横断山区凤蝶物种丰富度空间格局及其成因研究

The Hengduan Mountains are an ecologically important and vulnerable area in West China. The papilionid butterflies (Lepidoptera: Papilionidae) are key pollinators and focal species for conservation, which are crucial in maintaining regional biodiversity and eco-security. Under the impact of current global change and human activities, the diversity of these butterflies has been subject to imminent decline in recent years. Thus, carrying out conservation research to study and understand the diversity of papilionid butterflies in this area is of great urgency. Based on the concept of Systematic Conservation Planning, our project is designed to address the key topic of spatial pattern of species richness and the underlying causes – a basic yet important aspect in biodiversity conservation. Our project will carry out the following research work packages: (1) building up geographic distribution megadata for papilionid butterflies on geographic information system by field survey, collection, literature referring, and specimen examination, and large scale analysis of the spatial pattern of species richness; (2) performing phylogenetic reconstruction and molecular dating with molecular techniques to analyse the origin of spatial pattern of species richness at local to regional scales; and (3) combining bioclimatic modelling, ecological niche factor analysis, and vegetation index with results of the preceding research to analyse and eventually reveal the cause(s) and influential environmental and geological factor(s) shaping the spatial pattern of species richness of papilionid butterflies in the Hengduan Mountains. The findings of our project will certainly improve our understanding of papilionid biodiversity in mountains facing climate change, but will also provide scientific support for conservation plans and strategies, and will offer a case example for biodiversity and conservation studies on threatened butterflies, a flagship for insect conservation.

横断山区是我国西部的生态关键区和脆弱区，凤蝶（鳞翅目：凤蝶科）是其中的重要传粉媒介和保护对象，对维持区域生物多样性和生态安全有不可替代的作用。受近年全球变化和人类活动的影响，该类群正面临多样性丧失的威胁，开展多样性保护研究刻不容缓。本项目以系统保护规划为指导思想，聚焦物种丰富度空间格局及其成因这一多样性保护领域的关键科学问题，开展以下研究工作：1）以野外调查采集、文献和标本检索，基于地理信息系统构建物种分布大数据，分析物种丰富度宏观空间格局。2）借助分子生物学系统进化重建与物种分化时间计算等技术，分析物种丰富度微观空间格局。3）联合生物气候模型、生态位因子分析、植被指数等分析并揭示研究区凤蝶物种丰富度空间格局的成因。本项目研究成果将提升我们对横断山区凤蝶多样性的认知，为选取凤蝶多样性保护地和制定保护策略提供基础数据和科技支撑，同时还可为其它受威胁蝶类乃至昆虫的多样性保护研究提供借鉴。

本项目自实施以来，按照研究计划在4年时间内先后在横断山区的滇西北、川西和藏东开展野外调查，结合文献和馆藏标本的记录，确定横断山区凤蝶物种66种（绢蝶亚科15种，凤蝶亚科51种），收集分布数据1946条，建立了横断山区凤蝶物种分布数据库。在此过程中，本项目订正了13条历史谬误记录和学名错误，解决了疑难类群的分类学问题，并扩充了雌蝶形态鉴定特征，为后续研究提供了更加完善的分类学基础资料。基于凤蝶物种分布数据，本项目开展了横断山区凤蝶物种丰富度空间格局研究，发现绢蝶亚科物种的多样性中心主要集中于滇西北、藏东和川西的高海拔山区（3500-5500 m），物种丰富度最高为7种。相比之下，凤蝶亚科物种的多样性中心则集中于滇西独龙江、怒江、澜沧江和川西岷江河谷（1500-3200 m），物种丰富度最高为24种。分析认为，横断山区凤蝶物种丰富度主要由外来祖先类群迁入和更新世短期快速分化驱动形成，其中后者的作用较为显著。在气候变化的驱动下，研究区内的多数绢蝶都面临适宜分布区丧失的风险，但少数分布海拔范围较宽的物种则可能出现适宜分布区扩张。相比而言，凤蝶亚科物种则大多可能经历适宜分布区扩张。在上述研究结果的支持下，本项目进一步分析了横断山区凤蝶多样性的保护优先区和保护空缺，发现滇西北金沙江流域至川西的高海拔山区及滇西怒江河谷存在较明显的保护空缺。最后，本项目结合研究结果和我国当前关于蝴蝶多样性保护的现状，分析了蝴蝶多样性保护工作中从科研到政策、立法和公民科学之间尚存在的空缺，并提出了相应的发展建议。本项目发表研究论文11篇，形成专著1部，培养青年教师3名、硕士研究生2名、博士研究生1名，部分成果转化为珍稀蝴蝶就地保护示范区，并在云南基层开展了科普宣讲活动。