浅谈新生代时期青藏高原地区生物多样性成因
来源:原创
作者:豆芽
发布时间:2019-12-20
浏览次数:8893
—— 山脉与生物多样性

    什么是全球生物多样性热点?
    全球生物多样性热点即是地球上物种非常丰富但又受到人类威胁的地区。维基百科有更详细的解释:“生物多样性热点是一些具有显著生物多样性的地区,但同时正受到来自人类的严重威胁。 一个地区要成为生物多样性热点,该地区必须符合两个严格的要求:它必须包含至少0.5%或1,500种独有品种的维管束植物,并且它已失去了至少70%其原生植被。全球至少有25个地区(图1绿色区域)符合这一项定义,另外还有九个候选的地区(图1蓝色区域)。这些热点存活了全世界近60%的植物、鸟类、哺乳动物、爬行动物、两栖动物,具有非常高的特有物种占有率。”【1】。

图1. 生物多样性热点区域(摘自维基百科)【1】。小问题:请找一找与我国相关的全球生物多样性热点/准热点?

    从图1可知,我国的青藏高原-喜马拉雅-横断山脉地区(包含青藏高原、喜马拉雅山脉及横断山脉等区域),有着很高的生物多样性。那么为什么这片区域的生物多样性这么高呢?
    近些年来,国内外很多科学家在生物、地理、气候等方面对此进行了研究。如,2017年星耀武博士等收集了该地区的四千多种植物数据进行了物种种化的研究,发现800万年前左右植物的物种分化由横断山脉的抬升及其导致的生境多样化相关【2】。2018年Volker Mosbrugger等人在书籍《山脉,气候与生物多样性》中针对新生代 (约6500万年前至今)时期青藏高原-喜马拉雅-横断山脉地区的地理生物多样性进行了系统性总结,并提出了高山地理生物多样性假说(Mountain-geobiodiversity hypothesis,MGH)【3】。2019年Alexandra Muellner-Riehl在一篇综述文章中针对该地区的植物的生物多样性形成进行了进一步的完善说明。接下来本文将根据以上文章简要描述一下新生代时期的青藏高原的地理生物多样性成因的假说【4】。
   
    在新生代时期,该地区的生物多样性的变化主要集中在哪几个时间段呢?
    与现生类群相关的多样性上升的峰值出现在三个时间段:(1)2000万年前-1500万年前;(2)530万年前左右(中新世-上新世交界点左右,Miocene–Pliocene)和(3)200万年前-15万年前之间。即相对于其他时间段,在这三个时间段,物种的多样性提升速率更明显。

    在这三个时间段,有哪些主要因素促进了该地区的物种分化与种化呢?
    为了概括相关因素,“高山地理生物多样性假说”被提出。该假说提出了三个山地生物多样性热点起源的关键条件,包括:
(1)完整的海拔分区:低地、山地和高山地区的存在。多种生态梯度的存在会允许类群适应不同海拔梯度的生态位,也允许以及一部分预先适应的类群迁移至山区。
(2)剧烈的气候波动:可以充当“物种泵”(species pump)的气候变化。第四纪的剧烈的气候变换及相关气候可能引起的地理障碍,促进了类群间的连通及孤立的循环。
(3)具有环境梯度的高起伏地形:可以在环境震荡期间较快地为生物提供避难所。崎岖的地形及完整的海拔分区,可以在气候剧烈变化期间提供避难所,保证物种经过短距离迁徙后到达适宜的栖息地。
    除了以上三点,Alexandra等人将Suzette等人19年提出的高山“闪烁连接系统”(Fickering connectivity system,FCS)假说【5】综合补充来解释260万年前以后的山区多样性成因,强调了由于剧烈的气候变化引起了高山生态系统的动态连接(连通或阻断)也会促进物种的形成。

    综上,在新生代时期,在气候、地理及海拔等因素的影响下,青藏高原-喜马拉雅-横断山脉地区的相关山脉可以被视为“物种进化的舞台”。

参考文献:

【1】 https://zh.wikipedia.org/wiki/生物多样性热点
【2】 Xing Y, Ree R H. Uplift-driven diversification in the Hengduan Mountains, a temperate biodiversity hotspot[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017, 114(17): E3444-E3451.
【3】 Mosbrugger V, Favre A, Muellner-Riehl A N, et al. Cenozoic evolution of geo-biodiversity in the Tibeto-Himalayan region[J]. Mountains, climate, and biodiversity, 2018: 429-448.
【4】 Muellner-Riehl A N. Mountains as evolutionary arenas: patterns, emerging approaches, paradigm shifts, and their implications for plant phylogeographic research in the Tibeto-Himalayan region[J]. Frontiers in plant science, 2019, 10: 195.
【5】 Flantua S G A, O'dea A, Onstein R E, et al. The flickering connectivity system of the north Andean páramos[J]. Journal of Biogeography, 2019.

 
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