四照花物种分布格局模拟及冰期避难所推测

气候是影响物种多样性的重要自然因素,同时也影响生物的生长发育及其分布。该文以广泛分布于中国的观花植物四照花为研究对象,通过植物标本库查询和野外实地调查确定四照花在中国的分布情况,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件模拟四照花的历史分布格局、当前分布格局及未来的分布趋势,计算不同时期物种分布面积的变化并分析物种分布变化产生的原因。研究结果显示:四照花当前的分布主要受降水量变异系数、最冷月份最低温、最冷季节平均温度和温度季节变化4个生物气候因子影响。此外,基于四照花在末次盛冰期、全新世中期和当前的分布格局的变化推测:冰期来临时,中西部的大巴山地区和东部天目山地区是四照花潜在分布的核心区,为四照花的冰期避难所。     

高寒草原优势种紫花针茅叶片解剖结构对青藏高原高寒干旱环境适应性分析

随着气候变暖, 高寒草原分布面积逐步增加, 高寒草原植物如何适应高寒干旱环境的研究还比较缺乏。该研究通过分析高寒草原优势种紫花针茅(Stipa purpurea)不同地理种群叶片解剖结构特征差异及其与气候因子的相关性, 阐明紫花针茅叶片适应高寒环境的策略, 为理解高寒植物对高寒干旱胁迫环境的适应机制提供科学依据。在青藏高原不同地理位置选择8个紫花针茅种群, 选择成熟健康叶片用卡诺氏固定液固定, 将固定好的叶片带回实验室进行石蜡切片和染色, 用显微镜观察叶片结构, 并用数码相机拍摄, 然后用软件Image-pro plus 6对叶片结构进行测量。结果显示: 紫花针茅叶片普遍具有较厚的角质层, 可减少水分散失和抵御较强的辐射; 不同地理种群紫花针茅叶片解剖结构在厚壁细胞厚度、叶片厚度、导管直径、主脉导管腔面积/主脉维管束面积和维管束面积/叶横切面积等特征上存在较大差异, 以适应不同区域的生境。Pearson相关性和聚类分析结果表明紫花针茅叶片解剖结构与气候因子密切相关; 主成分和冗余分析结果表明在干旱区域紫花针茅叶片解剖结构主要受到蒸发量的影响, 而在相对湿润区域紫花针茅叶片解剖结构主要受生长季降水量、湿润系数和年降水量/年蒸发量影响。综上所述, 紫花针茅通过增加厚壁细胞减少水分散失, 同时增加导管直径、主脉导管面积/主脉维管束面积和维管束面积/叶横切面积等输水组织面积适应高寒干旱气候。     

非生长季降水对青藏高原高寒草甸优势种生物量稳定性的影响

受全球气候变化的影响,青藏高原在过去的几十年间整体上呈现暖湿化的趋势,相比于年际之间温度和降水的变化外,生长季和非生长季气候变化模式的差异可能会对生态系统产生更重要的影响,但相关的研究尚不充分。以青藏高原东部的高寒草甸为研究对象,基于2001年至2017年17年的野外观测数据,包括优势植物紫花针茅的高度、多度以及生物量、次优势物种洽草的生物量,结合生长季和非生长季平均温度和降水量的变化,通过线性回归以及结构方程模型,探究生长季/非生长季不对称气候变化对于青藏高原高寒草甸优势物种生物量稳定性的影响。研究结果表明：1)青藏高原东部年均温和年降水在过去的17年间显著增加,呈现暖湿化的趋势,但是非生长的降水却变化不明显;2)紫花针茅的高度、多度以及生物量在过去17年没有显著的趋势,但是洽草的生物量稳定性显著减少;3)非生长降水结合紫花针茅的高度、多度以及洽草的生物量稳定性促进了紫花针茅的生物量稳定性。研究结果可以为青藏高原高寒草甸在未来气候变化的背景下合理保护与利用提供科学依据。     

