第十四屆全國生物多樣性科學與保護研討會GeographicpatternsandenvironmentalcorrelatesoftaxonomicandphylogeneticdiversityofaquaticplantsinChina南昌大學生命科學學院2022年12月12日報告目錄中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性報告目錄中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性引言海豐荇菜荇菜屬/睡菜科Zhouetal.,Phytotaxa,2014中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性引言?方法：沿著青藏高原南部低海拔到高海拔調(diào)查了150多個水體的水生植物，記錄了水生植物的物種種類、水體理化因子等；查閱資料，獲得了水生植物的各項功能性狀指標；?結(jié)果：分類、系統(tǒng)發(fā)育和功能多樣性隨著海拔上升而下降；凈種間親緣關(guān)系指數(shù)（NRI）呈現(xiàn)單峰模型；凈種間功能關(guān)系指數(shù)（NFRI）沒有明顯的格局?結(jié)論：水生植物群落的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)在海拔梯度上表現(xiàn)出不同的模式：相比系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)，環(huán)境變量能更好地解釋功能結(jié)構(gòu)的海拔梯度。Zhouetal.,FreshwaterBiology,2022a引言?方法：利用中國東部152個樣點的實地調(diào)查數(shù)據(jù)，分析了217種水生植物物種的α-和β-多樣性的緯度梯度，還探討了多樣性與兩種氣候變量（能源和水相關(guān)變量）之間的關(guān)系；?結(jié)果：水生植物α-多樣性的緯度梯度呈駝峰狀，在45°N處最高。水生植物的凈相關(guān)度指數(shù)與年平均溫度和年降水量呈負相關(guān)，這與“熱帶生態(tài)位保守性”假設(shè)的預(yù)測一致，β多樣性在中緯度暖溫帶最低。另外，研究顯示水生植物α-和β-多樣性的緯度模式在不同類型水生植物之間是不同的。Zhouetal.,EcologicalIndicatiors,2022b引言?一定地理區(qū)域的物種集合是歷史和生態(tài)過程相互作用的結(jié)果（Ricklefs，2004），理解物種集合在地理上的變化原因是宏觀生態(tài)學的基本目標之一?大量的研究探索了陸生植物多樣性在局域、國家或全球尺度的變化，揭示了一系列非常有價值的生態(tài)學規(guī)律?而對于淡水生態(tài)系統(tǒng)中的水生植物多樣性地理格局研究得還不多（Iversenetal.,2019;Alahuhtaetal.,2020）引言?水生植物生活在水里或水邊，對水和水環(huán)境的依賴強于陸生植物，另外水生植物通常比陸地植物的分布范圍更廣（Santamaría,2002因此水生植物的地理格局可能不同于基于陸地植物所揭示的一些普遍規(guī)律（Alahuhtaetal.,2021）?例如，水生植物多樣性在中高緯度地區(qū)最高（Chappuisetal.,2012;Alahuhtaetal.,2020,2021），其海拔模式可能不明顯（Fernández-Aláezetal.,2018），與經(jīng)度也不具有顯著的相關(guān)性（Tianetal.,2020）引言?大尺度的水生植物多樣性地理格局研究在北美和歐洲都有開展（Chappuisetal.,2012;Alahuhtaetal.,2020,2021），但在東亞類似的研究還較為缺乏?中國幅員遼闊，具有巨大的緯度、經(jīng)度和海拔差異，江河、湖泊和各種類型的濕地眾多，水生植物非常豐富（Chenetal.,2012;Wangetal.,2021），為研究水生植物多樣性地理格局提供了良好條件?本研究基于文獻、志書、標本、網(wǎng)站和實地調(diào)查等手段，綜合研究了中國水生植物多樣性地理格局及其環(huán)境解釋，為理解中國水生植物多樣性和濕地生態(tài)保護提供理論依據(jù)報告目錄中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性研究方法?研究思路物種多樣性物種多樣性名錄和地理分布物多樣性地理格局及其環(huán)境解釋功能多樣性功能多樣性環(huán)境變量環(huán)境變量地形水域變量地形水域變量研究方法?參考的主要與中國水生植物相關(guān)的書籍中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性研究方法?參考的主要與中國水生植物相關(guān)的在線數(shù)據(jù)庫中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性研究方法?不同研究人員對水生植物判斷標準不一，導(dǎo)致不同文獻和專著記錄的水生植物有差異，經(jīng)過我們對相關(guān)文獻的匯總，標本核查和野外觀測等手段，我們總結(jié)了中國水生被子植物名錄及其地理分布?我們統(tǒng)計的原則有：①中國原產(chǎn)植物，排除外來水生植物；②至少在各個水生植物專著中作為“水生植物”記錄過一次；③為了研究方便排除了海生植物和木本植物；④不考慮種下單位研究方法?物種的分布信息主要來自以下一些資源Luetal.,Nature,2018《中國植物志》、《FloraofChina》以及各個地方植物志記錄的分布信息各種水生植物專著記錄的水生植物分布信息CVH、NSII和GBIF等網(wǎng)站上的標本資源中科院武漢植物園等單位于2010-2019年開展的全國水生植物調(diào)查研究方法?研究區(qū)域為中國大陸及其兩個主要島嶼100km×100km網(wǎng)格化去除邊界面積不足75%的網(wǎng)格后，總共使用了903個網(wǎng)格單元?環(huán)境變量主要來自以下網(wǎng)站水環(huán)境：ChinaNationalEnvironmentalMonitoringCentre(/)氣候：WorldClimdatabase()地形：CIAT-CSISRTMwebsite()水域：NationalGeomaticsCenterofChina(NGCC,/)研究方法lTopography（包括水域）：包括海拔（Altitude）、坡度（Slope）、地形起伏度（RDLS）、水域面積（WA）、水陸面積比（RWL）、水岸線長度（SL）、水岸線發(fā)育指數(shù)（SDI）lWater：包括鹽度（Salinity）、溶氧量（DO）、pH、總氮（TN）、總磷（TP）、氨氮（NH3N）lClimate：19個氣候因子報告目錄中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性研究結(jié)果——中國有多少水生被子植物？?中國水生被子植物889種，隸屬于71科224屬最大的10個科和10個屬中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性研究結(jié)果——中國水生被子植物的分布格局如何？?