贵州茂兰主要生态系统苔藓植物物种、功能和系统发育多样性研究

Bryophytes are special compared with other higher plants, only second to angiosperms in species number. In recent years, scholars have begun to pay attention to the study of the diversity of bryophytes in key areas. Most of their works, however, were conducted on the single dimension of species diversity. Because of great difference in functional straits and phylogenetic history among different species, the indices of species diversity were unable to reveal the important roles of species in ecosystem processes, and the value of biodiversity conservation. Maolan is a national nature reserve with typical Karst landforms. According to the unique limestone geology, complex landforms and diverse habitat types, we speculated that the reserve has important biodiversity value because it should hold abundant bryophyte species with special floristic elements. In the present applying project, we try to understand the species composition of bryophytes, and the characteristics of their floristic and geographical distribution types based on our specimen collection and identification systematically. On this basis, we plan to perform a study on the species, functional and phylogenetic diversities of bryophytes on main ecosystems and habitats of the reserve. Our objectives are to elucidate the patterns of bryophyte diversities on the above three aspects, relationships among them and the environmental factors influencing them, thus identify the hotspots of bryophyte diversity for priority conservation. Our research would also enrich the theories and methods of the bryophytes diversity science.

苔藓植物是特殊的高等植物类群，种数上仅次于被子植物。近年来，国内外学者开始重视关键区域苔藓植物多样性的研究，但是多数还集中于物种多样性的单一维度。由于不同物种在功能特征和系统发育上存在极大差异，简单的物种多样性指标难以真实地体现物种对生态系统过程的重要作用，以及生物多样性保育的价值。茂兰是富有特色的国家级自然保护区，具有典型的喀斯特地貌。由于茂兰地区独特的石灰岩地质、复杂的地貌和多样的生境类型，推测会形成丰富的苔藓植物种类、特殊的区系成份，因而具有重要的生物多样性价值。本申请项目拟通过系统地标本采集和鉴定，掌握保护区苔藓物种组成和区系地理成分特征。在此基础上，重点开展该保护区主要生态系统和生境中苔藓植物物种、功能和系统发育多样性研究，在三个维度上阐明该保护区苔藓植物多样性格局、相互间关系及其环境因素，提出苔藓多样性特别关注和优先保护的热点区域，研究也将丰富苔藓植物多样性研究的理论和方法。

茂兰有典型的喀斯特地貌，但是分类、功能与谱系多样性维度上苔藓植物多样性情况并不清楚，对其进行研究可以丰富有关理论。结合谱系多样性研究非岛屿地区片段化生境中苔藓植物多样性格局及形成机制，可以为我国苔藓植物多样性的保护工作提供了理论与实际指导。项目通过在茂兰国家级自然保护区的不同景观区域多次进行苔藓植物标本和野外生态数据采集，共采集标本3784份，设置372 个样地、2868个样方，开展了苔藓植物生态调查，定量研究了物种、功能、系统发育（谱系）多样性及其影响因素，从分类、功能和谱系多样性三个维度对该保护区不同地貌、环境和植被的苔藓植物进行了系统的研究，发现该区域有苔藓植物共计68科197属568种，其中藓类47科162属481种，苔类21科5属87种，发现藓类植物新种2个，贵州新纪录种1个。该地区苔藓植物的主要优势科有丛藓科（Pottiaceae）占10.92%、青藓科（Brachytheciaceae）占9.51%、蔓藓科（Meteoriaceae）占6.87%等， 该地区苔藓植物的主要区系地理成分为东亚、热带、北温带和中国特有成分，藓类物种丰富度与功能丰富度、物种多样性与功能趋异度、物种均匀度与功能均匀度、物种多样性与谱系多样性间均显著正相关关系；环境过滤和扩散限制均对物种多样性产生显著影响，但是前者的作用大于后者；破碎化石砾环境中的苔藓植物，物种分布存在嵌套现象，种面积关系存在明显的小岛屿效应现象；这类环境中的苔藓植物多样性保护倾向于SS策略。基于研究结果，提出苔藓多样性特别关注和优先保护的热点区域，研究也丰富了苔藓植物多样性研究的理论和方法。通过研究，在“Journal of Bryolgy, Cryptogamie Bryologie, Nordic Journal of Botany”等刊物发表论文11篇，其中SCI论文4篇，培养硕士研究生2名。