不同居群紫花针茅响应干旱胁迫的生理和分子差异分析（英文）

紫花针茅(Stipa purpurea)在青藏高原沿广阔的降水梯度分布。长期的适应过程中,不同地域的紫花针茅可能对干旱具有不同的响应方式。本研究以两个居群的紫花针茅为材料,对干旱胁迫14天和随后的复水过程中各自的生理和分子水平的变化差异进行研究。结果发现两个居群的紫花针茅在植株死亡率、叶片相对含水量、叶绿素荧光、活性氧积累、脯氨酸含量、抗氧化酶活性和抗旱相关基因表达量的变化等方面都有明显差异;且复水后各项指标的恢复水平也不相同。分析表明来自降水较少的普兰地区的紫花针茅的后代与来自降水较多的措勤地区的相比表现出更强的耐旱性,说明不同居群的紫花针茅对干旱的响应差异可能是遗传性。本研究有助于认识紫花针茅在环境中的适应和进化,以及对气候变化的响应。     

藏北高原自东向西样带典型植物群落中矮嵩草与紫花针茅小尺度空间格局变化

植物群落中物种的小尺度空间格局,如聚集、随机和扩散分布,因环境条件而改变,反映了植物在不同环境条件下的生态适应策略。藏北高原区自东向西逐渐由亚寒带半湿润区向温带干旱区过渡,群落内物种多样性和物种组成发生了极大的改变。2012年7—8月份,在藏北高原自东向西选择了8个不同地区的典型草原植物群落进行样方调查,分析了植物群落物种组成、物种多样性以及矮嵩草(Kobresia humilis)和紫花针茅(Stipa purpurea)两个种群的小尺度空间格局。结果显示:物种丰富度和矮嵩草的相对盖度均与年均降水量呈显著正相关;自东向西,矮嵩草种群则由扩散向随机格局转变,而紫花针茅种群由随机向扩散转变;在年均降水量最低的地区两个种群之间呈空间隔离关系。矮嵩草和紫花针茅种内及种间小尺度空间格局变化是在藏北高原自东向西样带梯度上影响两者共存的重要机制。     

青藏高原及其周边地区高山植物谱系地理学研究进展

青藏高原及其周边地区是世界上高山植物最丰富的地区,通过谱系地理学研究可以探讨高山植物演化历史与高原隆升和第四纪冰期的关系。根据对已经报道的36种高山植物的谱系地理分析,其谱系地理模式主要表现为:一、冰期退却到高原边缘的避难所,冰后期回迁到高原面;二、地理隔离造成冰期存在多处避难所(含微型避难所),冰后期发生局域性扩张。青藏高原在晚第三纪的快速隆升促进了物种的分化和成种,而第四纪冰期更是加剧了物种的快速分化,高原隆升和第四纪周期性气候波动是形成青藏高原高山植物现代谱系地理格局的主要原因。横断山脉地区作为第四纪冰期高山植物的主要避难所,在进化生物学和保护生物学方面具有重要启示。最后在物种选择、采样策略、基因片段选择和研究方法等4个方面提出青藏高原地区谱系地理学的研究方向。     

放牧对藏北紫花针茅高寒草原植物群落特征的影响

基于放牧试验,研究了不同放牧强度下藏北地区紫花针茅(Stipa purpurea)高寒草原植物群落特征的变化规律。结果表明,随着放牧强度的增强,植物群落盖度、地上生物量均呈现显著降低的趋势;紫花针茅等禾草类植物的重要值逐渐降低,莎草类中青藏苔草(Carex moorcroftii)、牲畜不喜食的杂类草及有毒有害植物均有增加的趋势;如果持续过度放牧,植物群落表现出由紫花针茅等禾草为建群种的草地型向青藏苔草(Carex moorcroftii)、杂类草(Herbarum variarum)草地型过度的趋势;在中度放牧强度下,紫花针茅高寒草原α物种多样性达到最高水平,而继续增强放牧强度,则造成各项指标的迅速降低。     

