群落谱系结构对横断山区高山带植物物种共存的影响

The Hengduan Mountains （HM）, seated at SE Qinghai-Tibetan plateau, supports the globally richest alpine flora as well as the most pronounced spatial and temporal gradients. This area is a natural laboratory for studying the plant - plant coexistence mechanism along spatial and temporal gradients. While due to the extremely high elevations, bad accessibility of plant materials, it’s very difficult to study in situ to explore the underlying coexistence mechanism among plants in alpine area. In this study, we set a series quadrats in alpine meadow and screes at different sites in HM, and calculate the phylogenetic diversity of these quadrats along the spatial and temporal gradients, combining with the data of climates, topology, soil type, geographical position, phenology, quadrat size and plant ecological life forms, and then to detect the relationship between phylogenetic diversity and alpine plants coexistence, to illuminate the importance of phylogenetic structure on coexistence among alpine plants, and lay a basis for the study on biodiversity maintenance of alpine plants under the global changing.

横断山区位于青藏高原的东南部。本区拥有世界上最丰富的高山植物，而且环境梯度大、生境类型多样、物候现象明显，是研究高山植物种类间物种共存机制的理想场所。同时环境条件比较恶劣，可及性差，导致本区高山植物多样性的研究比较有限，高山植物群落的谱系结构研究亟待进行。本研究拟在横断山区高山草甸及高山流石滩生境内设置一系列样方，计算空间时间尺度上的谱系多样性来描述谱系结构，联合气候、地形、土壤类型、地理位置、物候现象、样方大小、植物生活型等要素，在空间和时间维度上探索高山植物共存与谱系结构之间的关系，进而阐明谱系结构对高山生境内植物共存机制的作用方式和重要性，并为全球变化背景下高山带物种多样性维持的研究奠定基础。

为了探索高山植物谱系结构变化样式，我们使用种间亲缘关系指数（Net relatedness index，NRI）和最近种间亲缘关系指数（Net nearest taxon index，NTI）分析了横断山区高山植物谱系结构的水平和垂直格局，同时还把以研究区为分布中心的高山植物川贝母作研究对象，来了解影响高山植物生存的因素。研究表明：两个指数都随着纬度增加而显著增加，即从南到北，谱系结构有变得相聚的趋势；在南部（滇西北地区）生境条件较优越，高山物种之间可能以偏竞争为主，近缘物种遭到排挤，导致亲缘关系较为疏远，而到了北部，环境变差，压力变大，高山植物之间关系变得以偏协作为主，亲缘关系较近。为此，纬线方向上，生境过滤作用对本区高山带谱系群落结构的形成产生很大影响，而在东西方向上谱系结构格局不明显，可能是地理隔离作用表现更为突出。垂直方向上，多数高山区的较低海拔地区（高山草甸）植物群落倾向于谱系发散，较高海拔地区（流石滩）倾向于相聚，这类似于南北方向在垂直梯度上的映射，高山植物群落在环境较好的低海拔偏竞争为主，亲缘关系较为疏远，而高海拔地区植物之间关系较近，很可能变得以偏协作为主，亲缘关系较近。而东达拉山，可能由于本身海拔较高，物种已经经过充分的环境筛选，较低海拔的高山草甸和较高海拔的流石滩都表现出谱系结构发散，物种之间以竞争关系为主。对高山植物川贝母的野外生存调查表明：距离道路越近，鳞茎越深，个体数量也越少，鳞茎和果实的高度及直径也越小，并且鳞茎直径的减小更明显，而果实高度的减小更显著，说明人为的干扰已经对高山植物的生存产生重大影响，尤其是资源植物，比如药用植物等。这些结果表明人为干扰、生物因素、气候和地理等自然因素共同影响高山植物群落，有时人为因素的作用超过了其他生物和自然因素。