鼎湖山南亚热带森林系统发育群落生态学与性状进化研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:camel1650
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关注物种的起源与进化,研究生物多样性分布格局、形成及维持机制是生物学家们的历史性任务。在局部森林群落水平上,运用系统发育分析方法探讨群落构建规则,讨论被子植物功能性状的起源和进化进程是群落生态和系统发育学研究的热点问题。在热带(巴拿马的Barro Colorado Island和法属圭亚那的Nouragues)和亚热带(中国的Dinghushan和波多黎各的Luquillo)四个森林样地中,条形码片段在热带和亚热带样地中的测序成功率分别为rbcL(93%,95.1%)、psbA-trnH(91.5%,94.6%)和matK(68.5%,79.7%)。除了DHS大样地之外,其他三个森林样地的数据来自己发表的文献。核心条形码片段matK+rbcL组合在植物类群水平上的准确物种识别率不高,而在局部群落的表现却较理想,这可能与局部群落内生长的植物同属种较少有关。三位点DNA条形码片段组合在热带和亚热带样地中的综合物种识别率最高(84%和90%),且其构建的群落系统发育关系有最好的拓扑结构和最高的节点支持率。   分别用植物DNA条形码和Phylomatic方法构建了鼎湖山大样地183物种(隶属于24目52科110属)的群落系统发育关系,两者均发现山谷和低坡生境为系统发育聚集分布格局,表明近缘物种共存于这些低海拔生境,生境过滤可能起主导作用;两者均发现高坡和山脊生境为系统发育扩散分布,表明远缘物种共存于这些高海拔生境,竞争排斥可能起主导作用。对于高谷生境,Phylomatic方法得到的结果为系统发育扩散分布;而条形码方法得到的结果为系统发育随机分布,这表明与系统发育有关的作用可能在这种生境类型下不起作用或者作用不明显。生境随机化检测结果发现495对物种。生境组合(5种生境类型×95个常见物种)中有52对存在显著物种-生境关联,这表明在物种水平上非随机生境关联可能在局部群落构建时起到重要作用。   本文统计了1920-2007年间鼎湖山国家自然保护区内5258份被子植物标本(隶属于166科943属2059种)的开花时间记录,发现总体开花日期频谱呈弱双峰分布(七月份峰值显著而五月份峰值不明显)。乔木、草本和藤蔓植物的开花日期频谱均为单峰分布,灌木为双峰分布(七月份峰值不如五月份峰值明显)。38个最大科中有21科呈单峰分布,15科为双峰分布,另有2科峰型不明显。本文还选取1975-1995年间保护区内日照时数、月平均气温及月平均降水量作参考,采用Pearson检验发现植物开花物候与降水量和大气温度关联显著,而与日照时数无显著关联。植物开花时间频谱在科(属)水平上与其他科(属)存在显著差异,说明受到系统发育约束作用。四种生活型的平均开花日期之间存在显著差异:乔木最早,藤蔓植物其次,灌木再次,草本最晚,支持生活型约束假说的观点。   从APWeb在线资源和公开发表的文献上整理出166科的传粉模式类型,发现动物参与传粉的植物科达151个,说明动物传粉是鼎湖山现存被子植物最重要的传粉模式,其中又以昆虫和哺乳动物传粉为主。在鼎湖山25科原始类群中,动物参与传粉的植物科达20个,在基部被子植物分支和木兰类植物分支,以及其他植物分支的原始类群上均有分布,说明动物传粉模式可能是鼎湖山现存被子植物所有传粉模式的祖先状态,赞成原始有花植物是由动物传粉的假说。风媒参与传粉的科有22科,其中有5科属于原始类群,本文推测它在该地区被子植物的早期进化过程中可能也起到重要作用。
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