基于大型标本数据库开展中国木本种子植物保护生物地理学研究

China is one of the most diverse countries of the world, over 35,000 higher plants have been recorded, and with 31.4% of them are woody species. However, as the largest developing country in the world, how to conserve biodiversity resources effectively is the major concern for both scientists and policymakers. Based on the exploration of bio-geographical theories and application for biodiversity conservation, using large herbarium database, our aims are to: 1) inference the bio-geographical processes of species richness and weighted endemism by developing the mixed spatial models; 2) analyze the regional differences of those bio-geographical processes by delineating the bio-geographical regions using phylogenetic dissimilarity index; 3) find out the threats to biodiversity and explore the regional specific conservation strategies by simulating the spatial-temporal dynamics of China’s biodiversity. Our results would be especially useful in developing the theories of bio-geography and conservation biology studies, developing relevant conservation guidelines and promoting the realization of ‘green development’ in China.

我国是世界上生物多样性最高国家之一，有记录的高等植物超过35，000种，其中木本植物占31.4%。但是作为世界上最大的发展中国家，随着经济的高速发展，如何合理有效地对生物多样性资源进行保护，是科学家和决策者们共同关注的焦点。本项目立足于生物地理学理论探索和生物多样性保护实际应用，在大型标本数据库的基础上，本研究拟：1）基于复合性过程分析中国木本种子植物丰富度、特有性空间格局的形成；2）结合种间亲缘关系划分生物地理区，分析丰富度、特有性空间格局形成过程的区域性差异；3）模拟土地利用和气候变化情景下生物多样性时空动态，明确生物多样性面临的威胁，探索有区域针对性的保护策略。研究成果可拓展生物地理学和保护生物学理论体系，促进生物多样性保护策略制定中的科学性和有效性，实现绿色发展。

在过去的几十年里，大多生物多样性研究只是基于传统的分类学方法，而从物种进化历史的角度去分析生物多样性形成和维持的研究较少。利用系统发育关系可以了解物种进化历史过程对多样性格局形成的影响，为有效保护和合理利用生物多样性提供科学依据。分别以中国特有木本种子植物以及黄土高原区域为研究对象，结果如下：.（1）特有种分布格局及其形成过程对评估保护优先级具有重要意义。在大尺度上，降雨量和温度稳定性决定了生物多样性的格局。由此推断，一旦未来气候发生变化，干旱事件和温度波动将导致局部物种灭绝。横断山脉中部和青藏高原南部是中国特有木本植物多样性的中心。云南南部和云南、贵州、广西三省的交界地区是历史避难所的两个中心。中国热带地区和云南省既是中国特有木本植物的“摇篮”，也是“博物馆”，同时这些地区的多样化程度相对较高。.（2）黄土高原地区木本植物的物种丰富度、物种加权特有性、系统发育多样性及系统发育特有性的空间分布格局均呈现为由东南向西北逐渐递减，数值较高的区域集中在黄土高原南部，即秦岭和中条山脉一带。年平均降水量和最冷月最低温两个因子对上述指数的解释能力最强，在很大程度上决定了生物多样性的空间分布格局。.（3）黄土高原地区2070s木本植物的空间分布格局与当前相比，生物多样性指数的整体趋势变化较小，但是均有不同程度的下降趋势，这说明未来黄土高原地区木本植物面临更加严峻的生存风险。黄土高原地区木本植物的特有现象集中在南部地区，由南向北分别为古特有中心和混合特有中心，不存在单独的新特有中心。由南向北为古特有中心、混合特有中心、新特有中心。这说明黄土高原地区木本植物起源较为古老，生物多样性格局的形成以来源于热带或亚热带的物种扩散为主，物种的分化不占主导地位。

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