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生物多样性在地球上的分布极不均匀,例如,热带和亚热带山区物种丰富度明显高于其它地区。解释物种的起源及分布进化历史,是生物地理学的主要研究内容。研究生物多样性形成过程,理清物种丰富度格局的影响因素和形成机制,不仅为追溯生物进化历史提供证据,对生物多样性保护和预测未来的生物的分布也有重要意义。当前全球的生物多样性格局无疑是当今环境因子与地质、气候等历史事件综合作用的结果。本论文以世界性分布的毛管亚科为研究材料,基于全面的类群取样、详尽的物种采集信息和多种分子标记,结合环境因子和进化历史对其物种丰富度格局、特有化格局及形成机制进行了研究。 本研究共收集到毛管蚜亚科192种1049条详细采集信息,其中包括9个未发表新种的分布记录。利用地理信息系统ArcGIS分析毛管蚜亚科物种丰富度格局,划定出该亚科的4个物种多样性中心,分别位于喜马拉雅山区东部、海南岛、台湾岛和爪哇。利用PAE和NDM两种分析方法,在三种不同栅格尺度下,分析了毛管蚜亚科的特有化格局,发现了10个特有分布区:喜马拉雅山区东部、喜马拉雅山区西部、横断山区、中国大陆南部边缘、中国东部山区、海南岛、台湾岛、日本本州岛、马来半岛和爪哇。分析得到的毛管蚜亚科物种丰富度格局和特有化格局基本一致,并且,多数物种多样性中心位于大陆山区或多山的岛屿。山区系统地形和气候复杂,具有明显的环境异质性和气候稳定性,促进物种分化和物种积累,形成物种多样性和特有化中心。毛管蚜亚科物种分布格局与其寄主植物分布格局相似。 本研究选取毛管蚜亚科3族10属63个物种,联合线粒体基因COⅠ、COⅡ、Cytb和核基因EF-1α,使用最大似然法和贝叶斯法重建了毛管蚜亚科系统发育关系。研究结果支持毛管蚜亚科的单系性,毛管蚜族的单系性及亚科内大部分属的单系性得到支持。基于4个基因标记和4个化石标定,运用BEAST软件估算了毛管蚜亚科的分歧时间。结合系统发育信息和物种的地理分布信息,运用RASP软件基于DEC、DEC分时间段和DIVA三种算法,重建了毛管蚜亚科祖先分布地,并结合地质和气候等历史事件探讨了该亚科的地理分布演化历史。研究结果表明,毛管蚜亚科大约在白垩纪晚期(86Ma)起源于中国大陆南部边缘和马来群岛,即东亚和东南亚交汇地区。随着马来群岛与东亚分离,毛管蚜基部发生一次隔离事件,随后向周围的大陆和岛屿扩散,形成现在的分布格局。青藏高原-喜马拉雅山脉的隆起和持续隆升,导致当地及周围地区的地形和气候发生剧烈变化,植被类型发生改变,为蚜虫扩散并定殖提供了新的生态位,激发毛管蚜类群发生快速辐射演化,并发挥物种泵的作用向周围提供物种。毛管蚜亚科发生早期分化之后,发生从中国大陆南部边缘向非洲、美洲和澳洲的扩散,经过漫长的演化历史形成特有类群。中新世后期,欧洲南部气候和植物区系组成发生改变,使毛管蚜亚科的分布范围退缩至东南亚地区。 本研究选取了8种环境因子:年均温(MAT)、气温年较差(TAR)、温度季节性差异(TS)、年降水量(AP)、降水量季节性差异(PS)归一化植被指数(NDVI)、木本植物覆盖度(MPTCC)及海拔变辐(HR)。利用Pearson相关性分析检验毛管蚜亚科物种丰富度与环境因子之间的相关性,结果表明毛管蚜物种丰富度主要受温度和降水的影响。有研究表明壳斗科栎属Quercus植物的物种丰富度与水热动态密切相关,据此我们推测温度和降水可能通过寄主植物间接影响了蚜虫的物种丰富度。用广义最小二乘法(GLS)回归分析评估整体环境因子对物种丰富度的解释度,结果显示毛管蚜亚科物种丰富度格局与整体环境因子的相关性不强,暗示物种丰富度是多种生态和历史因素综合作用的结果。 本研究认为历史因素和环境因素共同影响了毛管蚜亚科物种丰富度格局。毛管蚜亚科在东亚和东南亚地区物种丰富度较高,是物种长时间进化积累的结果。喜马拉雅造山运动为毛管蚜提供了新生态位和寄主植物,并发挥了物种泵的作用,发生向周围地区的物种扩散。山区和岛屿系统较高的环境异质性和独特的地理位置,导致其物种丰富度和特有化程度均较高。温度和降水可能通过影响寄主植物的多样性影响了蚜虫的物种丰富度。相对于其它非生物因素,植物对蚜虫物种丰富度的影响更直接。