東亞北美植物多樣性時空差異研究獲進展

　　近日，中科院植物研究所植物大數據與生物多樣性保護研究團隊與合作者選取中國和美國分別作為東亞和北美的代表區域，通過重建中國和美國被子植物屬級和物種水平的生命之樹，結合近300萬條詳細的地理分布數據，對兩地被子植物的多樣性格局進行了對比研究，并探討了造成其植物多樣性差異的原因。相關研究成果發表于《國家科學評論》。

　　生物多樣性在地球上的分布是不均勻的，探討這種不均勻性在時間和空間上的分布格局及形成機制是生物多樣性研究的前沿問題。東亞和北美同處于北半球，緯度、面積、地形、氣候和環境相似，兩個地區在地質歷史上均屬于勞亞古陸，擁有相似的植物區系來源，但東亞現生的維管植物種類是北美的1.5倍。因此，東亞和北美是揭示生物多樣性不均勻分布格局與形成機制的理想區域。然而，過去學者主要通過研究東亞-北美間斷分布類群來解讀這一問題，很少從整體植物區系出發探討兩個地區植物多樣性的時空差異。

　　研究人員發現，中國比美國的被子植物擁有更高的系統發生多樣性，且大多數支系（46/58個目）都呈現出這樣的格局。不僅如此，中國還擁有更高比例的中新世之前分化的古老屬，中國南部既是古老屬又是年輕屬的多樣性中心。

　　此外，研究人員還發現，中國和美國植物區系均呈現東部古老、西部年輕的特征。中國東部在不同地質歷史時期出現的被子植物屬的數目均高于美國，而中國西部則在不同時期呈現出最低值。

　　研究人員重點對美國東部和西部的植物區系進行了解析，發現美國東部雖然在豐富度上低于西部，但擁有更多中新世之前分化的類群和更高的系統發生多樣性，這說明美國東部保存了較多起源古老的支系，而美國西部則是年輕屬的分化中心。結合古地質歷史和氣候變化等數據，研究人員認為當地造山運動及伴隨的環境變化可能是造成兩個地區生物多樣性差異的主要原因。

　　該研究通過進一步識別兩個地區的系統發生多樣性熱點，建議了兩個國家當前的保護空缺區域。這些空缺區域主要位于中國南部和美國東部，研究人員呼吁增加這些區域的保護面積和連通性，以減緩頻繁的人類活動及保護區破碎化等因素對生物多樣性的影響。

　　值得注意的是，該研究在美國東部識別出的系統發生多樣性熱點與保護國際近年來劃定的全球第36個生物多樣性熱點范圍吻合，這說明系統發生多樣性研究方法在發現保護空缺方面具有巨大潛力。

　　中科院植物研究所已畢業博士生胡海花為論文第一作者，副研究員魯麗敏為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、中科院先導項目和王寬誠教育基金會等項目的資助。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwab199