新生代青藏高原及毗邻地区哺乳动物区系的历史演化

The Tibetan Plateau (TP) and adjacent zoogeographical regions rank the most complicated faunas in the world. Previous studies have investigated the processes and mechanisms shaping the species distribution patterns and biodiversity in this area at different taxonomic ranks. However, few studies so far have explored the divergent time, evolutionary relationships and historical changes of these faunas in the context of uplift of the TP..Here, I will use a recently compiled database of mammal extant distributions, phylogenetic information and fossil collections to investigate how uplift of the TP underpins the evolutionary relationships of the TP and adjacent zoogeographical regions. I will use the temporal changes of phylogenetic β dissimilarity and fossil β dissimilarity to reconstruct the historical changes in mammal faunas and specifically to investigate the timing of emergence of the modern spatially structured faunas. Meanwhile, I will explore how the periodic uplift of the TP shaped the modern species distributions by comparing the juxtaposed evolutionary histories between mammal faunas and orogenesis of the TP. Understanding these biogeographical patterns not only be helpful to understand the processes and drivers of modern biodiversity shaped by geological processes, but also advance our knowledge of the origin, evolutionary history and drivers for the Euro-Asian faunas.

青藏高原及毗邻地区是全球动物区系最复杂的区域。虽然不少研究已经在基因、物种和区系等不同水平上探讨了该地区物种分布格局和生物多样性的形成与维持机制，但至今尚未有研究探讨新生代青藏高原隆起等地质历史背景下该地区动物区系的分化时间、进化关系及演变过程。.为回答“青藏高原隆起等地质事件是怎样影响毗邻地区动物区系演化的？”这一科学问题，本项目以哺乳动物为对象，现生物种的分布和系统发育树、化石记录为材料，利用系统发育β相异性和化石记录β相异性在地质历史上的变化，分析该地区动物区系分异的变化趋势，阐明不同动物区系间的进化关系和演化历史，揭示当代动物区系格局的形成时间。通过对比动物区系演化与地质历史背景的耦合关系，探讨青藏高原的阶段性隆起对动物区系分布及分化的影响。这一问题的回答，不仅有助于理解地质事件塑造当代生物多样性格局的过程，并有助于揭示欧亚大陆生物区系的起源、形成及演化机制。

青藏高原的隆起是新生代以来最重要的地质事件之一。这一事件极大地改变了欧亚大陆的地形格局和大气环流，同时对中国动物区系格局、演化过程和特有物种起源具有深刻影响。在本项目依托下，以陆栖脊椎动物为对象，以现生物种的分布、功能性状、系统发育树、化石记录为材料，分别对青藏高原动物区系演化历史、特有物种时空起源和群落构建机制等3方面展开研究。首先利用4,966种现生陆栖脊椎动物和1,278个哺乳动物化石属的数据，根据现生物种的系统发育β相异性和灭绝物种的化石记录β相异性在新生代的变化，重建了青藏高原及其毗邻地区的动物区系间的进化关系和演化历史，阐明了印度-亚洲板块碰撞、青藏高原隆升和亚洲内陆干旱化等事件对动物区系的演化具有深刻影响，提出了青藏高原的动物区系在新生代早期更接近东洋界的成分，但随时间推移与古北界成分更加相似。进一步基于时间校正的系统发育树，重建了174种青藏高原特有种的祖先范围，并估算了这些物种的扩散事件的来源和时间。发现青藏高原特有种早在55Ma就开始从周边区域扩散至青藏高原，扩散事件约从15Ma开始增加，并在6Ma之后达到顶峰；分化时间较早（>15 Ma）的特有物种主要起源于东南亚和喜马拉雅山区，而起源于横断山区和中亚地区的特有物种分化时间较晚（<15 Ma），支持了青藏高原隆升和历史气候变化对青藏高原特有物种的时空起源起着重要的作用。最后基于1,353 种陆生脊椎动物探讨了青藏高原动物出现与否与其形态特征、生态位属性或进化限制是否相关，阐明了青藏高原的动物并非物种库中随机组合的集群，其区系形成主要受环境过滤和扩散限制共同影响；塑造青藏高原动物群落的主导因子在空间上存在差异；扩散能力和生态位宽幅对喜马拉雅和横断山脉的动物群落具有更强的筛选作用，而耐寒性对羌塘高原动物的筛选作用更突出。本项目的研究成果为青藏高原动物区系格局、演化与维持提供了新的见解，并有助于理解其它山地动物区系的构建机制。