上海辰山植物园植物系统与进化研究团队揭示中新世以来降水增加驱动了华东亚热带常绿阔叶林的演化

学术   科学   2024-09-12 11:10   北京  

亚热带常绿阔叶林是东亚季风区最重要的植被类型,世界上最为典型、面积最大的亚热带常绿阔叶林就在我国的华东地区。然而,古植物和岩矿学证据表明,在古近纪(66~23百万年前)受行星风系影响,中国大陆自西向东有一条宽阔的干旱带几乎覆盖这一区域。当前,华东地区亚热带常绿阔叶林的演化历史受到了许多关注,但其演化格局仍不清晰,主要驱动因子也缺乏直接的证据

Journal of Systematics and Evolution (JSE2024年4期发表了上海辰山植物园植物系统与进化研究团队题为“Enhanced precipitation has driven the evolution of subtropical evergreen broad‐leaved forests in eastern China since the early Miocene: Evidence from ring‐cupped oaks”的研究论文(https://www.jse.ac.cn/EN/10.1111/jse.13022)。研究发现自中新世早期以来,东亚季风增强带来丰沛的降水使华东地区由干旱地区逐渐转变为适宜常绿木本植物生存的湿润地区,青冈栎组以及亚热带常绿阔叶林的多个重要组分在这一时期发生辐射演化,共同促进了华东地区常绿阔叶林的兴起和扩张;中国西南和华南地区更为古老的常绿阔叶林是华东亚热带常绿阔叶林物种的重要来源。

栎属青冈栎组是东亚常绿阔叶林的优势类群之一,当前最早的化石约有48百万年的历史。研究人员对已发表的青冈栎组35个物种的谱系进行了重新定年(图1A),结合各物种的分布信息和气候数据,比较了青冈栎组7个支系在地理分布和气候适应性上的差异,重建了青冈栎组气候适应性的演化历史。青冈栎组各支系的地理分布及其气候适应性显示:较早分化的CyclobalanoidesLamellosaHelferiana支系主要分布于西南高海拔地区,适应温度日较差大、季节性弱、旱季降水少的气候;而Semiserrata, Acuta, GlaucaGilva 支系广泛分布于东部低海拔地区,适应温度日较差小、季节性强、冬季降水较多的气候。

图1 栎属青冈栎组的谱系与气候适应性演化。A, 以温度和降水变化趋势为背景的青冈栎组谱系;B, 青冈栎组气候适应性差异随时间的变化。

青冈栎组气候适应性差异随时间的变化显示(图1B):自19百万年前以来,与夏季降水相关的多个因子(最热季降水量、最湿季降水量、年降水量、最湿月降水量)在青冈栎祖先节点间的差异显著高于布朗运动模型的预测,提示这一时期发生了与夏季降水相关的强烈适应辐射。重建的气候生态位演化过程表明:自19百万年前以来,华东地区的青冈栎支系发生了与亚热带季风气候相适应的显著的气候生态位分化。研究揭示中新世以来降水增加驱动了华东亚热带常绿阔叶林的演化,为探讨其演化格局与成因提供了重要证据。

上海辰山植物园副研究员金冬梅与已毕业研究生袁泉为论文共同第一作者,金冬梅和宋以刚副研究员为共同通讯作者,上海师范大学戴锡玲副教授和瑞士Fribourg大学Gregor Kozlowski教授也参加了该项研究。研究得到国家自然科学基金(31901217)和上海市绿化和市容局科研专项(G192422)的支持。



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Journal of Systematics and Evolution (JSE)是以分类、系统发育和进化为核心内容,以描述和理解生物多样性为服务目标的多学科综合性国际学术期刊,主要发表系统与进化生物学领域的研究成果。JSE是中国科学院期刊分区表生物学大类1区期刊,中国科技期刊国际影响力提升计划项目(2013–2018)和中国科技期刊卓越行动计划项目(2019–2023)支持期刊。最新JCR影响因子3.4,排名60/265,位于Q1区。获第三届、第四届中国科协优秀科技论文奖。2023年连续第十二年荣获“中国最具国际影响力学术期刊”奖。

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