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國(guó)家植物園科研人員揭示東亞亞熱帶地區(qū)洞穴生物的定殖規(guī)律 | 學(xué)術(shù)前沿
洞穴內(nèi)部通常光照弱、溫度恒定、濕度高，且營(yíng)養(yǎng)貧瘠，是一種極為獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)。洞穴內(nèi)生物繁殖能力弱、群體小，滅絕風(fēng)險(xiǎn)極大。全球洞穴系統(tǒng)孕育了大約5萬(wàn)種穴居生物，但僅有7%的洞穴在自然保護(hù)區(qū)之內(nèi)。相對(duì)地表生物，人們對(duì)洞穴生物的關(guān)注則較少。東亞亞熱帶，尤其喀斯特地區(qū)，擁有豐富的洞穴系統(tǒng)，孕育了許多特有的生物，被認(rèn)為是生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)域。
國(guó)家植物園、中科院植物所王偉研究組以東亞亞熱帶洞穴的特有生物為研究對(duì)象，通過(guò)整合28個(gè)植物、動(dòng)物和真菌類群的系統(tǒng)發(fā)育、分化時(shí)間和生物地理等分析，發(fā)現(xiàn)88%的洞穴定殖事件都發(fā)生在漸新世-中新世交界期(23 Ma)之后;絕大多數(shù)洞穴特有支系(1真菌類群除外)都起源于地表的東亞亞熱帶常綠闊葉林。洞穴定殖速率在中新世(21–5 Ma)持續(xù)增加，上新世以來(lái)(4 Ma)急劇降低。科研人員進(jìn)一步模擬東亞亞熱帶常綠闊葉林適生區(qū)的進(jìn)化動(dòng)態(tài)，并分析了19個(gè)化石點(diǎn)的古溫度、古降水變化，認(rèn)為當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)(造山和板塊運(yùn)動(dòng))、古氣候(季風(fēng)和降水)以及亞熱帶常綠闊葉林的演變共同驅(qū)動(dòng)了該地區(qū)洞穴生物的定殖。此外，研究還發(fā)現(xiàn)9個(gè)從洞穴生境返回地表的事件：植物1次，動(dòng)物5次，真菌3次。這說(shuō)明洞穴不僅是森林物種的避難所，而且是森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的一個(gè)資源庫(kù)。
東亞亞熱帶地區(qū)洞穴生物的遷入動(dòng)態(tài)
(A)遷入速率;(B)青藏高原-云貴高原海拔變化簡(jiǎn)圖;(C)氣候和植被變化動(dòng)態(tài)
該研究揭示了東亞亞熱帶地區(qū)洞穴生物的定殖規(guī)律，并解析了影響地表生物遷入洞穴的主要因素，提出的“氣候-植被-孑遺”模型可用來(lái)解釋其他同緯度地區(qū)洞穴生物的定殖式樣。該研究不僅提高了人們對(duì)洞穴生物多樣性進(jìn)化歷史的理解，而且對(duì)地上、地下生物多樣性保護(hù)具有重要意義。
該研究成果于近日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)刊物PNAS上。國(guó)家植物園、中科院植物所在讀博士生李小倩為該論文第一作者，王偉研究員為通訊作者。這項(xiàng)研究得到了中科院先導(dǎo)專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
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