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中国亚热带常绿阔叶林重要类群樟科植物的多样性评估与保护研究

摘要长期以来,由于全球气候变化和人类经济活动的影响,具有高生物多样性和生态服务功能的中国亚热带常绿阔叶林正遭受到极大的威胁,其保护和恢复亟待解决。常绿阔叶林的优势类群由于其个体数量多、生物量高、适应能力强,对相应生态系统的稳定起着主导作用。在此背景下,从优势类群樟科(Lauraceae)植物入手来保护亚热带常绿阔叶林森林群落的生物多样性,更能具有代表性和有效性。本研究将通过以下两个方面的研究来解析樟科植物的多样性空间结构,确定其生物多样性热点区域和优先保护区域,以此来帮助中国亚热带常绿阔叶林保育策略的制定。<br>  一、本研究以最大熵(MaxEnt)模型模拟的樟科植物当前潜在物种分布为数据基础,利用DNA条形码手段构建286种樟科植物的系统发育树,收集功能性状。基于以上数据,分别从物种层面分析物种丰富度(speciesrichness,SR)和修正加权特有性(correctedweightedendemism,CWE),从进化历史层面分析系统发育多样性(phylogeneticdiversity,PD)、系统发育特有性(phylogeneticendemism,PE)和新特有和古特有的类别分析(categoricalanalysisofneo-andpaleo-endemism,CANAPE),从功能特性层面分析功能多样性(functiondiversity,FD),并综合进化历史和濒危等级分析进化特异及全球濒危度(evolutionarilydistinctandgloballyendangered,EDGE)。以此来探讨樟科植物多样性的空间分布格局,确定樟科植物优先保护区域,并结合气候因子对多样性指标空间格局的形成进行解释。<br>  、利用MaxEnt模型模拟樟属(Cinnamomum)47种植物在5个时期(末次间冰期、末次盛冰期、全新世中期、当前和未来)的潜在分布区及SR、PD和相对系统发育多样性(relativephylogeneticdiversity,RPD)热点区域;并根据樟属植物的多样性热点区域与现有自然保护区相叠加,对当前自然保护区进行评估。<br>  结果发现:<br>  (1)中国樟科植物的物种层面多样性(SR、CWE)和进化历史层面多样性(PD、PE)的空间格局一致,均由北向南逐渐增加;EDGE空间格局总体上呈现由东向西增加;FD的空间格局由南向北呈现先增加后降低的趋势。<br>  (2)SR、CWE、PD和PE热点区域集中于云南南部和东南部、广西西南部、广东南部、海南和台湾;EDGE热点区域位于云南南部和西藏东南部;FD热点区域分布于横断山脉北端都江堰地区、秦岭一淮河南北分界线地区;古特有中心位于云南与广西交界处,新特有中心位于西藏东南部雅鲁藏布江和喜马拉雅山脉附近。综合6个多样性热点区域和新古地方特有中心,得出樟科植物优先保护区域位于西藏东南部、横断山脉北端都江堰地区、秦岭一淮河南北分界线地区、云南南部和东南部、华南地区。现有自然保护区仅对樟科优先保护区域保护了4.6%-20.75%。<br>  (3)气候因子能够解释樟科植物SR和PD空间分布格局成因的82.72%和86.86%,但对CWE、PE、EDGE和FD的解释率较低。虽然SR和PD同时受到温度和降水的影响,但最冷月最低温对二者空间分布格局形成造成的影响最大。<br>  (4)在5个时期气候变化下,樟属潜在分布区变化均不大,仅在亚热带-温带交界处的各大山脉和平原之间出现局部收缩和扩张;但樟属SR热点区域、PD热点区域和RPD热点区域的变化较大,变化范围分别为17.49%-50.92%、13.42%-31.56%和3.3%-42.5%。<br>  (5)未来(~2080年)两种不同温室气体排放典型浓度途径(RepresentativeConcentrationPathways,RCP)RCP2.6和RCP8.5下,樟属SR热点区域面积分别比当前面积收缩8.4%和10%,PD热点区域面积分别比当前面积收缩13.78%和23.89%,RPD热点区域面积分布比当前增加3.3%-33.9%。此外,研究发现樟属的热点区域主要位于我国甘肃陇南、陕西汉中、广西和广东,然而仅7.5%-12.5%的樟属热点区域分布于现有自然保护区内。<br>  (6)通过保护空缺分析,得出今后在以保护中国亚热带常绿阔叶林森林生态系统的自然保护区、国家公园等自然保护地的选址和规划中,应该有针对性地优先考虑我国淮河南北分界线地区、云南南部和东南部以及华南地区。

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学位信息:
中国科学院大学 生物学 植物学(硕士) 2021年
发布时间 2021-11-19(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)
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