昆明植物所在植物防御海拔梯度格局研究方面取得新进展

来源：中国科学院昆明植物研究所

研究植物与动物相互作用的地理变化格局，是理解生物多样性、丰富度以及各种功能性状地理变化格局的关键。由于更有利的环境条件，低纬度或低海拔区域动物多样性与丰富度更高，意味着低纬度或低海拔的植物可能遭受植食性动物啃食的压力更大，生长在这里的植物应当进化出更高水平的防御（纬度啃食防御假说或海拔啃食防御假说）。自上世纪五十年代以来，针对植物与植食性动物之间相互作用的地理梯度格局，生态学家们开展了大量的研究。但是，各研究得出的结果存在很大的争议，说明这两种被广泛认可的假说有待进一步验证。刺是一个进化上比较稳定的性状，包括皮刺、枝刺和叶刺等。尽管各种非生物因素，如强太阳辐射、低或高温、土壤肥力等，会影响刺的发育，但是，刺的一个主要的功能在于防御植食性动物，尤其是大型哺乳动物的啃食。与其它植物防御性状相比，刺受到的关注较少。 

昆明植物研究所青藏高原-喜马拉雅植物多样性形成与演变团队孙航研究组以青藏高原分布的1万余种被子植物和200余种植食性哺乳动物为研究对象，探讨了有刺植物在5400米海拔跨度（600米-6000米）的变化格局及其与植食性哺乳动物的关系。研究结果并不支持海拔啃食防御假说，中海拔有刺植物的比例最高（单峰格局），而且，生活型对刺的分布格局具有显著的影响（单峰格局只出现在多年生草本植物、灌木与乔木类群，一年生植物的有刺植物的分布没有显著的海拔变化规律）。进一步分析该区域植食性哺乳动物的分布发现，中海拔的植食性哺乳动物丰富度最高，并且植食性哺乳动物的丰富度与有刺植物的比例呈现出显著的正相关关系。结果说明，植食性哺乳动物的丰富度在海拔上的变化可能是驱动有刺植物海拔分布格局变化的主要因素。由于动物丰富度在中海拔最高的分布格局是一个全球范围广泛存在的现象，这种植物防御水平在中海拔最高的分布格局可能也是广泛存在的，而植物与植食性动物之间的防御与反防御协同进化（军备竞赛）可能在一定程度上导致中海拔区域植物与动物的高度分化，为理解全球生物多样性在中海拔最高的分布格局提供了新的视角。 

研究成果以“Plants are more likely to be spiny at mid-elevations in the Qinghai-Tibetan Plateau, south-western China”为题在线发表于Journal of Biogeography杂志上。本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目的支持。

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图1 研究区域

图2 有刺植物（二色锦鸡儿 张亚洲供图）