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生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和,是一个分层次的等级系统。物种多样性是指一定区域内物种的多样化及其动态变化,它是生物多样性的基本层次。近年来,不断加剧的人类活动导致越来越多的物种生存受到威胁。特别是全球的急剧气候变化,可能使物种灭绝加速和分布格局产生巨大变化。中国的生物多样性极其丰富,同时也是生物多样性受威胁最严重的国家之一,生物多样性保护问题受到极大关注。但是,中国生物多样性研究和保护起步较晚,全国尺度的生物多样性格局研究非常缺乏,亟需开展系统调研,摸清我国生物多样性本底状况,并探讨其形成原因,为生物多样性保护提供科学依据。青藏高原地形高耸,气候复杂,特有物种丰富,是一个独特的自然地理区,且其生态系统脆弱,对气候变化反应敏感。有蹄类是青藏高原生态系统的重要组分,气候变化对其分布格局将产生重要影响。为了探讨这些问题,我们在文献调研、标本调研和野外调查的基础上,构建了中国陆生脊椎动物物种分布的空间数据库,并利用物种分布模型、气候预测模型和广义线性模型等方法,研究了中国陆生脊椎动物物种多样性地理分布格局、中国陆生哺乳动物的种域分布格局和青藏高原有蹄类动物在气候变化作用下的潜在分布格局变化,分析了生物地理因子对这些分布格局的影响,并对生物多样性分布假说进行了检验和探讨。主要内容如下: 1.我们共收集了2665个陆生脊椎动物物种分布和能量、环境稳定性及生境异质性3类11个生物地理变量数据,在100×100km尺度上绘制了物种多样性分布图,并运用广义线性模型和信息理论方法构建了物种丰富度与每类生物地理因子之间的最优回归模型。中国陆生脊椎动物物种多样性,总体上呈由东南向西北递减的趋势。能量水平解释了67.6%的物种多样性变异,其中,年平均气温是最重要的影响因子,年降水量和归一化植被指数的作用次之;环境稳定水平解释了69.1%的物种多样性变异,其中,年气温变异范围和降水季节变化是物种多样性变异的主要影响因子;生境异质性水平仅解释了26.3%的物种多样性变异,而与生境变异度有关的环境因子对物种多样性变化的作用均不明显。中国陆生脊椎动物的物种丰富度随能量的升高而增加,随着环境稳定性上升而增加。我们的结果验证了能量假说和环境稳定性假说,而未发现支持生境异质性假说的充足证据。 2.我们共收集了515个陆生哺乳动物物种分布和平均气候条件、气候变异度、环境能量水平及地形变异度4类9个生物地理变量数据,在100×100km尺度上绘制了种域纬度宽度分布图。我们将研究区域分割为若干个5°纬度带,运用Stevend法、中点法、Pagel法和逐种法分析了纬度种域宽度随纬度梯度的变化趋势,检验了Rapoport法则,并使用MonteCarlo模拟和广义线性回归法,研究了中域效应和各类生物地理因子对哺乳动物种域格局的影响。中国陆生哺乳动物平均纬度种域宽度格局符合Rapoport法则,总体上呈由低纬度向高纬度递增的趋势,且不同的数据处理方法对研究结果影响较大。中域效应能解释种域分布格局80.2%的变异性,是最重要的影响因子。平均气候条件假说、气候变异度假说、环境能量假说及地形变异度假说均未得到充分支持,相关因子对种域宽度变化的解释率均<30%。 3.我们共收集了22个青藏高原有蹄类动物的1898个分布点,还收集气候、生境、地形及人为干扰4类14个生物地理变量数据,采用最大熵模型,在1×1km尺度上绘制了各物种潜在分布图和物种多样性格局。我们使用了政府间气候变化专门委员会(IntergovernmentalPanelonClimateChange,IPCC)三种大气环流模型(MK3,HADCM3和MIROC3_2-MED),3种温室气体排放情景(B1,A1B和A2)和两种迁移假设(全迁移假设和零迁移假设),获得了这些物种共6160个分布预测结果,采用多模型整合法,分析了它们在2020年,2050年和2080年的分布状况及物种多样性格局。全球气候变化将使青藏高原有蹄类动物丧失30%-50%的适宜生境,将使其分布区平均向北迁移近300km,分布区平均海拔下降约650m。在未来的100年内,55%-68%的青藏高原有蹄类动物将成为濒危种,23%-32%的青藏高原有蹄类动物将极度濒危,4-7个青藏高原特有有蹄类动物将成为全球濒危种,这一地区面临的生物多样性危机将比其他地区更严峻。青藏高原有蹄类物种多样性,总体上呈由东向西递减的趋势,东南部山地目前物种最丰富,但物种灭绝的威胁更大;而东北部地区环青海湖地区和西北部干旱地区物种多样性可能上升。 综合以上研究结果,中国的生物多样性保护,应依据物种多样性分布格局和种域分布格局的特点,划定热点地区,重视对关键地区的研究,并合理制定保护对策;在保护工程实施过程中,应加强现有自然保护区的物种管理,并依据气候变化后物种分布动态,选择保护地和调整保护区功能区划。