青海高原紫花针茅草原群落数量分类与排序

紫花针茅草原是青藏高原高寒草原中分布面积最大、最重要的群落类型。该文选择青海高原典型紫花针茅草原为研究对象,在大量群落学调查的基础上,采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)等多元数量分析方法研究了青海高原紫花针茅草原群落的数量分类。结果显示:(1)所调查的紫花针茅草原是物种组成相对较简单、菊科和禾本科植物最多、北温带分布的属为主体的草原群落。(2)青海高原紫花针茅草原的90条样带可划分为8个群丛类型:紫花针茅+川青早熟禾群丛、紫花针茅+矮嵩草群丛、紫花针茅+多枝黄芪群丛、紫花针茅+高山嵩草群丛、紫花针茅+二裂委陵菜群丛、紫花针茅+沙生凤毛菊群丛、紫花针茅+弱小火绒草群丛、紫花针茅+梭罗草群丛。(3)影响青海高原紫花针茅草原群丛分布的主要环境因子是空间因子(海拔、经度、纬度)和热量因子(温度),其次是湿润度、降雨量等水分因子。(4)对于紫花针茅草原群落内部的群丛划分,CCA可以补充矫正TWINSPAN等级分划,使分类结果更符合实际生态意义,更清晰地反映群丛类型与环境梯度之间的关系。     

长江源区紫花针茅草原群落数量分类与排序

选择长江源地区典型的紫花针茅草原作为研究对象,以大量的群落学样方调查为基础,采用TWINS-PAN、DCA、物种多样性,相关分析等多元数量分析方法,系统研究了紫花针茅草原的群落特征、物种多样性、群落与环境因子的关系.结果表明：(1)所调查的紫花针茅草原是物种组成相对简单、菊科和禾本科植物最多、北温带分布属为主体的草原群落;(2)长江源区紫花针茅草原群落可划分为四个群丛类型：紫花针茅＋密丛棘豆群丛,紫花针茅＋梭罗草群丛,紫花针茅＋伊凡苔草群丛,紫花针茅＋弱小火绒草群丛;(3)影响群丛分布的主要环境因子首先是海拔、经纬度等空间因子,其次是湿润度、降雨量等水分因子的影响;(4)紫花针茅＋伊凡苔草群丛的物种多样性是研究区四个群丛中最高的.Simpson指数和均匀度指数受海拔、经纬度、平均降雨量、均湿润度等环境因子影响显著.该研究揭示了紫花针茅草原群落的内在规律.     

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.     

中国大陆第四纪冰期潜在植物避难所研究进展

研究第四纪冰期潜在植物避难所,对了解当今植物分布格局和未来的演变具有重要意义,是全球变化生态学研究的热点问题。根据已发表的文献,本文综述了我国大陆第四纪冰期冰川的发生规模、范围和对植物分布的影响,探讨了冰期潜在植物避难所形成的特点,包括特殊地理位置的生物多样性和避难所残遗种分布等问题。本文还讨论了孢粉分析和分子生物技术的方法在确定冰期植物避难所方面的应用,以及我国科学家在该领域重要研究结果。同时,本文还介绍了国外在该领域的研究进展和我们存在的问题,以期促进我国第四纪冰期植物避难所研究工作的深入开展。     

天山南坡高寒草地海拔梯度上的植物多样性变化格局

山地气候随海拔梯度变化使山地成为研究生物多样性的热点区域。在天山南坡巴音布鲁克高寒草地,对不同海拔梯度下的物种多样性进行了研究。结果表明共调查样地9个,出现植物34种,分属17科29属;物种丰富度随海拔升高呈明显的偏峰格局,在海拔3060m的天山羽衣草(Alchemilla tianschanica)草甸,物种组成最为丰富,出现植物17种,分属12科17属;Shannon-Wiener指数的变化范围为2.02~2.40,最小值出现在海拔2760m以紫花针茅(Stipa purpurea)为优势种的高寒草原,峰值则出现在3060m的天山羽衣草草甸,Shannon-Wiener指数随海拔梯度的变化趋势与物种丰富度基本相同,呈明显的偏峰格局;随海拔升高,Cody指数表现出明显的单峰格局;Shannon-Wiener指数与生长季温度存在显著负相关,而与生长季湿度和土壤含水量存在显著正相关。     

