昆明植物所正破解高黎贡山植物为什么这么多的秘密

昆明植物所正在破解高黎贡山植物为什么这么多的秘密。德国科学家Alexander von Humboldt最早提出的这个问题,被称为“洪堡之谜”,困扰了几代生物学家。高黎贡山位于中国西南边陲,把中国和缅甸分开了。这座山是我国西南生态安全的第一道防线。它的形成主要是因为印度板块和欧亚板块相撞,再加上伊洛瓦底江和怒江的垂直切割。这些自然力量把高黎贡山变成了典型的高山峡谷地貌,也就有了独特的气候和景观。这里汇集了喜马拉雅、印度-缅甸和中国西南山地的生物多样性热点,所以特别适合研究“洪堡之谜”。 中国科学院昆明植物研究所“植物多样性演变与物种濒危机制专题组”一直盯着中国西南山地生物多样性的起源和演变。之前他们已经研究了很多关于高黎贡山植物组成和保护的问题(比如李恒的研究),还有系统发育结构(Li等的研究)。不过关于这些植物究竟是从哪儿来、什么时候开始分化的,还没有一个系统的答案。 为了解开这个谜团,团队最近用了一种新方法:点面结合的定量分析。他们给高黎贡山植物建了一个系统发育关系图,然后计算了谱系累积速率(LAR)。通过时滞互相关分析(TLCC),他们发现植物多样化的速度跟新生代以来全球温度和东亚降水的变化有关系。 研究结果显示,高黎贡山的植物多样性起源不早于中新世早期。大多数属是在这个时期后开始分化的,而物种层面的多样化主要发生在上新世之后(见图1)。基于冠群年龄的谱系累积速率分析显示晚中新世(约9.2百万年)有一个高峰,这个时候亚洲季风加强了很多。季风带来的大量降水让河流下切侵蚀得更厉害,形成了复杂的地貌和多样的生境,促进了植物快速分化。时滞互相关分析也支持这个观点:谱系累积速率跟东亚降水变化有个约80万年的滞后响应。 生物地理起源分析显示高黎贡山的植物多样性有复杂的背景。大约57.4%的属来自劳亚古陆(以前叫欧亚大陆),42.6%来自冈瓦纳古陆(以前叫南方大陆)。这个地区跟东亚、东南亚联系最紧密,还跟北美、非洲、南美、澳大利亚和特提斯地区有点关系。这印证了高黎贡山是劳亚和冈瓦纳植物交汇点的说法,也显示了它在东亚与印度马来植物区系之间的桥梁作用(见图3)。 对迁入过程的动态分析表明高黎贡山经历了好几次大规模的谱系迁入事件。其中最明显的是中中新世(大约1700-1800万年前)。这些事件跟青藏高原和高黎贡山在这个时期的强烈抬升有关系。构造运动改变了环境条件,既筛选了生态系统里的物种,也促进了物种的扩散和聚集。 总之中新世是现代高黎贡山植物多样性形成的关键时期。构造运动和季风的增强一起推动了植物谱系的迁入和多样化。这个研究不仅让我们更了解东亚山地生物多样性的演变规律,也给探索全球其他地区的生物多样性形成提供了思路。