《东北地理所在湿地螺类多样性地理格局与形成机制方面获进展》

  • 来源专题:中国科学院亮点监测
  • 编译者: Lei
  • 发布时间:2023-04-26
  • 东北地理所在湿地螺类多样性地理格局与形成机制方面获进展 .
    2023-04-24东北地理与农业生态研究所
    字体:大 中 小 语音播报
      生物多样性地理格局及其形成机制是生态学和生物地理学的核心研究内容之一。已有研究揭示了生物多样性具有纬度、海拔等梯度和热点/贫瘠区域差异等地理格局。相较于陆生生物,当前对水生生物多样性的地理格局及其形成机制认识有限。由于湿地的水陆过渡性和非地带性特征,湿地生物多样性地理格局备受关注,但既往研究集中在鱼类,特别是无脊椎动物多样性研究颇为贫乏。 
      东北是我国沼泽湿地最大的集中分布区,其水生生物多样性的地理分布格局及形成机制尚不明确。中国科学院东北地理与农业生态研究所以三江平原、松嫩平原、大兴安岭和长白山区126处沼泽湿地为研究对象,对腹足纲螺类开展了为期8年(2013-2020年)的大尺度研究,旨在揭示东北平原淡水沼泽、盐碱泡沼、山地沼泽等湿地螺类多样性(结合分类组成、功能形状和系统发育关系来表征)的地理格局与其关键形成机制。 
      本研究系统采集并鉴定出湿地螺类17科34属64种,包括新进腹足亚纲(Caenogastropoda)、下异鳃类(Lower Heterobranchia)、喜湿螺总目(Hygrophila)和肺螺总目(Eupulmonata)。结果表明,东北湿地螺类多样性具有明显的生物地理格局。其中,松嫩平原盐碱泡沼湿地螺类分类学组成、功能和系统发育结构与其他3个湿地区具有明显差异,物种数相对较少,并表现出盐碱适应特性;三江平原和大兴安岭湿地螺类类群多样,区域间相似性较高;而长白山区湿地螺类受海拔梯度影响显著,物种组成相对分散;多样性特征表现出气候温和的三江平原淡水沼泽湿地螺类α多样性最高,且分类学组成、功能和系统发育结构更均匀;驱动因素分析表明,气候是螺类多样性地理格局的关键驱动因素,盐度是螺类分类学组成差异的主要控制因子,而降水季节性是螺类功能和系统发育结构差异的主要影响因子。 
      该研究表明东北沼泽湿地是中国湿地水生无脊椎动物多样性的热点地区,水生无脊椎动物应成为湿地生物多样性研究和保护的重要内容。该研究提出的不同区域湿地无脊椎动物的差异性控制因子,为区域湿地生物多样性保护和恢复策略选择提供了依据。该工作提出全球变化下次生盐碱化加剧和降水季节性变化将成为塑造未来湿地无脊椎动物群落的重要因素。 
      相关研究成果以 Geographical and climate-dependent patterns in spatial distributions of snail (Mollusca: Gastropoda) assemblages in freshwater wetlands across Northeast China 为题,发表在 Freshwater Biology 上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和“一带一路”国际科学组织联盟专题联盟等的支持。 
    论文链接  
    图1.东北沼泽湿地采样点分布示意图 
    图2.126处湿地螺类物种组成阴影图 
    图3.基于126处湿地螺类物种组成的非度量多维排序图 
      生物多样性地理格局及其形成机制是生态学和生物地理学的核心研究内容之一。已有研究揭示了生物多样性具有纬度、海拔等梯度和热点/贫瘠区域差异等地理格局。相较于陆生生物,当前对水生生物多样性的地理格局及其形成机制认识有限。由于湿地的水陆过渡性和非地带性特征,湿地生物多样性地理格局备受关注,但既往研究集中在鱼类,特别是无脊椎动物多样性研究颇为贫乏。   东北是我国沼泽湿地最大的集中分布区,其水生生物多样性的地理分布格局及形成机制尚不明确。中国科学院东北地理与农业生态研究所以三江平原、松嫩平原、大兴安岭和长白山区126处沼泽湿地为研究对象,对腹足纲螺类开展了为期8年(2013-2020年)的大尺度研究,旨在揭示东北平原淡水沼泽、盐碱泡沼、山地沼泽等湿地螺类多样性(结合分类组成、功能形状和系统发育关系来表征)的地理格局与其关键形成机制。   本研究系统采集并鉴定出湿地螺类17科34属64种,包括新进腹足亚纲(Caenogastropoda)、下异鳃类(Lower Heterobranchia)、喜湿螺总目(Hygrophila)和肺螺总目(Eupulmonata)。