文|覃仕林

编辑|覃仕林

前言

被子植物的种类多样性在不同地区之间存在显著差异，这种差异往往是由生态过程和进化过程相互作用所形成的。

最近的研究利用全球被子植物区系的综合数据集，揭示了全球范围内分类学多样性、系统发育多样性、系统发育分散和系统发育偏差的地理格局。这些研究结果显示，分类学多样性与系统发育多样性之间存在着密切的正相关关系。

在全球范围内，分类学和系统发育多样性较高的地区主要位于热带地区，而较低的地区则主要分布在温带地区，尤其是欧亚大陆、北美和北非地区。

此外，系统发育分散度在热带地区通常较高，而在温带地区较低。然而，与分类学和系统发育多样性以及系统发育分散度相比，系统发育偏差的地理格局却展现出明显的差异。

基于分类学和系统发育多样性以及系统发育分散度所确定的被子植物多样性热点和冷点与基于系统发育偏差所确定的热点和冷点并不完全一致。

因此，在选择要保护生物多样性的地区时，需要综合考虑这些指标。

维管植物，包括369000种。不仅对本身很重要，而且在决定许多其他生物类群的多样性方面也很重要，它们是几乎所有陆地和许多水生栖息地的重要组成部分。

不同地区的植物物种多样性差异很大，物种多样性变异的地理模式是由生态和进化过程的相互作用形成的。

因此，知识的地理模式分类和系统发育多样性的主要生物，如植物，世界各地和这两个维度之间的关系的生物多样性，是重要的理解生物多样性的形成和维护在一个特定的地区及其区域之间的空间差异。

物种丰富度通常被用作物种水平上的分类学多样性的衡量标准。物种丰富度的大部分变化可以用当代气候来解释，以及大量的物种丰富度变化无法解释的当代因素归因于进化历史的影响，其中包括区域之间多样化和分散过程的差异效应。

揭示被子植物多样性的新视角

系统发育多样性，或简称“系统多样性”，衡量连接一组特定类群的进化路径的长度，是生物多样性的进化测量。

虽然广泛空间范围内的物种丰富度往往与系统发育多样性呈正相关，但物种丰富度高的区域可能并不总是与高系统发育多样性的区域相匹配。

如果一个地区有近缘物种，而另一个地区有远缘物种，那么物种数量相同的两个地区的系统发育多样性可能有很大差异。例如，当物种丰富度和气候受到统计控制时，东亚被子植物的系统发育多样性明显高于北美东部。

因此，物种丰富度较高的地区的系统发育多样性可能明显低于物种丰富度较低的地区。

了解一个地区的分类多样性方面的较高或较低的系统发育多样性，有助于阐明跨地区产生生物多样性模式的进化过程。

当地球的气候是温暖和潮湿的时候，许多主要的分支都是起源和多样化的。因为具有耐寒性或耐旱性的特征往往进化缓慢，许多演化支往往受到热带条件的限制，只有偶尔在温带条件下的进化突破。

被子植物，包括354000种，占世界上维管植物种类的94%。

在此，我们调查了世界各地区域植物区系被子植物物种丰富度、系统发育多样性、系统发育偏差和系统发育分散的地理格局，根据生物多样性和系统发育多样性以及系统发育偏差。

因为非被子植物的系统发育多样性和分布的地理模式与被子植物非常不同，有时与被子植物相反，同时在系统发育分析中包括被子植物和非被子植物。

一些研究已经调查了全球植物物种丰富度的地理模式，但它们要么不包括被子植物，要么不包括所有主要的植物区域。例如，调查全球非被子植物物种丰富的模式，研究全球维管植物物种丰富的模式不包括一些植物重要地区。

在维管植物中，我们观察到的被子植物物种丰富度的全球地理格局与蕨类植物相似，这两种物种丰富度都远高于温带地区。

我们注意到，在被子植物和蕨类植物之间的某些区域存在着物种丰富度的差异。例如，日本是蕨类植物种类最丰富的地区之一，但被子植物物种的情况并非如此。

被子植物丰富度的全球地理格局与整个陆生脊椎动物的地理格局高度一致，以及它们的个体类别。

系统发育的多样性和分散性

我们探讨了被子植物系统发育多样性和分散的全球模式，并比较了全球区域被子植物组合的分类多样性与系统发育多样性，发现分类学多样性与系统发育多样性密切相关。

这一世界范围内区域被子植物组合的发现与较小地理范围内被子植物组合的发现一致。我们对被子植物的发现也与全球范围内其他生物类群的发现相一致。低纬度被子植物的系统发育分散度高于高纬度，导致向高纬度的系统发育聚类增加。

