标本是物种存在的永久凭证,它们包含的时空分布信息是了解生物多样性格局和追溯物种分布的基础。理想情况下,标本采集在时间和空间上无偏差。然而,由于生物多样性调查目的多样化(如填补采样空白或寻找特定物种)和外部限制因素的复杂化(如基础设施不完善、瘟疫、语言障碍),标本采集通常非随机且不同区域采集强度不均衡。因此,时间、空间和分类上的采集偏差不容忽视。评估这些偏差对系统学、生物地理学以及生物多样性保护研究非常重要,并能为未来的植物调查提供有效建议。中国有着复杂的植物采集历史,从最早的欧洲人在中国进行专业植物采集到中国植物学家独立调查本土植物,400多年来已积累了大量标本。随着标本数字化进程的推进,海量植物标本信息得以在线共享,促进了一系列研究的开展。
近日,Journal of Systematics and Evolution (JSE) 在线发表了题为“Gymnosperm collecting in China: Past, present, and future”的研究论文(https://doi.org/10.1111/jse.13122)。该研究选取了具有极高生态、经济和科研价值且受威胁程度较高的类群——裸子植物作为研究对象,基于构建的中国裸子植物物种分布数据库,分析了中国裸子植物在时间及空间分布上的格局与特征、采集人和鉴定人偏差,以及类群采集和系统发育偏差,并识别出调查的热点和冷点地区,以优化未来的裸子植物调查方案。
研究结果表明,中国的裸子植物主要分布在生境异质性较高的山地,尤其是海拔阶梯交界处。中国裸子植物四大支系的分布区域少有重叠。其中,松柏类植物分布最广,主要集中在横断山脉、四川盆地周边及南方各省交界处的山地;银杏零散分布于华中和华东地区;苏铁类植物主要分布在云南东部、广西西部以及海南等地;倪藤类植物中麻黄属主要分布在西北部,而其姐妹类群买麻藤属则主要分布在25°N以南。中国裸子植物的采集历史可以以1949年中华人民共和国成立为界,分为两个时期并形成四个高峰。1949年建国后的采集强度明显强于之前。早期采集主要集中在物种丰富度高的横断山区和交通较发达的沿海地区。采集人采集的标本数量两极分化严重,超过50%的中国裸子植物标本由不足4%的采集人采集。此外,中国裸子植物物种的标本数量和分布网格数量差异巨大,很多物种仅在一个网格中有分布。亲缘关系相近的类群采集频次更为相似。标本数量少的物种主要是狭域分布种、新种及新分布种,台湾省特有种占了很大比例;标本数量多的物种则主要是广布种或森林建群种。中国裸子植物的采集热点地区主要沿山脉分布,不呈聚集状。南方的采集冷点集中在22°–25°N区域,特别是滇中、桂西和粤东;北方冷点主要分布在内蒙古东南部、新疆北部和甘肃中部。南方的采集热点在横断山脉和武夷山脉,北方则主要在太行山脉。尽管我们在过去一个多世纪中收集了大量裸子植物标本,目前我国的裸子植物标本采集仍不充分,部分地区的名录完整性较低。此外,采集中还存在过度采集(一次采集多份标本)和采集不足(部分物种标本数量过少)的情况。由于采集缺乏连续性,我们对裸子植物种群动态的了解受到严重影响。因此,我们建议今后的裸子植物采集应重点关注采集薄弱和名录完整性较低的地区(如我国北方地区以及南方20°–25°N区域);加强科研投入和专业人才引进,充分发挥标本馆在科学研究中的作用;优化采集措施,有方针、有策略地进行针对性的标本采集和持续的动态监测。
图 中国裸子植物的采集在时空分布上呈现高度两极分化,并且在系统发育和类群采集上存在一定的偏差。总体而言,采集热点和冷点分散在各个山区,不呈聚集状。(A) 采集时间轴,(B) 标本采集频次,(C) 系统发育偏差,(D) 采集热点和冷点。
谢丹为该论文的第一作者,冉进华研究员为论文的通讯作者。植物研究所陈天翔、杜红高级工程师、吴慧高级工程师也参与了该项工作。该研究得到了中国科学院先导项目、国家自然科学基金、王寬誠教育基金的资助。
文章链接:
https://doi.org/10.1111/jse.13122
数据集链接:
https://www.plantplus.cn/doi/10.57760/sciencedb.17320110.57760/sciencedb.173200.57760/sciencedb.17320