素的主要驱动力;鸟类栖息地规划以保护城市中自然栖息地,增加其景观连通性促进鸟类保护,鸟类招引技术主要通过补充巢资源和食物资源促进鸟类保护。然而,由于资源限制,有关城市鸟类的长期研究相对较少。并且,已有研究中城市鸟类的生态系统服务也鲜有涉及。为此,对我国城市鸟类学的发展提出了三点展望,城市鸟类学研究应加强城市绿地鸟类招引措施的生态影响研究,进一步发掘城市鸟类的自然体验与环境教育价值,并促进民间爱好者参与长期系统性城市鸟类学调查。     

鸟类群落研究进展

鸟类群落的研究一直是鸟类生态学研究的重要领域,研究内容主要集中在以下几个方面:群落的组成结构、集团结构、生态位与种间关系、动态与演替、群落与栖息地关系以及城市化对鸟类群落影响。群落的组成与结构、动态与演替以及群落与栖息地关系的研究是过去20年间的研究热点,但有关城市化对鸟类群落影响的研究还比较少。本文在总结国内外鸟类群落生态学研究的基础上,重点讨论了目前的研究热点和今后的发展趋势,以期促进我国鸟类群落生态学的研究。     

从生物地理区划到生态功能区划——全球生态区划研究进展

全球生态区划可以为全球和区域的生态系统保护与管理起到关键的空间指引作用,但当前全球生态区划方案存在重视生物地理分布特征而忽视生态系统服务的问题。系统梳理了全球生态区划研究进展,并总结为萌芽、发展和再认识的3个阶段。Bailey和Olson等的两套全球生态区划方案在近40年来使用最为广泛,但两套以生物多样性保护为区划目标的方案均属于生物地理区划范畴。为实现对区域生态安全保障和人地关系协调的全面支持,有必要开展以功能区划为主的全球生态区划研究,进一步完善生态区划理论体系、探索生态区划方法集成、突出生态系统服务权衡并聚焦人地关系动态演化。     

Feather function and the evolution of birds

The ability of feathers to perform many functions either simultaneously or at different times throughout the year or life of a bird is integral to the evolutionary history of birds. Many studies focus on single functions of feathers, but any given feather performs many functions over its lifetime. These functions necessarily interact with each other throughout the evolution and development of birds, so our knowledge of avian evolution is incomplete without understanding the multifunctionality of feathers, and how different functions may act synergistically or antagonistically during natural selection. Here, we review how feather functions interact with avian evolution, with a focus on recent technological and discovery-based advances. By synthesising research into feather functions over hierarchical scales (pattern, arrangement, macrostructure, microstructure, nanostructure, molecules), we aim to provide a broad context for how the adaptability and multifunctionality of feathers have allowed birds to diversify into an astounding array of environments and life-history strategies. We suggest that future research into avian evolution involving feather function should consider multiple aspects of a feather, including multiple functions, seasonal wear and renewal, and ecological or mechanical interactions. With this more holistic view, processes such as the evolution of avian coloration and flight can be understood in a broader and more nuanced context.     

Concepts of classic and modern biogeography: Contribution of Russian entomologists

The main stages and ways of development of insect biogeography in Russia are discussed. Three general research programs (studies of ranges, zones, and regions) are described. The role of the regional approach in biogeography is characterized. Some problems related to studies of insect ranges are evaluated, and the need for creating practical range maps is emphasized. The relationships between the insect distribution patterns and the life zones are discussed. The specific features of zonation in insect biogeography are noted. Special attention is paid to establishing the zones with unified population distribution patterns within a species range. The role of geozoological investigations and opportunities of modern information technologies are characterized relative to evaluation of general patterns of insect assemblage distribution. The problems of regionalization in insect biogeography are discussed. Three main approaches (intuitive, a priori, and a posteriori) are determined. Some advantages of using population and assemblage distribution patterns in regionalization are emphasized. The role and possibilities of insect biogeography studies for in the field of reconstruction of past and long-term forecasting are characterized.     

