中国小叶蝉亚科地理分布格局及其形成机制的研究

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生物的地理分布格局是生物多样性、生物地理学及宏观生态学等研究共同关注的问题,在探究生物类群的多样性分布、起源和进化及确定自然保护优先区等科学问题上起重要作用。以往研究主要集中在高等植物、鸟类、哺乳动物等较容易识别的类群;昆虫作为动物界中种类数量最多的一类生物,由于种类多、数量多、鉴定工作任务重等原因,多数研究工作仍主要集中于基础分类研究,因而,相关的多样性和地理分布格局研究明显不足,对生物地理学及宏观生态学相关理论的研究缺乏支持,这与其本身的多样性水平相比并不相称。近年来,随着分类工作的持续深入及生物多样性信息学的快速发展,很多类群的物种信息得以系统的整理、订正和统一,小叶蝉亚科的昆虫就属于这种情况。目前国内该类群的分类研究工作比较充分,积累了丰富的研究资料,为进一步研究其多样性和地理分布奠定了基础。  在已有研究的基础上,本研究拟明确小叶蝉亚科昆虫随纬度和海拔梯度的多样性分布规律;确定该类群在中国的多样性分布中心(或热点)和特有分布区;探究影响其多样性分布格局形成和维持的生物气候因素;明确该类群丰富度格局与特有性格局之间的关系并探讨形成和维持丰富度格局和特有性格局之间关系的机制。围绕上述目的本研究将展开以下工作:(1)建立一个生物物种信息采集系统,收集、整理并核定在中国有分布的小叶蝉种类及其分布信息,将分布信息地标化;(2)研究小叶蝉亚科昆虫随纬度和海拔梯度的变化格局;(3)研究小叶蝉亚科昆虫在基于网格的多样性分布格局;(4)确定小叶蝉亚科昆虫在中国区域的多样性分布中心(或热点);(5)研究小叶蝉亚科昆虫地理分布与生物气候之间的关系;(6)研究小叶蝉亚科昆虫丰富度格局和特有性格局之间的一致性关系,并探讨成因;(7)确定小叶蝉亚科昆虫在中国的特有分布区。  通过建立物种信息采集系统,结合生物多样性信息学的工具和方法,收集、整理并核定在中国有分布记录的小叶蝉774种,获得有效的分布记录3567个;通过查阅相关地名表并使用Google Earth核定后,得到了分布记录的地理坐标;使用GIS工具和高程图获取了分布点的海拔数据,以补充没有海拔数值的记录;使用GIS工具制作基于网格的全部物种丰富度格局(Total Species Richness Pattern)、特有物种丰富度格局(Endemic Species Richness Pattern)及权重特有性格局(WeightedEndemism Pattern);将5%的陆地面积(网格)作为阈值,得到多样性的分布中心(或热点);利用相关性分析确定丰富度格局和特有性格局之间的一致性;将特有种和非特有种分为两组,获得各组分布上的生物气候变量值,使用Kruskal Wallis非参数检验方法检验生物气候变量在两组间的差异,没有明显差异的生物气候变量被认为是生物分布的共同限制因素;使用最大简约法,在中国地理亚区级别上,得到小叶蝉亚科在属级和种级的特有分布区。  基于上述数据和方法得到以下研究结果和结论:(1)建立了一个功能全面、操作方便、界面友好的物种信息采集系统,并在此基础上建立了小叶蝉物种和分布信息数据库;(2)小叶蝉物种多样性随纬度的升高而降低;(3)小叶蝉物种主要分布在海拔小于2400m的区域,1200m以下的区域尤其丰富,当海拔超过1200m时,其多样性随海拔的升高而降低;(4)小叶蝉在我国的分布呈现南多北少的特点,绝大多数分布于动物地理区中的东洋区;(5)确认了11个小叶蝉在中国的多样性分布中心(或热点),它们是西双版纳区域,横断山区,海南岛,台湾岛,秦岭,以及四川西部山区,浙江西南、福建西北和江西东北部山区,贵州东南部山区,湖南东南、江西西南和广东北部山区,广东中西部山区,浙江北部和江苏南部的山区;(6)在地理亚区级别确认中国小叶蝉5个属级特有分布区和10个种级特有分布区;(7)小叶蝉亚科昆虫的物种丰富度格局和特有性格局之间存在一致性关系;(8)第四纪寒冷干燥的气候可能对现今小叶蝉的多样性分布有重要影响;(9)迁徙能力(扩散能力)在丰富度格局和特有性格局之间的关系上可能起核心作用,扮演内因的角色;其它因素如地质历史、气候环境、食物的分布(对动物来说)等在某些条件下也可起到决定性作用,扮演外因的角色;生物的分布格局是内因和外因相互作用的结果。
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