依據(jù)對水環(huán)境的依賴程度，我們將水生植物分為主要的兩大類：生長在水岸邊部分依賴水環(huán)境的Helophytes（沼生和挺水）和生長在水中非常依賴水環(huán)境的Hydrophytes（沉水、浮葉和漂?。elophytes一共738種，Hydrophytes一共151種?我們分析了全部水生植物以及兩大類水生植物的多樣性地理格局研究結(jié)果——中國水生被子植物的分布格局如何？?中國所有水生被子植物、Helophytes和Hydrophytes的分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局大致相同，即中國東南部多樣性較高，西北部較低?Helophytes和Hydrophytes的地理格局也有差別，Hydrophytes更集中在中國東部中國水生被子植物系統(tǒng)發(fā)育多樣性地理格局中國水生被子植物分類多樣性地理格局中國水生被子植物系統(tǒng)發(fā)育多樣性地理格局中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性Zhouetal.,JSE,2022中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性研究結(jié)果——中國水生被子植物的經(jīng)度、緯度和海拔格局?中國水生植物系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)在東南部隨機或發(fā)散，西北部保守?Helophytes和Hydrophytes的地理格局也有差別ZhouZhouetal.,JSE,2022研究結(jié)果——中國水生被子植物的環(huán)境變量解釋?氣候和水環(huán)境因素是中國水生植物多樣性的主要驅(qū)動因素?然而，不同因素的影響在Helophytes和Hydrophytes之間有所不同?水環(huán)境因素對Hydrophytes的PDses和MPDs的影響大于對Helophytes的影響。ZhouZhouetal.,JSE,2022報告目錄中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性結(jié)論?中國水生被子植物、Helophytes和Hydrophytes的物種多樣性的地理格局大致相同，即中國東部多樣性較高，西部較低，尤其是青藏高原中部。盡管水生植物在中國被子植物總量中的比例很小，但這一類群與中國所有被子植物物種多樣性的地理格局基本一致Zhouetal.,JSE,2022Luetal.,Nature,2018結(jié)論?中國水生被子植物多樣性隨經(jīng)度增加而增加，隨海拔增加而降低，隨緯度增加先降低后增加，呈現(xiàn)V形格局，在緯度30-40°N最低，這和北美及歐洲水生植物格局不一致?Hydrophytes和Helophytes的比值具有緯度格局，及隨著緯度增加而增加Alahuhtaetal.,Zhouetal.,JSE,Zhouetal.,JSE,2022結(jié)論?環(huán)境變量對Helophytes的解釋力強于對Hydrophytes的解釋力，這說明部分依賴水的類群Helophytes和陸生植物類似，更多地受到環(huán)境因素的影響?對于Helophytes來說，氣候比地形和水環(huán)境變量更能夠單獨解釋中國水生被子植物的地理格局；但，對于Hydrophytes來說，氣候和水環(huán)境單獨解釋力相當。也就是說，水環(huán)境對生長在完全生長在水中的植物影響比對部分依賴水環(huán)境的植物影響更大——這符合我們的預(yù)期假設(shè)，即水生植物易受到水環(huán)境的制約Zhouetal.,JSE,2022報告目錄中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性展望及其他研究?中國水生被子植物的β多樣性地理格局?環(huán)境變量對水生和陸生被子植物影響的差異?中國水生被子植物功能多樣性?氣候變化對水生被子植物多樣性的影響展望及其他研究?中國水生被子植物的β多樣性地理格局中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性展望及其他研究?環(huán)境變量對水生和陸生被子植物影響的差異中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性中國水生植物分類和系統(tǒng)發(fā)育多樣性的地理格局和環(huán)境相關(guān)性主要參考文獻?RicklefsRE.2004.Acomprehensiveframeworkforglobalpatternsinbiodiversity.EcologyLetters7:1–15.?IversenLL,etal.2019.Catchmentpropertiesandthephotosynthetictraitcompositionoffreshwaterplantcommunities.Science,366:878–881.?AlahuhtaJ,etal.2020.CurrentclimateoverrideshistoricaleffectsonspeciesrichnessandrangesizeoffreshwaterplantsinEuropeandNorthAmerica.JournalofEcology,108:1262–1275.?SantamaríaL.2002.Whyaremostaquaticplantswidelydistributed?Dispersal,clonalgrowthandsmall-scaleheterogeneityinastressfulenvironment.ActaOecologica-InternationalJournalofEcology23:137–154.?Alahuhta,J.etal.,2021.Macroecologyofmacrophytesinthefreshwaterrealm:Patterns,mechanismsandimplications.AquaticBotany168:103325.?Fernández-AláezC,etal.2018.Environmentaldriversofaquaticmacrophyteassemblagesinpondsalonganaltitudinalgradient.Hydrobiologia812:79–98.?TianY-Q,etal.2020.Biogeographicpattern,maincommunitytypes,andtheinfluencingfactorsofaquaticmacrophytesintheHexiCorridorofNorthwestChina.ActaEcologySinica40(1):202–212.?ChenY-D,etal.2012.TheChineseaquaticplants.Zhengzhou:HenanScienceandTechnologyPress.?WangQ-F,etal.2021