摘要: 天山-阿尔泰山植物区系是欧亚森林区向中亚干旱地区延伸的一部分。该区域内分布的植物受到当地干旱气候以及更新世以来多次发育的山地冰川活动的强烈影响。本研究选取这一地区不同植被带上分布的几种植物旨在探究它们在遗传结构和分布区方面对更新世以... 展开 天山-阿尔泰山植物区系是欧亚森林区向中亚干旱地区延伸的一部分。该区域内分布的植物受到当地干旱气候以及更新世以来多次发育的山地冰川活动的强烈影响。本研究选取这一地区不同植被带上分布的几种植物旨在探究它们在遗传结构和分布区方面对更新世以来气候变化的响应。借助谱系地理学和物种分布区模拟的分析手段针对天山-阿尔泰山分布的几种植物进行分析:以西伯利亚落叶松(Larix sibirica)、西伯利亚铁线莲(Clematis sibirica)、船苞翠雀花物种组(Delphinium naviculare speciesgroup)和准噶尔铁线莲(Clematis songarica)分别代表天山-阿尔泰山分布的欧亚森林针叶林物种、林下伴生物种、森林-草甸草原交接带物种和典型干旱荒漠草原物种。通过综合分析居群分子遗传结构、物种分布区模拟和古气候及其年代学资料，得到以下结果: 1、落叶松属(Larix)是欧亚森林重要的组成成分，它在我国西北、东北和西南地区的山地有着广泛的分布。我们通过对采自这三个区域的落叶松属15个居群材料的谱系地理学研究，发现74.4％的遗传变异比率发生在地理区域间，并且这三个地区的居群也都聚在不同的谱系上。这表明西北地区分布的西伯利亚落叶松(L.sibirica)与其他两个地区的落叶松有着显著的遗传结构差异。西南地区分布的落叶松居群在第四纪冰期时期并未发生大规模迁移活动，拥有高水平的遗传多样性(π=0.69×10-3，Hd=0.71)。青藏高原边缘和相邻地区复杂的地形和气候环境为西南地区的落叶松居群提供了丰富的避难所。在第四纪冰期时，东北地区和西北地区分布的居群经历了长距离的迁移。间冰期时期，奠基者效应和遗传漂变可能使其在间冰期向北回迁扩张过程中降低了遗传多样性。并且，LGM时期潜在分布区缩小也显示它们在冰期时发生了退缩。然而，西伯利亚落叶松在阿尔泰山和东天山之间的地理分隔则是在干旱化作用下沙漠和戈壁的扩张造成的。通过对欧亚森林的代表针叶林植物的研究，说明在干旱和第四纪冰期活动的共同作用下，阿尔泰山-天山地区植物的谱系地理结构与其他欧亚森林地区有着显著的差异。 2、分析了阿尔泰山-天山地区不同植被带上的四种植物的谱系地理结构和分布格局与古气候变化之间的关系，研究发现:针叶林植物西伯利亚落叶松在冰期时期发生了分布区收缩、居群经历了大规模迁移;而晚第三纪以来持续干旱化导致的沙漠和戈壁扩张则导致了该物种形成了阿尔泰山-东天山间断的地理格局。通过林下伴生种西伯利亚铁线莲的谱系地理学研究，发现分割的避难所促使了该物种在更新世最大一次冰期时期发生了谱系分化;随着间冰期气候转暖，两个谱系又发生了种群扩张，并且准噶尔盆地周边的山系充当了这个物种冰后期扩张的迁移通道。对于森林-草甸草原交错区植物船苞翠雀花物种组而言，它具有阶梯式的扩张历史和等级式的避难所;由分子钟运算得到的船苞翠雀花物种组的分化和扩张时间与天山地区更新世冰期年代序列相吻合。作为干旱草原带植物的代表，准噶尔铁线莲的分布区和谱系地理结构受到冰期气候的影响较小，但是在气候变化过程中该物种的分布区还是发生了小规模的变化。故而，阿尔泰山-天山地区不同植被带上植物的遗传结构和分布区格局与古气候变化之间的关系都是十分密切的。 3、通过对比不同植被带上的植物对气候变化响应的敏感性差异，发现:森林-草甸草原交错区植物船苞翠雀花物种组对于气候变化表现十分敏感;针叶林及林下伴生种植物对于古气候变化表现出比较敏感;干旱草原植物准噶尔铁线莲则对气候变化表现出不太敏感的特征。这一结论说明不同植被带上的植物对古气候变化的响应程度是有差异的。 综合以上研究结果，我们得到以下结论:干旱化和冰期时寒冷气候是驱使天山-阿尔泰山地区植物对更新世以来气候变化响应的关键气候因子;由于在干旱化气候背景的影响下，这一地区的针叶林植物谱系地理结构与我国东北和西南地区针叶林植物相比具有显著的差异性;来自不同植被带上物种的证据表明天山-阿尔泰山地区植物的谱系地理结构和分布区格局与古气候变化有着密切的联系;但是，不同植被带上的植物对气候变化响应的敏感性又有着比较大的差异。在本研究中，我们也提出了天山-阿尔泰山地区的森林植物可能要比耐旱的干旱草原植物更易受到干扰。故而，这一地区的森林植物需要受到很好的重视和保护。 收起