中国东北温带针阔混交林植物物种的谱系地理研究进展

中国东北温带针阔混交林是暖温带植被与寒温带植被的交错区,是研究第四纪气候变化对遗传格局影响的关键区域。古植被重建研究显示,在末次冰盛期时,针阔混交林向南退缩至25°–30°N之间。然而,谱系地理研究则表明针阔混交林植物在末次冰盛期时可在35°N以北的一个或多个避难所中原地存活。长白山和朝鲜半岛是针阔混交林植物最重要的两个避难所,在其他区域还可能存在多个避难所,最北可达小兴安岭和俄罗斯远东地区。在避难所种群间冰期或冰期后发生扩张的过程中,形成了复杂的遗传多样性分布模式。单个避难所向北扩张的种群历史并不一定导致种群内遗传多样性随纬度升高而显著降低。在多个避难所模式下,种群内遗传多样性一般呈均匀分布。以往研究揭示了第四纪,尤其是末次冰盛期对针阔混交林植物进化历史的影响,但仍主要是乔木成分,且集中于单一物种。因此,东北和南方地区近缘种或姊妹种的适应性进化比较及针阔混交林的群落构建机制检验是未来研究的两个发展趋势。     

基于GIS和物种分布模型的高山植物长花马先蒿迁移路线模拟

高山植物长花马先蒿在第四纪发生过大范围的迁移扩张事件,物种迁移路线和方向至今还不是很清楚.根据长花马先蒿叶绿体基因变异的单倍型空间分布格局,基于物种分布模型MXENT和最小成本路径方法,模拟长花马先蒿迁移路线.结果得到两条从青藏高原东南部到高原内部的迁移扩散路线.东喜马拉雅-横断山脉地区的物种种群主要沿着雅鲁藏布江河谷和喜马拉雅山脉北坡低海拔地带向高原西部进行扩张,基于末次间冰期、末次盛冰期两个历史时期的物种分布也证明了种群有向西扩张的趋势.物种迁移路线的识别对青藏高原地区高山植物在第四纪的演化历史和重要物种的保护具有重要意义.     

Above- and belowground trait linkages of dominant species shape responses of alpine steppe composition to precipitation changes in the Tibetan Plateau

青藏高原高寒草原植物群落对降雨的响应依赖于优势种的功能性状 人类活动和全球变化引起了全球和区域降雨格局的改变。大量的研究表明，降雨影响全球不同草地生态系统的群落组成，但目前很少有研究从物种水平揭示高寒草原植物群落如何响应降雨变化的生态学过程。本研究利用在青藏高原建立的长期(6年)控雨试验平台，包括减少降雨50%、增加降雨50%和对照3个处理，从优势种地上和地下性状揭示高寒草原植物群落响应降雨变化的生态学过程。研究结果表明，长期减少降雨改变了植物群落的结构，主要体现在优势种丛生禾草紫花针茅(Stipa purpurea)逐渐被根茎禾草赖草(Leymus secalinus)所取代。进一步通过比较紫花针茅和赖草的地上和地下性状，发现减少降雨主要促进了赖草根系向深土层的生长、增加了地下碳的分配和减少了叶片宽度，而紫花针茅的这些性状并没有发生显著的改变；另外，减少降雨增加了赖草根茎生物量、总长度、直径及其节上根的数目。赖草这些性状的改变可能增加了对深土层水分的利用能力，以及减少了水分的蒸腾，从而增强了其在干旱胁迫过程中的竞争力。因此，我们的研究结果强调了优势种的地上和地下性状在高寒草原植物群落组成对降雨变化响应过程中起着极其重要的作用。     

