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中国石松类和蕨类植物多样性研究进展
王婷, 舒江平, 顾钰峰, 李艳清, 杨拓, 徐洲锋, 向建英, 张宪春, 严岳鸿
生物多样性    2022, 30 (7): 22381-.   DOI: 10.17520/biods.2022381
摘要   (2249 HTML112 PDF(pc) (7257KB)(6864)  

石松类和蕨类植物是维管植物的第二大类群, 其起源可追溯到4亿年前。在被子植物出现之前, 石松类和蕨类植物在古地球生态系统中占主导地位, 其重要性一直延续到现在。自20世纪40年代开始, 中国石松类和蕨类植物研究就令世界瞩目, 尤其是2017年第19届国际植物学大会在中国深圳召开后的5年时间里, 中国石松类和蕨类植物研究更是面向世界、走向国际, 研究更为广泛的科学问题, 在物种多样性、保护、系统演化和生态适应性等方面取得了一系列重要研究进展。2017-2022年, 多个中国研究团队利用多组学数据构建了世界石松类和蕨类植物科级水平的生命之树并提出了关键性状孢子囊环带演化的新模式; 解决了石松类和蕨类植物中目级、科级、属级和种级众多关键的系统分类学等问题, 发表了106个新分类群; 开展了大量的植物区系调查和研究, 出版了6部中国石松类和蕨类植物多样性专著和1部世界性专著; 对65种国家重点保护的石松类和蕨类植物进行了迁地保护, 同时实现了桫椤科、水蕨属(Ceratopteris)、观音座莲属(Angiopteris)和鹿角蕨(Platycerium wallichii)等重点保护类群的孢子繁殖; 在系统发育框架下, 研究了石松类和蕨类植物的生态修复功能和生态适应性演化。通过对2017-2022年研究成果的总结和思考, 本文对未来石松类和蕨类植物的发展提出以下建议: (1)提高中国寡型科属以及世界性大科大属的关注力度; (2)加强西藏、四川等薄弱地区石松类和蕨类植物的调查研究, 并结合新技术, 如DNA条形码等以提高区系调查中物种鉴别的效率和准确性; (3)运用多学科交叉的研究方法厘清各科、属、种间系统关系的同时, 还应加强系统和生态适应性演化之间的协同研究; (4)关注石松类和蕨类植物系统位置作为陆生维管植物演化起点的共性科学问题; (5)加强石松类和蕨类植物系统分类学与生态学、植物化学、保护生物学等学科间交叉合作研究。



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图2 (A)石松类和蕨类植物的系统结构(PPG I, 2016); (B) 2000-2022年中国及世界石松类和蕨类植物各科级新分类群数量及比例, 其中PPG I记载的物种数量截止到2016年。
正文中引用本图/表的段落
以PPG I (2016)系统为框架, 对新发表类群所属的科级水平进行归类统计。结果显示, 2017-2022年, 中国新增分类群主要集中在鳞毛蕨科(新增34个新分类群, 下同)、铁角蕨科(13个)、凤尾蕨科(10个)、卷柏科(8个)等物种较多的科中(表2)。根据2017-2022年世界石松类和蕨类植物各科新增物种数目与PPG I (2016)中各科记载的物种数目的比值, 可知各类群近年来在世界范围内的增长情况, 以此比例和《中国生物物种名录》(严岳鸿等, 2016)记载各科物种数目为基准, 可估算中国2017-2022年各类群增长数目的期望值(表2)。结果显示, 中国卷柏科(期望增长3.37个/实际增长8个, 下同)、水韭科(0.44/4)、双扇蕨科(0.45/1)、里白科(0.71/1)、蹄盖蕨科(3.04/5)、肿足蕨科(4.14/7)和叉蕨科(0.17/1) 2017-2022年新增物种的数目均高于期望值, 且近22年在世界新分类群中占较高的比例(图2B)。而以亚洲为主要或部分分布中心的金星蕨科(123.94/2)、水龙骨科(96.00/5)、凤尾蕨科(112.36/10)、碗蕨科(11.60/0)、石松科(7.47/3)实际增长的物种数目则显著小于期望值。此外, 从2000-2022年中国新类群的发现数量以及与世界发现数量比较的情况来看(附录5), 岩蕨科(中国新增2个, 世界新增384个, 下同)、膜蕨科(2/218)、藤蕨科(2/182)、乌毛蕨科(0/303)、瓶尔小草科(2/54)、骨碎补科(1/51)、莎草蕨科(0/43)、木贼科(0/16)、松叶蕨科(0/3)、紫萁科(0/13)、蓧蕨科(0/17)、蘋科(0/6)等类群近22年在中国境内均无较多甚至无新分类群发现。
本文的其它图/表