在生物多样性持续丧失的背景下，亟需了解当前全球生物多样性的地理分布格局及其影响因素，以制定有效的就地保护措施。物种多样性最典型的表现之一就是其纬度梯度分布格局。早在一个半世纪以前，洪堡、达尔文和华莱士等博物学家已经发现，单位面积内的物种丰富度会随纬度增加而降低。但是，有些类群因为其独特的生理生态特性而并不符合这一规律。
苔藓植物（包括苔类、藓类和角苔类）起源于大约5亿年前，是现存最古老的陆地植物。与其它陆地植物（如被子植物和蕨类植物）的基部类群主要分布于热带地区不同，苔藓植物基部类群的分布中心并不位于热带地区。因此，全球苔藓植物的物种丰富度有可能不符合典型的纬度梯度分布格局。然而，由于全球苔藓植物分布数据的不完善，其全球丰富度格局及影响因素的研究进展缓慢。
近日，我院王健副研究员与国内外科研团队合作，揭示了苔类植物物种丰富度在全球呈现典型的纬度梯度分布格局。相关研究成果于2024年10月29日以“Geographic and ecological effects on species richness of liverworts worldwide”为题在线发表在生态学与生物地理学国际著名期刊Ecography上。
该研究整合了全球5971个苔类植物（约占全球苔类总种数的80%）在390个地理单元的分布数据，分析其丰富度随纬度的变化规律。同时，选取了2个地理变量、6个当代气候变量和4个历史气候变量作为环境数据，评估了这12种环境因子对全球苔类物种丰富度分布格局的解释率。研究发现，苔类植物物种丰富度在全球呈现典型的纬度梯度分布格局（图1、2），海拔范围对其丰富度的影响显著。与第四纪气候变化相比，当代气候条件对苔类丰富度影响更大（图3）。相比于温度，降水对苔类丰富度影响更大（图4）。同时，与气候的季节性变化相比，气候极端值对苔类丰富度影响更大（图5）。全球部分地区表现出与一般模式不同的区域性偏差。特别是在南半球，陆地板块的不同排列导致了不同的气候模式及气候-物种丰富度关系。另外，该研究还发现，在陆生高等植物中，苔类与蕨类植物均受降水相关变量显著影响，而在被子植物中，温度对丰富度的决定作用则突显出来。这一结果反映了不同陆生植物类群对干旱和寒冷胁迫的不同生理适应，为阐释这些类群的不同演化途径提供了新见解。
图1. 全球苔类植物物种丰富度分布格局
图2. 全球各纬度带苔类植物原始物种丰富度(a)和面积校正物种丰富度(b)
图3. 当代与历史气候变量对全球苔类物种丰富度的解释率（灰色代表当代与历史气候变量的共同解释率，红色代表当代气候变量的单独解释率，蓝色代表历史气候变量的单独解释率）
图4. 温度与降水相关变量对全球苔类物种丰富度的解释率（灰色代表温度与降水相关变量的共同解释率，红色代表温度相关变量的单独解释率，蓝色代表降水相关变量的单独解释率）
图5. 气候极端值与季节性差异对全球苔类物种丰富度的解释率（灰色代表气候极端值与季节性差异的共同解释率，红色代表气候极端值的单独解释率，蓝色代表季节性差异的单独解释率）
总体而言，尽管包括苔类、藓类、蕨类及被子植物在内的主要陆生植物类群均表现出强烈的纬度梯度分布格局，即在热带地区的丰富度最高，但与其他类群不同的是，苔类植物似乎更喜欢凉爽、湿润的气候环境，这一发现也在相关的系统发育研究中得到证实，即与被子植物的热带祖先生态位不同，苔类植物的祖先生态位具有凉爽和湿润的特点。本研究成果为划定全球物种多样性热点保护区提供依据，也表明需针对特定类群的不同生理生态特性，如苔类植物对水分的高度依赖性，采取针对性的就地保护措施。
该项研究是由华东师范大学生命科学学院王健副研究员、美国伊利诺伊州州立博物馆钱宏研究员、中山大学生命科学学院张健教授共同合作完成，生命科学学院2024届博士毕业生戴尊及瑞士苏黎世大学Michael Kessler博士参与了该项研究。本研究得到了国家自然科学基金（32070228）、上海市教委科研创新计划（2023ZKZD36）及瑞士国家科学基金（SNF 310030_188498）的共同资助。
附：