当分析一个数据集内的一组采样区域时，可以使用两种方法来确定一个区域的系统发育多样性相对于该区域的分类多样性是高还是低。

我们采用了一种方法，这种方法是将系统发育多样性与分类多样性进行回归，并使用给定采样区域的回归残差作为测量该区域系统发育多样性和分类多样性之间的偏差。

在这两种方法中，采样区域的正系统发育多样性偏差表明该区域的系统发育多样性高于分类多样性，而负的系统发育多样性偏差表示该区域的低于分类多样性的系统发育多样性。

这两种方法得到的系统发育多样性偏差值几乎完全相关。因此，从这两种方法中得出的结果具有高度的可比性。

系统发育多样性和分类多样性之间存在很强的错配地理模式，系统发育多样性偏差值最大的被子植物组合主要位于热带和亚热带地区。而系统发育多样性偏差值最低的被子植物组合主要位于中亚、欧洲和美洲西部。

在之前的脊椎动物研究中也观察到系统发育多样性和分类多样性之间的不匹配。然而，系统发育多样性偏差值异常高的区域在不同的生物组中并不一致。

例如，对于两栖动物，发现地区异常低值的系统发育多样性偏差主要是在岛屿和群岛。以及地区长期孤立，如马达加斯加和澳大利亚，而地区异常高值的系统发育多样性偏差位于生物地理接触区在中美洲和中国南部。

不同分类群的差异解析

考虑低系统发育多样性偏差岛屿的大辐射少数血统成功殖民岛屿和高系统发育多样性偏差在中美洲和中国南部由于高移民或原位多样化率和当地的古老的血统在这些地区。

我们发现地区异常高的系统发育多样性偏差通常位于撒哈拉以南非洲和印度次大陆的部分地区，代表相对古老的哺乳动物的进化史，而异常低的系统发育多样性偏差主要位于南美安第斯山脉和北美落基山脉，代表地区相对年轻的进化历史的哺乳动物。

对于鸟类，发现大量的系统发育多样性偏差发生在孤立的热带岛屿，包括马达加斯和斯里兰卡，以及亚热带地区边缘的干地地区。而系统发育多样性偏差地区包括高地形地区，如喜马拉雅山脉和安第斯山脉和历史冰川作用地区。

物种丰富度模式在世界各地不同的生物群中广泛一致，但系统发育多样性偏差的模式在不同的主要分类群之间存在强烈的差异，这表明产生系统发育多样性模式的机制和过程，特别是系统发育多样性偏差，在分类群之间可能有所不同。

高系统发育多样性偏差的区域被认为经历了多个谱系的高多样化率或成功辐射的多个谱系的迁移。因此，异常高的系统发育多样性偏差可能是由于一个区域物种的系统发育过度分散，以及该地区携带独特和深层进化历史的古老谱系的存在。

相比之下，低系统发育多样性偏差的区域可能经历了少数与丁香相关的大辐射。因此，异常低的系统发育多样性偏差更有可能发生在由于最近的物种形成事件而导致物种发生系统发育聚集的地区。

假设高系统发育多样性偏差可能来自生物交换的机会，例如那些位于领域之间边界的交换。或通过促进古代谱系持续存在的相对隔离，而较低的系统发育多样性偏差可能发生在最近形成的陆地上。

例如，包括尼泊尔和不丹在内的一系列地区的系统发育多样性偏差水平要高得多。这些地区是喜马拉雅生物多样性热点的一部分，位于欧亚板块和印度板块的边界，包括来自劳亚和冈瓦纳超级大陆的植物谱系。

在印度板块与欧亚板块碰撞后，由印度板块混合携带的冈瓦南植物在欧亚板块上进化。

因为这两个构造板块在印度和亚洲碰撞之前被分离了数千万年，这两个板块上的被子植物的进化史有很大的不同，每个板块都有一组独特的分支，两个板上被子植物混合分支的区域会导致系统发育多样性偏差值。

相比之下，中国西南部的横断山地区是世界上被子植物种类最丰富的温带地区之一，但该地区的系统发育多样性偏差值相对较低。

这可能是由于该地区一些谱系最近大量的物种形成事件，这是由于印度板块与欧亚板块碰撞导致许多高山隆起引起的。

我们的发现表明，基于系统发育多样性鉴定的被子植物热点和冷点与基于分类多样性的植物热点和冷点高度一致。

然而，基于系统发育多样性偏差识别的被子植物热点和冷点通常与基于系统发育多样性或分类多样性识别的热点和冷点不重叠。

结论

这表明，选择自然保护区不仅要考虑分类多样性和系统发育多样性较高的地区，还要考虑分类多样性和系统发育多样性相对较低的地区，还要考虑系统发育多样性偏差较高的地区。

与系统发育多样性偏差较低的地区相比，其他地区可能具有更独特的深层进化历史，并且可能具有更高的潜在进化能力。这些地区对于保护规划来说具有特别的重要性。

此外，虽然某些地区可能表现出系统发育多样性偏差低，但是它们的分类多样性和系统发育多样性仍然较高，这些地区也可能成为保护规划的重

要目标。这些地区可能包含许多独特的物种和生态系统，其保护对维护全球生物多样性至关重要。

综上所述，笔者认为需要在保护规划中平衡考虑系统发育多样性和分类多样性，以制定更加全面和有效的保护策略。