植物所科研人员揭示北极植物区系的进化历史
2023/7/19      点击次数:18210    阅读原文

北极地区虽仅约占全球陆地面积的5%,但是一个巨大的碳库和甲烷库,在全球气候系统中起着至关重要的作用。北极苔原(树线以北)是一种相对年轻的新型的植被类型,栖息着能适应生长季节短、年均温较低和极端季节性气候等恶劣环境的独特生物类群。过去50年以来,北极地区的变暖速度是全球平均速度的3–4倍,该地区的植被组成、密度和分布发生了很大变化。但是,北极植物区系的进化历史仍然不清楚。


北极植物区系的范围和代表植物


中国科学院植物研究所王伟研究组及合作者通过整合32个被子植物类群(共3,626种)的系统发育、分化时间和生物地理等分析结果,发现外来迁入和本地多样化的变化趋势基本一致;现代北极植物区系的成分最早可追溯至晚中新世的早期(约10–9 Ma),外来迁入和本地多样化速率在上新世-更新世之交(约2.6 Ma)快速增加,并在更新世中期以来(约1.0–0.7 Ma)急剧降低,该动态过程与北极地区的地质、古气候和海平面变化等密切相关。此外,研究还发现虽然北极被子植物的多样性来源于多个生物地理区域,但约有54%的外来迁入者来自北美西部,而且其迁入动态过程贯穿了北极植物区系的整个进化历史,这表明在北极和北美西部之间可能存在一个长期的生物散布廊道。


北极植物区系的进化动态及其驱动因素

(a)迁入和本地多样化速率;(b)北极地区地形变化简图;(c)全球温度变化曲线;(d)海平面变化曲线;(e)加拿大西北部和阿拉斯加地区植被郁闭度变化动态


该研究揭示了北极植物区系的起源和形成过程,解析了驱动北极植物区系形成的主要环境因子,并提出应优先保护北极和北美西部之间的散布廊道。该研究不仅提高了人们对北极植物多样性进化历史的理解,而且对极地生物多样性保护具有重要意义。

该研究成果于7月18日在线发表于国际学术期刊Nature Communications上。植物所与北华大学联合培养硕士研究生张军和植物所特别研究助理李小倩为共同第一作者,植物所研究员王伟、北华大学教授夏富才、美国佛罗里达大学教授Pamela S. Soltis和Douglas E. Soltis为论文共同通讯作者。该研究得到了中国科学院B类战略性先导和国家自然科学基金等项目资助。

文章链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39555-6



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