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生物的多样性和分布一直是生物学研究的热点问题,这两个部分相互影响,互为存在,成为生态学和植物地理学等学科的基石,也是解决这些领域一些问题的关键。本研究以广泛分布在青藏高原的高山嵩草(Kobresia pygmaea Willd.)为研究对象,采用物种分布模拟(SDM)和分子系统发育分析的方法,探讨高山嵩草种内水平的遗传多样性及其与分布的关系,更进一步,通过将高山嵩草的系统发育关系同历史时期的分布格局相关联,探索可能的进化历史和种群动态。
本研究的结果表明高山嵩草的分布强烈地受降雨,特别是生长季降雨的控制,其分布范围大都处于生长季降雨量200-350mm的区域(同300-500mm的年降雨区域相近)。结合物种分布模拟和分子系统发育分析的结果表明:当前广泛分布的高山高草由两个大的分支构成,一支分布于藏北高原、青南高原等地,具有典型的高寒草甸特征,在分类上属于高山嵩草原变种(K pygmaea var. pygmaea),另外一支则分布于青藏高原东部山区,在群落上属于高山灌丛草甸区,呈间断分布,在分类上隶属于高山嵩草变种-新都高草(K. pygmaea var filiculmis)。这表明系统发育分析支持分类学判断。从进化时间判断,原变种的分化时间比新都嵩草晚,很可能是在末次冰期之后迁移并逐渐分化形战的。这两个分支都含有若干个单倍型,表明其杂交起源的可能性小。另外,所有分支同当前欧洲和北美分布的种的亲缘关系比同喜马拉雅地区分布的种的关系要近,表明高山嵩草同欧洲和北美的类群从冰期后起源的可能性较高。
不同的物种分布模型对于高山嵩草的分化显示出不同的反应,考虑到高山嵩草的种内分化之后,对于原变种的模拟精度明显提高,表明物种分布模型对于存存生态位分化的物种敏感度较好。但也强调在收集数据进行分析的时候应该注意这种分化,从而提高模拟精度。
依据高山嵩草种内的系统发育关系、末次冰盛期的分布格局,以及青藏高原的地理地质特点,本研究提出,在青藏高原东北部阿尼玛卿等地的山区存在高山嵩草的冰期避难所。而且当前的高山嵩草都是从这些避难所迁移并分化出来的。这些避难所的存在可能有助于解决高山植物的起源和分化中的一些问题。