中国特有华溪蟹属淡水蟹多样性格局及其保护空缺 生物多样性    2025, 33 (8): 25123-.   DOI: 10.17520/biods.2025123

图4 华溪蟹属淡水蟹类热点地区与保护空缺区域的空间分布格局。(A)以1° × 1°网格为操作单元的物种丰富度格局; (B)以1° × 1°网格为操作单元的遗传多样性格局。红色网格代表热点区域, 绿色网格代表保护地区域。黑色虚线代表主要的保护空缺区域。CI表示置信区间。

正文中引用本图/表的段落

选择22个能够反映地形与气候特征的环境变量(附录1)。其中19个反映当今气候的变量(Bio1- Bio19)来自于世界气候网站(http://www.worldclim.org) (Fick & Hijmans, 2017); 海拔(altitude)、坡度(slope)、坡向(aspect) 3个地形变量来源于SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) (https://eospso.gsfc.nasa.gov), 所有环境变量图层均选择30?的分辨率。使用ArcGIS 10.4的空间分析工具提取两种网格分辨率下网格内的环境变量的均值。由于变量之间可能存在高度相关性, 本文计算了Pearson相关系数(附录2-3); 若两个变量高度相关(|r| > 0.75), 则仅保留其中1个变量。最终在1° × 1°的网格分辨率下筛选出7个候选环境变量, 即海拔(altitude, ALT)、年平均降水量(mean annual precipitation, MAP)、年温差(temperature annual range, TAR)、最湿季度均温(mean temperature of wettest quarter, MTWQ)、坡向(aspect, ASP)、降水量变异系数(precipitation seasonality, PS)、等温性(isothermality, ISO); 在2° × 2°的网格分辨率下筛选出6个候选环境变量, 即平均温度日较差(mean diurnal temperature range, MDT)、海拔(ALT)、年平均降水量(MAP)、年温差(TAR)、坡向(ASP)、等温性(ISO)。使用R软件spaMM包(Nipperess & Matsen, 2013), 基于Matérn空间相关结构, 构建空间广义线性混合模型(spatial explicit generalized linear mixed modeling, spaGLMM), 以评估候选环境变量对物种多样性和遗传多样性分布格局的影响。当变量的回归系数估计值的置信区间明显偏离零时, 则认为该变量对多样性水平具有显著影响。利用R软件ggplot2包(Wickham, 2011)绘制回归系数估计值的95%置信区间图。此外, 本文分析了华溪蟹属的广域种、狭域种等代表类群的遗传多样性分布格局, 通过计算Pearson相关系数(附录4-7), 筛选得到候选环境变量, 评估环境变量对其遗传多样性分布格局的影响。

空间自相关分析结果表明, 两种网格分辨率下的华溪蟹属淡水蟹类的物种丰富度和遗传多样性的空间分布呈现显著的聚集状态(P < 0.05, Z > 0) (表3, 附录16)。热点识别结果显示, 华溪蟹属的物种丰富度和遗传多样性热点主要分布于中国中南部的山地丘陵地带。多样性热点的重叠区域主要有3个(图4A, B; 附录17): (1)四川盆地及邻近山地区域; (2)秦岭、大巴山脉、巫山山脉区域; (3)武陵山脉、罗霄山脉、武夷山脉和南岭区域。

多样性热点地区与保护区叠加分析显示, 1° × 1°网格分辨率下保护区网格覆盖了物种丰富度热点地区网格的21.7%和遗传多样性热点地区网格的22.3%, 仍存在明显的保护空缺(图4)。物种丰富度热点图共识别出3个主要保护空缺区域(图4A): GAP1毗邻大巴山脉, 位于四川盆地东缘至重庆北部; GAP2位于秦岭、大巴山脉、大别山脉与武陵山脉之间的区域, 地跨湖北与湖南北部; GAP3延伸自武陵山脉南缘至武夷山脉西缘, 涵盖湖南中部与江西西部。遗传多样性热点图识别出4个保护空缺区域(图4B): GAP1基本与物种丰富度热点图一致; GAP2位于秦岭南麓与大巴山脉北麓之间, 地处陕西与湖北的交界区域; GAP3基本与物种丰富度热点图一致, 部分与物种丰富度热点重叠; GAP4为遗传多样性特有空缺, 位于南岭山脉和武夷山脉交汇区域, 地跨广东北部和福建南部。2° × 2°网格分辨率下保护区网格覆盖了物种丰富度热点地区网格的21.6%和遗传多样性热点地区网格的26.4%, 与1° × 1°网格分辨率下识别的保护空缺区域基本一致(附录17)。

本文的其它图/表

• 图1 华溪蟹属物种分布点位及地理分布区。(A)华溪蟹属物种分布点(黑色圆点)及分子取样点(红色圆点); (B)华溪蟹属物种分布区内分布的主要山脉(修改自刘明光, 2010); (C)华溪蟹属物种分布区内的生物多样性优先保护区域(绿色斑块; 引自生态环境部, https://www.mee.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201601/t20160105_321061.htm)与国家级自然保护区(蓝色斑块; 引自生态环境部, https://www.mee.gov.cn/ywgz/zrstbh/zrbhdjg/201905/P020190514616282907461.pdf)。
  
• 图2 华溪蟹属淡水蟹物种丰富度和遗传多样性空间分布格局。(A)以1° × 1°网格为操作单元的物种丰富度格局; (B)以1° × 1°网格为操作单元的遗传多样性格局; (C)以2° × 2°网格为操作单元的物种丰富度格局; (D)以2° × 2°网格为操作单元的遗传多样性格局。S1-S3: 物种多样性分布中心; G1-G5: 遗传多样性分布中心。
  
• 表1 华溪蟹属69个物种的分布点位数量和16S rDNA序列数量及其核苷酸多样性
  
• 图3 以1° × 1° (A)和2° × 2° (B)网格为操作单元的物种丰富度与遗传多样性之间的单变量线性回归
  
• 表2 1° × 1°网格分辨率下环境变量对华溪蟹属物种丰富度和遗传多样性影响的空间广义线性混合模型结果。粗体表示估计系数的95%置信区间明显偏离零。
  
• 表3 1° × 1°网格分辨率下华溪蟹属物种丰富度和遗传多样性分布格局的空间自相关分析结果