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生物多样性的空间格局及其决定因素是生态学和生物地理学的基本问题之一,对此提出的解释迄今已多达上百种,主要归为环境条件影响假说和区域历史特性影响假说。尽管已经进行了大量的经验验证,但对于不同假说所起作用仍存在大量争议。 苦苣苔科(Gesneriaceae)含150属,3700余种,在中国自然分布52属525种,均属于苦苣苔亚科,其中436种为中国所特有。中国的地理环境复杂多样,是研究苦苣苔科植物分布及影响因子的理想区域。本研究结合气候、生境异质性、系统进化等因子,从不同尺度上分析了中国苦苣苔科植物物种丰富度的大尺度格局及其潜在成因,得出以下结论: 1.中国苦苣苔科植物主要分布在湿润、半湿润地区,种、属丰富度均随纬度/海拔的升高而降低;物种的种域宽度随纬度/海拔升高而呈上升趋势,表明苦苣苔科植物的种域大小地理分布支持“Rapoport法则”。 2.中国苦苣苔科植物物种丰富度(基于100m×100m网格)与气候、生境异质性和系统进化因子均具有显著相关性,这些因子可解释18.4％的物种丰富度的地理分异,其中气候因子的解释量(16.8％)最高。年均降水MAP的独立解释量在各单一解释变量中最高,占总解释量的25％,其次是气温年较差ART占22％,生境异质性可解释1.8％。 3.在喀斯特地貌集中分布的中国南方(七省一区)地区,上述因子可解释苦苣苔物种丰富度格局的19.1％(基于100m×100m网格)。其中气候因子的解释量最高为15.2％。夏半年降水量的独立解释量最高,占总解释量的27％,石灰岩因子的独立解释量占总解释量的14％。生境异质性因子可解释3.5％。 4.中国苦苣苔科全部物种的物种丰富度(基于50km×50km网格)地理格局可以被上述因子解释62.7％,其中生境异质性,气候和系统进化因子分别占可解释量的45.8％,42.9％和11.9％。以单一变量评价,石灰岩因子的独立解释量占总解释量的36％,其次是气温年较差ART,占总解释量的13％。 5.中国苦苣苔科植物石灰岩特有种的物种丰富度与系统进化因子不存在显著的相关性,气候因子和生境异质性因子共可以解释57.55％,气候因子占有较大的解释量,可解释40.3％,生境异质性因子则可以解释33.8％,其中石灰岩因子LS所占有的独立解释量最高占总解释量的为48％,其次是实际蒸散量AET,占总解释量的18％。 6.不同种域宽度的各类群的物种丰富度地理格局,上述因子对狭域种的解释度最高为57.1％,其中气候因子可解释48.4％,生境异质性可解释45.9％;广域种次之,所有因子可解释其55.3％,其中生境异质性因子对其的解释度最高达到45％,气候因子可解释38.2％;所有因子对中域种的解释度为50.9％,其中气候因子对中域种的解释度最高为39.9％。就单一因子而言,对于广域种和狭域种,石灰岩性的独立解释量都是最大的,分别为36％和44％。 7.综上所述,气候、生境异质性和系统进化因子三类因子对不同尺度上中国苦苣苔科植物物种丰富度的格局均具有影响,但影响程度不同。上述因子对50km×50km网格的解释程度较高为62.7％,而对100m×100m的解释程度却偏低为18.4％。产生这种结果的原因可能与尺度效应、物种分布特征和基础数据的分辨率有关。