The New Zealand biota: Historical background and new research

New Zealand's origin as part of Gondwana, the composition of its ancestral biota, its geographic isolation for 80 million years, its tectonic history of changing shorelines and mountain building, and its changing climate, have all influenced the composition and distribution of its plant and animal communities, and thus its ecology and evolutionary biology. Recent DNA-sequencing studies combined with palaeogeographic analysis suggest that an Oligocene marine transgression had a major genetic bottle-neck effect on the biota and, together with recent advances in avian biogeography and paleontology, are leading to new hypotheses on the origin of many bird groups.     

气候变化对鸟类影响的研究进展

气候变化对生物多样性的影响已成为热点问题.本文以鸟类为研究对象,根据鸟类受气候变化影响的最新研究成果,综述了气候变化对鸟类的分布、物候和种群等方面的影响.结果表明,在气候变化影响下,鸟类分布向高纬度或高海拔区移动,速度比以往加快,繁殖地和非繁殖地的分布移动变化并不相同,并且多数分布范围缩小,物候期发生复杂变化,种群数量下降明显.文章还讨论了该领域主要的预测和评估方法,以及进化适应等生物因素对气候变化预测结果的影响,除了以往单一的相关性模型外,目前应用最多的是集成模型,而未来最具发展潜力的是机理模型.进化适应方面的研究近来取得新进展,证实了生物个体积极应对气候变化影响的事实,从而对人为模型预测的准确性带来挑战.文章最后进行了总结和展望,结合国外研究经验和我国实际情况,提出一些建议:由于气候变化的影响及其研究是长期性的,从而对鸟类的历史监测数据提出很高的要求,当前我国急需建立一套长期、全面和可靠的鸟类数据监测系统;此外,人们需要综合评估现有各种预测模型的可靠性,在此基础上探索新的研究方法.     

Evolution in Australasian mangrove forests: multilocus phylogenetic analysis of the Gerygone warblers (Aves: Acanthizidae)

The mangrove forests of Australasia have many endemic bird species but their evolution and radiation in those habitats has been little studied. One genus with several mangrove specialist species is Gerygone (Passeriformes: Acanthizidae). The phylogeny of the Acanthizidae is reasonably well understood but limited taxon sampling for Gerygone has constrained understanding of its evolution and historical biogeography in mangroves. Here we report on a phylogenetic analysis of Gerygone based on comprehensive taxon sampling and a multilocus dataset of thirteen loci spread across the avian genome (eleven nuclear and two mitochondrial loci). Since Gerygone includes three species restricted to Australia's coastal mangrove forests, we particularly sought to understand the biogeography of their evolution in that ecosystem. Analyses of individual loci, as well as of a concatenated dataset drawn from previous molecular studies indicates that the genus as currently defined is not monophyletic, and that the Grey Gerygone (G. cinerea) from New Guinea should be transferred to the genus Acanthiza. The multilocus approach has permitted the nuanced view of the group's evolution into mangrove ecosystems having occurred on multiple occasions, in three non-overlapping time frames, most likely first by the G. magnirostris lineage, and subsequently followed by those of G. tenebrosa and G. levigaster.     

三十年来我国的兽类动物地理学

建国以来,有关兽类区系(名录、区系特征及分布问题)和区划等属于动物地理范畴公开发表的文章(或摘要),包括专著等共有207篇。其中一般区系调查报告最多,有77篇(占37.2％),其次是啮齿类区系调查及专类(某类群,珍贵或经济动物等)调查,而属于动物地理本身的工作或探讨则较少。从各省区情况来看,公开发表著作最多的是黑龙江省（18篇）及广东省（17篇）,其次为甘肃（14篇）,青海（13篇）,云南（12篇）,辽宁（11篇）,陕西（10篇）,其他各省均在10篇以下,湖南省未见1篇（见表1）。