喜马拉雅山哺乳动物物种多样性垂直分布格局

生物多样性的空间分布及其相关机制一直是生态学、生物地理学和保护生物学研究的热点问题。山地生态系统生境异质性和生物多样性高, 适合研究生物多样性空间分布及其相关机制。喜马拉雅山脉位于青藏高原南缘, 是全球生态热点区域。其地形复杂, 海拔落差大(100-8,844 m), 具有明显的垂直气候带。本研究通过整合野外调查和文献资料, 系统地分析了10目23科160属313种喜马拉雅山地区哺乳动物物种多样性的垂直分布格局, 发现该区域哺乳动物总体及其子集的物种多样性垂直分布格局都为左偏倚的中峰格局, 物种多样性在海拔900-1,400 m之间最高, 不同物种子集的物种多样性垂直分布格局的模式有所不同。UPGMA聚类分析表明, 喜马拉雅山地区哺乳动物群落沿海拔梯度可以划分为5个聚类簇(海拔100-1,500 m、1,500-2,000 m、2,000-3,000 m、3,000-4,200 m以及4,200-6,000 m的地区), 大致与该地区植被的垂直带分布相吻合。喜马拉雅山地区哺乳动物物种多样性在中低海拔最为丰富, 可能跟东洋界与古北界生物群扩散后的交汇地带相关。喜马拉雅山区贯通南北的沟谷是生物扩散和迁移的通道, 沟谷内水热资源较好, 气候稳定性高, 为高山生态系统内各种生物创造了栖息条件。综上, 喜马拉雅山沟谷地区是生物多样性热点地区, 也是生物扩散和交流关键的“生态走廊”, 应加强对喜马拉雅山沟谷地区的保护, 以维系该区域较高的生物多样性。     

中国亚热带地区阔叶林植物的谱系地理历史

中国亚热带地区因丰富的植物物种多样性备受生物地理学研究关注,丰富的多样性与中新世以来的地质气候变化密切相关。谱系地理学已成为探讨植物分布模式和遗传格局受地质气候变化影响的主要手段。总结了该地区阔叶林植物对中新世以来地质气候变化的响应模式和种群分化的历史成因。在中新世和上新世时,由于全球变冷、青藏高原抬升和亚洲内陆干旱,阔叶林植物被迫向南退缩,形成不同的谱系。同时,亚洲季风的增强为遗传多样性的增加提供了良好的环境。在更新世冰期和间冰期时,大部分落叶阔叶林和常绿阔叶林植物在多个避难所间存在长期隔离,不同的避难所种群各自经历局部地区的收缩和扩张。长期的隔离使不同谱系间进一步分化,形成高水平的遗传多样性和遗传分化。少部分植物在冰期时向南退缩,并在间冰期时明显向北扩张。最后,就分化时间的准确估计和探究遗传格局背后的机制两方面展望了未来的研究趋势。     