结果表明,东北湿地螺类多样性具有明显的生物地理格局。其中,松嫩平原盐碱泡沼湿地螺类分类学组成、功能和系统发育结构与其他3个湿地区具有明显差异,物种数相对较少,并表现出盐碱适应特性;三江平原和大兴安岭湿地螺类类群多样,区域间相似性较高;而长白山区湿地螺类受海拔梯度影响显著,物种组成相对分散;多样性特征表现出气候温和的三江平原淡水沼泽湿地螺类α多样性最高,且分类学组成、功能和系统发育结构更均匀;驱动因素分析表明,气候是螺类多样性地理格局的关键驱动因素,盐度是螺类分类学组成差异的主要控制因子,而降水季节性是螺类功能和系统发育结构差异的主要影响因子。   该研究表明东北沼泽湿地是中国湿地水生无脊椎动物多样性的热点地区,水生无脊椎动物应成为湿地生物多样性研究和保护的重要内容。该研究提出的不同区域湿地无脊椎动物的差异性控制因子,为区域湿地生物多样性保护和恢复策略选择提供了依据。该工作提出全球变化下次生盐碱化加剧和降水季节性变化将成为塑造未来湿地无脊椎动物群落的重要因素。   相关研究成果以Geographical and climate-dependent patterns in spatial distributions of snail (Mollusca: Gastropoda) assemblages in freshwater wetlands across Northeast China为题,发表在Freshwater Biology上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和“一带一路”国际科学组织联盟专题联盟等的支持。   论文链接   图1.东北沼泽湿地采样点分布示意图   图2.126处湿地螺类物种组成阴影图   图3.基于126处湿地螺类物种组成的非度量多维排序图 
    更多分享
    打印 责任编辑:侯茜
    化学所等在硅带隙以下高性能有机光电探测方面获进展 .
    理化所在飞秒激光无掩膜光刻拓扑结构及细胞球浸润机制方面获进展 .
    扫一扫在手机打开当前页 .
  • 原文来源:https://www.cas.cn/syky/202304/t20230424_4885124.shtml
相关报告
  • 《昆明植物所在超高多样化类群的系统演化方面获进展》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2023-05-08
    •  快速辐射类群因在年轻的生物多样性热点地区的进化、适应和环境变迁研究中的潜在价值而备受关注,也是解决生命之树问题的最大挑战之一。紫堇属Corydalis是罂粟科中超高多样化的属(约530种),主要分布于北温带,以青藏高原-横断山区为主要辐射分化中心。长期以来,关于紫堇属的系统发育研究往往基于个别叶绿体基因片段和少数类群取样,未能很好解决本属内的组间系统发育关系,且所提出的亚属级和组级分类系统存在争议。此外,紫堇属多数物种具有重要的药用价值和观赏价值。关于该属植物分类、分子系统学等的研究,将为有效保护及合理开发利用属内优质种质资源提供科学依据。   近日,《植物学报(英文版)》在线发表了中国科学院昆明植物所孙航研究团队撰写的题为An updated classification for the hyper-diverse genus Corydalis (Papaveraceae: Fumarioideae) based on phylogenomic and morphological evidence的研究论文。该研究对紫堇属首次进行全球广泛取样并测序,获得280个代表类群的叶绿体基因组序列和271个代表类群的低拷贝核基因数据集,涵盖紫堇属当前已定义的所有组和“系”。基于质体基因组和核基因两套数据,该研究构建了紫堇属迄今最全面和最稳固的系统发育树,探讨了属下拓扑结构的核质不一致情况,阐明了属内的组间系统关系。结果表明,过去界定的42个组和5个独立的“系”中,仅25个组和1个“系”为单系,且多为物种数较少的组。祖先性状重建分析表明,生活型、是否具主根、是否具短囊状距和果实类型相关的性状较为稳定,可用于属下分类鉴定。基于组级水平的完整系统发育关系,结合形态学证据、地理分布和祖先特征的重建,研究人员提出了全新的紫堇属组级分类系统,包括4个亚属(1个新亚属被建立)和39个组,并全面梳理了各组异名。其中,16个组的范围被重新界定,恢复了1个组,新建立了6个组。该研究是以扎实野外考察和标本查阅为基础,结合多组学数据以及形态-地理-性状等多维证据对紫堇属进行全面地系统发育分析,重新认知了属内系统关系,提高了对于该属性状进化的认知,为紫堇属深入的分类学、多样性进化以及资源利用和保护等的研究奠定了坚实基础。   