吕梁山隆起时间的谱系生物地理学研究

Lüliang Mountains, together with the Taihang Mountains, constitute a major biogeographic barrier between the Loess Plateau region and the North/East China Plains, and the age of the significant uplift of Lüliang has been under debate for years. From a phylogeographical perspective, the temporal and spatial patterns of diversification of genetic lineages can give us some unique insight into palaeo-events, thus providing a powerful means to independently test geoscience hypotheses/propositions. Here in the proposed research program, we are planning to investigate the likely temporal dimension of the uplift of the Lüliang Mountains in China applying a phylogeographical approach. We will use the black-spotted pond frog Pelophylax nigromaculatus and the Chinese scorpion Mesobuthus martensii as the study systems, employing both mitochondrial and nuclear DNA markers.

太行山以及与其相毗邻的吕梁山是我国华北地区的重要地貌单元，它们作为宏大的纵向地理屏障，对动物的东西向扩散和基因交流有重要影响，例如屏障阻隔所导致的遗传隔离，会造成同一物种不同地理种群间的遗传分化，甚至诱发新物种的形成。因此它们的隆起时间的信息对深入研究和阐明我国动物地理格局的演化规律和形成机制极为重要。但是关于吕梁山的隆起时间尚缺乏明确的结论，一方面不同的地学研究结果之间存在矛盾，另一方面所推断出的时间精度不够高，动辄有百万年的误差跨度，难以有效应用于生物地理学研究。本项目拟运用生物地理学研究方法，根据一些典型动物遗传谱系的分化水平，运用经过独立校准的分子钟，反过来推断这些山脉成为有效生物地理屏障（即有效阻碍其两侧动物的扩散和基因交流）的时间，从而对吕梁山的隆起时间进行推断，并对地学研究得出的太行山隆起时间进行验证。项目将为我国动物地理演化规律和形成机制的研究提供一个可参照的时间坐标。

吕梁山及与其相毗邻的太行山是我国华北地区的重要地貌单元，它们作为宏大的纵向地理屏障，对动物的东西向扩散和基因交流有重要影响，例如屏障阻隔所导致的遗传隔离，会造成同一物种不同地理种群间的遗传分化，甚至诱发新物种的形成。因此它们的隆起时间的信息对深入研究和阐明我国动物地理格局的演化和形成规律和机制极为重要。但是关于吕梁山的隆起时间尚缺乏明确的结论，难以有效应用于生物地理学研究。本项目运用生物地理学研究方法，揭示了青蛙和东亚钳蝎的遗传谱系分化格局和地理空间分布格局，并根据黑斑蛙和东亚钳蝎遗传谱系的分化水平，推断了吕梁山及与其相毗邻的太行山山脉成为有效生物地理屏障（即有效阻碍其两侧动物的扩散和基因交流）的时间，从而对吕梁山的隆起时间进行了推断，并对地学研究得出的太行山隆起时间进行验证。综合青蛙和钳蝎的研究结果，我们推断梁山脉显著隆起的时间很可能介于早上新世和晚中新世，而太行山在更新世卡拉布里雅中期以后才隆升到能有效阻碍钳蝎扩散的高度。