横断山区种子植物丰富度沿海拔梯度的分布格局

	横断山区种子植物丰富度沿海拔梯度的分布格局
其他题名	Elevational patterns of seed plant richness in the Hengduan Mountains, southwest China
	张大才
导师	孙航
学位专业	植物学
关键词	面积气候因子内插值法中间地带效应稀疏法特殊生境单峰曲线格局
摘要	研究目的：物种丰富度沿环境梯度的分布格局及潜在机制是生物学家的研究热点，尤其是近年来大尺度空间上γ多样性的研究文献呈几何级数增加。在较小的空间范围内环境变量沿海拔梯度发生了较大的变化，因此物种丰富度沿海拔梯度的分布格局得到更多的关注。横断山区物种丰富，是最大的海拔梯度之一，是分析物种丰富度沿海拔梯度变化的理想场所。本文的主要研究目的有：（1）探索横断山区南、北段的分界线；（2）分析横断山区种子植物丰富度沿海拔梯度的分布格局；（3）分析不同生活型物种和一些选择类群的物种丰富度沿海拔梯度的分布格局；（4）物种特有率沿海拔梯度的变化格局；（5）分析物种丰富度与面积、中间地带效应（Mid-domain effect, MDE）和气候因子之间的关系；（6）分析横断山区特殊生境中的物种丰富度及沿海拔梯度的变化。研究方法：物种名录及海拔分布数据来源于各种出版物、85,482号标本资料和野外实地考察采集标本。在纬度梯度上将横断山区划分成9个1º纬度带，并记录物种在每个纬度带内的分布，在EstimateS 7.51软件中计算相邻两纬度带间物种组成的Jaccard相似性系数。在海拔梯度上将横断山区800-5500 m的海拔范围划分成47个100 m海拔带或16个300 m海拔带，并分别计算各海拔带内的物种丰富度、面积和气候因子数据。以内插值法（Interpolation）和稀疏法（Rarefaction）两种方法估算各海拔带内的物种丰富度。利用1﹕100万数字高程模型（DEM）在ESRT’s Arcview 3.1软件中计算各海拔带的投影面积。收集了该区域90个气象站1951-1980的气候资料，根据温度与海拔的线性回归关系估算没有气象站分布的海拔带的温度数据；在ESRT’s Arcview 3.1软件中根据克里格（Kriging）空间插值法计算降雨量沿海拔梯度的变化。在RangeModel 5.0软件中模拟计算MDE预测的各海拔带物种丰富度的平均值。最小二乘法和条件自回归模型用于分析物种丰富度与解释变量之间的关系。研究结果：（1）横断山区种子植物区系统计：横断山区共有种子植物8590种，其中横断山区特有种2783种，特有率为32.4%。草本植物共有6070种，灌木植物1743种，乔木植物777种；草本植物特有率最高（35.5%），其次是灌木植物（29.0%），乔木植物特有率最低（15.7%）。（2）横断山区南、北段的划分：与29ºN相邻的两纬度带的物种组成相似性明显较低，且物种丰富度在29.0-29.9ºN纬度带明显下降，因此将29ºN纬线作为横断山区南、北段的分界线。根据这一分界线，横断山区南段仅占该区域总面积的40%，但拥有该区域80%以上的物种，物种丰富度是北段的近2倍，而且横断山区50%以上的所有种和60%以上的特有种和乔木植物仅在南段有分布。（3）物种丰富度沿海拔梯度的分布格局：内插值法和稀疏法两种方法估算的物种丰富度沿海拔梯度的分布均为单峰曲线格局，且丰富度最大值出现在相似的海拔范围内。南段所有种在2000-3200 m海拔范围内最丰富，北段所有种在2500-3800 m海拔范围内最丰富；南、北段特有种丰富度的最大值出现在相同的海拔范围内（3000-4000 m）。而且，面积校正后的物种丰富度沿海拔梯度的分布格局仍然为单峰曲线格局，但丰富度最大值出现的海拔段更低。各生活型植物丰富度沿海拔梯度的变化均为单峰曲线格局，且草本植物丰富度最大值的海拔高于灌木植物和乔木植物。（4）特有率沿海拔梯度的变化：在4300 m以下海拔段物种特有率随海拔的增加而增加，在4300 m以上海拔段物种特有率随海拔的增加而降低。在属一级水平上，物种特有率沿海拔梯度的变化可区分出三种格局，即①物种特有率随海拔的增加而增加；②物种特有率为单峰曲线格局，即特有率在中海拔段达到最大值；③物种特有率随海拔的增加而降低。（5）物种丰富度分布格局与解释变量之间的关系：中间地带效应（MDE）与物种丰富度之间的相关性最高，对大多数集合物种丰富度的解释率都在60%以上，且对平均海拔范围更大的物种集合丰富度的解释更高。面积与南段物种丰富度之间的相关性较高，而与北段物种丰富度之间的相关性较低；与特有种丰富度之间的相关性最高，而与非特有种丰富度之间的相关性最低；与草本植物丰富度显著相关，而与灌木植物和乔木植物丰富度之间的相关性大多不显著。所选择气候因子中，湿润指数与物种丰富度之间的相关性最高，其次是年平均降雨量，可能蒸散量与物种丰富度之间的相关性最低；气候因子对非特有种丰富的解释最高，而对特有种丰富度的解释最低；在各生活型植物中，乔木植物丰富度与气候因子之间的相关性最高，其次是灌木植物，草本植物丰富度与气候因子之间的相关性最低。解释变量的复相关关系表明所选择解释变量对物种丰富度沿海拔梯度的变化有较高的解释，其中对非特有种丰富度的解释率在96%以上，对所有种丰富度的解释率在93%以上，对特有种丰富度的解释率在73%以上。（6）特殊生境中的物种丰富度：南段干旱河谷分布有种子植物1487种，特有种124种，特有率为8.3%；北段干旱河谷分布有种子植物2927种，特有种568种，特有率为19.4%。干旱河谷中面积、气候因子与物种丰富度均显著相关，且相关性较高。树线以上特殊生境中共有种子植物1820种，其中特有种655种，特有率为35.5%；面积、可能蒸散量和年平均降雨量与物种丰富度显著相关，对物种丰富度的解释率在97.6%以上。主要研究结论：（1）29ºN纬线是横断山区南、北段重要的分界线，且南段是这一生物多样性热点地区的核心区域。（2）横断山区种子植物丰富度沿海拔梯度分布的单峰曲线格局得到证实，3000-4000 m海拔范围是横断山区特有种最丰富的海拔段，同是也是物种分化最强烈的海拔段，在生物多样性保护中具有重要意义。（3）在属一级水平上，物种特有率沿同一海拔梯度的多种分布格局表明物种的特有性与物种在海拔梯度上的演化和散布密切相关。（4）MDE、面积和气候是影响物种丰富度沿海拔梯度分布格局的重要因子，对物种丰富度分布格局有较高的解释能力。（5）由于数据资料的缺乏，高海拔地区的物种丰富度不能得到很好的估算，尤其是树线以上特殊生境是植物多样性考察与标本采集的薄弱区域，需要开展更多的生物多样性调查与植物标本采集工作。
语种	中文
	2008-01-23
学位授予单位	中国科学院昆明植物研究所
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/190
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	张大才. 横断山区种子植物丰富度沿海拔梯度的分布格局[D]. 昆明植物研究所. 中国科学院昆明植物研究所,2008.

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