研究工作得到第二次青藏高原综合科学考察研究、中国科学院战略性先导科技专项(A类)和国家自然科学基金重点项目等的支持。瑞典乌普萨拉大学、美国康奈尔大学、华中师范大学的科研人员参与研究。   孙航团队致力于泛第三极植物多样性起源、演变和进化适应机制研究,以宏观生物学研究为基础,以植物类群的起源发生和分布格局形成为核心,以物种多样性演化和适应机制为切入点,多学科交叉,宏微观结合,探讨高山植物多样性在时间和空间上的进化过程和生存机制及其在全球植物多样性形成演变中的作用,并为探究泛第三极环境演变提供生物学证据,例如,提出东亚植物区系形成新观点,聚焦紫堇属、风毛菊属、葱属等超高多样化类群开展从系统发育、地理格局形成到伪装色彩进化以及适应性进化基因组机理全链条系统研究。
  • 《昆明植物所在超高多样化类群的系统演化方面取得重要进展》

    • 来源专题:生物育种
    • 编译者:姜丽华
    • 发布时间:2023-05-05
    • 快速辐射类群因其在年轻的生物多样性热点地区的进化、适应和环境变迁研究中的潜在价值而备受关注,同时也是解决生命之树问题的最大挑战之一。紫堇属Corydalis 是罂粟科中超高多样化的属(约530种),主要分布于北温带,以青藏高原-横断山区为主要辐射分化中心。长期以来,关于紫堇属的系统发育研究往往基于个别叶绿体基因片段和少数类群取样,未能很好解决本属内的组间系统发育关系,且所提出的亚属级和组级分类系统一直存在争议。此外,紫堇属多数物种具有重要的药用价值和观赏价值,对该属植物分类、分子系统学等研究为有效保护及合理开发利用属内优质种质资源提供科学依据。   近日,JIPB在线发表了中国科学院昆明植物所孙航研究团队题为An updated classification for the hyper-diverse genus Corydalis (Papaveraceae: Fumarioideae) based on phylogenomic and morphological evidence的研究论文。该研究对紫堇属首次进行全球广泛取样并测序,获得280个代表类群的叶绿体基因组序列和271个代表类群的低拷贝核基因数据集,涵盖紫堇属当前已定义的所有组和“系”。基于质体基因组和核基因两套数据,研究构建了紫堇属迄今最全面和最稳固的系统发育树,探讨了属下拓扑结构的核质不一致情况,阐明了属内的组间系统关系,结果表明过去界定的42个组和5个独立的“系”中,仅25个组和1个“系”为单系,且多为物种数较少的组。祖先性状重建分析表明生活型、是否具主根、是否具短囊状距和果实类型相关的性状较为稳定,可用于属下分类鉴定。基于组级水平的完整系统发育关系,结合形态学证据、地理分布和祖先特征的重建,研究人员提出了一个全新的紫堇属组级分类系统,包括4个亚属(1个新亚属被建立)、39 个组,并对各组异名进行了全面梳理。其中,16 个组的范围被重新界定,恢复了1个组,新建立了6个组。该研究是以扎实野外考察和标本查阅为基础,结合多组学数据以及形态-地理-性状等多维证据对紫堇属进行了全面地系统发育分析,重新认知了属内系统关系,极大提高了我们对该属性状进化的理解,为紫堇属深入的分类学、多样性进化以及资源利用和保护等研究奠定了坚实基础。   昆明植物所陈俊通博士、黄先寒博士和乌普萨拉大学Lidén教授为论文共同第一作者,邓涛研究员和孙航研究员为共同通讯作者,昆明植物所张良副研究员、博士生张信坚、硕士匡田辉以及康奈尔大学Landis博士和华中师范大学王东教授也参与了该项研究工作。研究得到第二次青藏高原综合科学考察研究、中国科学院战略性先导科技专项A类和国家自然科学基金重点项目等支持。   孙航研究团队长期关注泛第三极植物多样性起源、演变和进化适应机制研究,以宏观生物学研究为基础,以植物类群的起源发生和分布格局形成为核心,以物种多样性演化和适应机制为切入点,多学科交叉,宏微观结合,探讨高山植物多样性在时间和空间上的进化过程和生存机制及其在全球植物多样性形成演变中的作用,也为探讨泛第三极环境演变提供生物学证据。如提出东亚植物区系形成新观点(Chen et al., 2018),同时聚焦紫堇属、风毛菊属、葱属等超高多样化类群开展了从系统发育(Yusupov et al., 2022等)、地理格局形成(Zhang et al., 2020, 2021等)到伪装色彩进化(Niu et al., 2021等)以及适应性进化基因组机理(Chen et al., 2019; Zhang et al., 2023等)全链条系统研究。