高寒草原不同植物群落地上-地下生物量碳分布格局

高寒草原具有独特的自然生境和生物资源,对高寒草原开展系统研究对于减缓气候变化与草原恢复具有重要实践意义。以往研究主要针对高寒草原生物量碳开展整体评估,缺乏对不同群落类型间的定量比较。本文分析了高寒草原10种主要典型植物群落地上-地下生物量碳分布格局以及对总生物量碳的贡献差异。结果表明:高寒草原面积为167.33×10^6hm^2,总生物量碳为1.53 Pg(1 Pg=1015g),其中地上生物量碳0.19 Pg,地下生物量碳1.34 Pg;紫花针茅、青藏苔草和紫花针茅-小蒿草群落面积大,生物量碳密度高,为高寒草原贡献了69.3%的生物量碳。高寒草原平均生物量碳密度为690.80 g C·m^-2,其中紫花针茅群落(196.14 g C·m^-2)和蔷薇群落(177.93 g C·m^-2)具有最高的地上生物量碳密度(AGC);蔷薇(1491.18 g C·m^-2)和紫花针茅-小蒿草群落(1306.51 g C·m^-2)则具有最高的地下生物量碳密度(BGC),且显著高于其他群落类型(P<0.05)。不同群落的BGC在土壤中的垂直分布格局存在较大差异,驼绒藜、盐爪爪、金露梅、紫花针茅、青藏苔草、紫花针茅-小蒿草、蔷薇、固沙草、砂生槐等群落的BGC主要集中在表层土壤(0~10 cm),分布曲线呈指数函数,而华扁穗草群落的BGC则集中在40~60 cm土壤层,分布曲线呈二次函数关系。对草原植物群落的地上-地下生物量碳开展评估,可以提高生物量碳的估算精度,为草原生态管理提供更有力的数据支持。     

COMMUNITY CHARACTERISTICS OF STIPA PURPUREA STEPPE IN SOURCE REGIONS OF CHANGJIANG AND HUANGHE RIVERS, CHINA

 选择江河源区玛多、曲麻莱、同德3地区的典型紫花针茅(Stipa purpurea)草原为研究对象, 采用样线和样方相结合的方法调查群落, 初步分析了江河源区紫花针茅草原的群落特征。结果表明: 1)所调查紫花针茅草原群落是物种组成比较简单、北温带分布的属为主体的草原群落。2)所有样线经聚类分析可归为3个群落类型: 紫花针 茅+二裂委陵菜(Potentilla bifurca)群落(Ⅰ)、紫花针茅＋高山嵩草(Kobresia pygmaea)群落(Ⅱ)、紫花针茅＋川青早熟禾(Poa indattenuata)群落(Ⅲ), 且各群落分布于不同区域。虽然这3个群落类型都是典型的紫花针茅群落, 但各自的群落结构还是存在一定差异, 群落相似性分析结果表明群落Ⅰ和Ⅱ的相似性较高, 群落Ⅰ和Ⅲ的相似性较低。3)紫花针茅草原的群落分布呈现出小尺度区域同质性和大尺度异域异质性的特点。4)所调查紫花针茅草原群落的均匀度指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数间以及它们和纬度间均呈显著相关。各α多样性指数在3个地区的群落间表现出基本一致的变化规律, 按均匀度指数、Shannon-Wiener指数和Simpson指数从大到小的顺序依次是: 群落Ⅱ＞群落Ⅲ＞群落Ⅰ。     

藏北高寒草原针茅属植物AM真菌的物种多样性

基于AMF孢子形态学鉴定,对藏北高寒草原4种针茅菌根际土壤进行了研究,结果表明:(1)高原寒、旱环境下,Glomus属真菌在不同针茅菌根际AM真菌种群构成中的地位和作用非常突出,其孢子密度、种数、相对多度和重要值均显著(P≤0.05)大于Acaulospora、Scutellospora属。(2)针茅属植物种类对AM真菌物种多样性具有重要影响,广布种沙生针茅Shannon-Weiner指数、物种均匀度指数相对最高(分别为1.79和0.72),其次分别为羽柱针茅、紫花针茅和昆仑针茅;青藏高原特有针茅属植物菌根际AMF的繁殖能力相对较强,羽柱针茅、紫花针茅、昆仑针茅孢子密度分别较沙生针茅提高57.8%、48.7%\,62.4%。(3)不同针茅菌根际土壤中,同种AM真菌(共有种)和优势种(F>50%)较多、优势种种类差异很大的种群分布特征,体现了AM真菌种群构成的复杂性,以及AMF对高原寒旱环境的高度适应性、协同性。(4)不同针茅菌根际AMF优势种相对多度高达78.2%-92.4%(平均为85.7%),对AM真菌的群落构成具有重要作用。其中,G. claroideum孢子密度即占4类针茅AM真菌优势种的50.2%-71.9%。