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生物多样性的大尺度地理格局及其形成机制是宏观生态学和生物地理学的中心议题之一,也是全球及区域物种多样性保护的重要参考和依据。生态学家和生物地理学家提出多个假说以解释物种丰富度格局的成因,并进行了大量验证,但对不同假说的地位及物种丰富度大尺度地理格局的主导因子,目前仍存在广泛争议。
中国疆域辽阔,地形复杂,气候多样,物种丰富,是全球12个“巨大多样性国家”之一,适合开展大尺度物种丰富度格局的研究;但由于缺乏准确的物种分布数据,以往关于中国陆栖脊椎动物丰富度大尺度地理格局的研究尚不多见。本研究基于全面详尽的物种分布数据,结合高分辨率的气候、地形、植被等环境信息,探讨了中国两栖、爬行及哺乳动物丰富度的大尺度格局及其影响因素,同时尝试分析和讨论了中国陆栖哺乳动物体型大小的地理分异特征及其与环境的关系,得出以下结论:
(1)中国两栖、爬行及哺乳动物丰富度均呈显著的纬度梯度格局,即南部的物种丰富度高,向北逐渐递减,且大致以秦岭-淮河一线为界,南部地区物种丰富度随纬度的递增速率显著高于北部地区。各类群间物种丰富度格局具有较高的一致性,物种丰富度的热点地区和低值区存在一定程度的相似与重合,如云南南部西双版纳为各类群物种最丰富的地区之一,而青藏高原则是各类群物种丰富度最低的区域。
(2)中国两栖、爬行及哺乳动物丰富度均与多个(类)环境因子显著相关,由气候、地形及生境异质性构成的多元回归模型解释了约70%~90%的物种丰富度的地理分异。其中,气候解释了绝大部分物种丰富度的地理分异,是中国两栖、爬行及哺乳动物丰富度大尺度地理格局的主要影响因素。气候因子中,水分(AP)是两栖动物与哺乳动物丰富度格局的主导因子(单独解释率分别为83.3%和55.7%),温度(MAT)则是爬行动物丰富度格局主要影响因素(单独解释率为67.4%)。类群间物种丰富度格局的主导因子及其解释率的差异反映了各类群生理调节与环境适应能力的特点和差别。
(3)在中国7个动物地理区中,各类群物种丰富度格局的主要影响因素与全国尺度具有显著差异:全国尺度上物种丰富度格局主要受热量、水分等气候条件的影响;而在区域尺度上,地形、生境异质性的重要性逐渐显现,甚至超过了气候因子的贡献,这在哺乳动物中体现得尤为明显。同时,全国尺度上人口密度与各类群物种丰富度具有类似的分布趋势,区域尺度上人口密度与物种丰富度的关系则有正有负,在气候不形成限制因素的地区,物种分布往往避开人类干扰较为强烈的区域。这说明,影响物种多样性的各环境因素只在特定的尺度上起作用。在区域尺度上,气候与历史条件相对均一时,地形、生境异质性、人类活动等环境因素的影响更趋于显著。
(4)中国陆栖哺乳动物的平均体型随纬度升高呈先增大后减小的趋势。其中,平均体型在青藏高原腹地最大,由此向外逐渐减小;华中及华南地区(除台湾与海南)的平均体型也比较大,但远不及青藏高原;整体上,北方大部分地区(包括东北、华北和西北地区)的平均体型偏小,尤其以山东半岛及内蒙古、新疆的草原和荒漠为低,但在某些区域,如东北地区的大兴安岭、长白山,新疆的天山及吐鲁番盆地等,平均体型达到局部高值。这一格局与物种间贝格曼法则描述的物种平均体型随纬度升高而增大并不一致,原因可能在于中国绝大部分地区位于中纬地带,而贝格曼法则的普适性可能只限于高纬地区。同时,哺乳动物各主要类群平均体型的空间分布格局具有显著的高低值镶嵌的“斑块”特征,高值区与低值区之间有时并没有过渡和渐变,这可能与种或属在地理上的替代分布以及平均体型对物种丰富度的变化敏感有关。物种平均体型的空间分布格局不仅与环境因子有关,可能还受研究区内所有物种体型的频度分布及随机取样效应的影响。