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物种多样性、谱系多样性和生态功能多样性在不同尺度上互相结合,从综合的角度出发探讨环境和进化历史对生物多样性格局的影响,能更加深刻地揭示现代生物多样性格局与区系物种构成的成因和维持机制。环境与多样性格局存在尺度效应和区域效应,在类群相同的条件下,对不同区域和尺度的研究发现环境和多样性之间存在不同的响应与联系。虽然已有研究从全球或大陆尺度上探讨了整个欧亚大陆环境对鸟类物种多样性的影响,但由于这一地区气候和景观差异巨大,结合各区域环境特点探讨鸟类多样性格局的成因仍十分必要,尤其在欧亚大陆的东部地区。除环境因素外,区系地质历史和进化背景同样影响了现有鸟类的多样性格局。已有研究表明,东洋界鸟类在第三纪晚期向古北界扩散,并在第四纪气候转冷条件下种化形成新的区系成分,而后通过高山地带重新向低纬度扩散。解析这一事件对中国鸟类种系多样性的影响,可以更深刻地理解生态过程和区系进化历史在多样性格局和区系物种构成中的作用。基于此,通过比较以下两部分的研究内容,揭示环境、尺度和进化历史对多样性格局的塑造作用: 1、物种多样性与环境因子之间的相关关系依赖于区域环境特点和研究尺度,我们研究了不同气候条件下控制欧亚大陆东部鸟类物种丰富度的环境因素。通过将欧亚大陆东部(3326个地理网格)依据气候特点划分为五个亚区(热带区、干旱区、温带区、寒冷区和高寒区),我们分别将繁殖鸟丰富度(1771种)和留鸟丰富度(1397种)与16个环境因子在整个研究区域和各个亚区建立回归模型,确定能量、降水、生境异质性和气候季节性对丰富度格局的相对贡献。我们使用层级推进模型(Gradient boosted model)建立同归,因子对模型的相对贡献(Relative influence,RI)代表环境因素对格局的贡献。结果显示:1)除部分模型外,繁殖鸟和留鸟与环境凶素的相关关系基本一致;2)能量和降水对整个研究区域以及干旱区、寒冷区和高寒区等气候条件较恶劣区域的物种丰富度格局贡献最大,相关因子在模型中的相对贡献分别为53.5%、45.6%、32.7%和37.3%,大尺度下能量和水分收入的差异是物种丰富度格局的基础;3)热带区和温带区的能量和降水相对其他区域更为丰沛,模型中贡献最高的因素是地形差异(RI=38.5%)和气温年较差(RI=36.9%),表明在水热条件相对优越的区域,生境异质性和气候季节性及其他因素会取代能量和降水主导丰富度格局。大空间尺度下,不同的生态过程互相嵌套影响多样性格局,对局部地区多样性的解释还需要从局部地区的生态过程入手。 2、进化历史对多样性的影响可以反映在群落内物种的种系结构上。我们建立了中国雀形目留鸟(611种)的物种α和β多样性格局,并利用其系统发育关系第一次建立了大尺度中国鸟类种系α与β多样性格局,并通过与热带高成种速率、第四纪北方成种事件和横断山“物种泵”等假说预测的结果进行对比,确认对中国鸟类多样性格局和物种构成影响最大的生物地理过程。此外,我们利用GBM模型将物种及谱系的α和β多样性与代表地形、能量收入和气候波动的环境因子进行回归,对比环境因素对鸟类格局的影响。结果显示:1)种系结构具有一定的纬度相关性(R2=0.127),从低纬度到高纬度,种系结构由离散趋向聚集,与热带高成种率假说的预测不符,但符合第四纪北方成种事件的预测;2)横断山区种系α多样性较低而β多样性较高,暗示存在快速的种系替代,并包含狭域分布的特有成分;3)通过生态位保守性,气候波动对物种丰富度、种系结构以及种系构成的替代都存在较大影响(RITrich=52.5%,RISES.Psim=58.37%),气候波动剧烈的地区物种丰富度低而种系结构趋向聚集,群落间种系结构差异和物种对气候波动的适应相关。我们推测,第四纪的气候的寒冷和干旱化以及气候回旋通过灭绝、种化事件和生境过滤深刻影响了中国高纬度地区鸟类的物种多样性和区系构成;由于特殊地形造成的气候类型迅速转变,横断山-秦岭一带形成了特殊的种系结构格局,局域内有较多的亲缘种共存,但整个区域范围内种系替代十分迅速。以上研究对揭示中国鸟类区系、多样性格局的形成机制提出了新的研究思路。