为了解世界维管植物新物种的基本信息, 明确生物多样性面临的威胁, 总结未来研究方向, 本文对2020年世界维管植物新物种的数据进行了统计分析。根据国际植物名称索引(IPNI)的记录, 截至2021年2月1日, 2020年全球发现1,747种维管植物新种, 由1,544名植物学家(264位中国植物学家, 1,280位国外植物学家)发表在103种期刊和5本书中。1,747种维管植物新种包括被子植物1,689种、蕨类植物52种、裸子植物6种。其中大部分来源于维管植物最大的几个科, 例如菊科、兰科和胡椒科。植物学家描述的美洲南部和热带亚洲维管植物新种超过828种, 是2020年维管植物新种发现最重要的两个地区。中国、巴西和马达加斯加是2020年贡献维管植物新种最多的前三位, 分别有247、223、99个新种。值得关注的是, Phytotaxa和PhytoKeys是2020年发表维管植物新种的主要期刊, 分别发表644种和168种。在各物种新名称中, 有5个无效名称和2个不合法名称。尽管近年来对生物多样性的关注日益增加, 但世界上仍有许多物种尚未被发现, 需要对各个地区植物进一步调查和研究, 尤其是生物多样性热点地区和岛屿地区。

2020年中国共发表高等植物新分类群359个, 其中新属21个、新种312个、新亚种6个、新变种14个、新变型6个; 发表新组合(等级) 217个, 新名称11个; 发表国家级新记录48个; 将85个名称处理为65个名称的异名; 对14个名称进行了应用订正; 新指定后选(新)模式物种147个; 还新发现多年未曾发现的物种2个, 排除物种分布3个。新发表的物种中, 苔类植物门有3个、藓类植物门3个、蕨类植物门6个、裸子植物门1个新杂交种、被子植物门299个。这些新物种中, 有86个发表的同时提供了详细的分子证据, 78个在发表时就依据IUCN标准被评估处于受威胁的状态。云南、西藏、广西和四川等西南4省区发表新物种最多, 占全国新物种发表总数的2/3; 新物种发现密度最高的省级行政单位是云南、海南、台湾、广西和浙江等省区; 墨脱县是新物种发现数量最多的县级行政单位。2020年中国高等植物净新增294个分类群, 占全国总数的0.79%, 313个高等植物名称发生变动, 占全国总数的0.84%。

为了及时掌握中国脊椎动物新增物种情况, 本文系统检索和整理了2020年发表的分类学文献, 汇总结果表明: 2020年中国脊椎动物共新增109种, 其中新物种100种, 国家级新记录种9种。包括鱼类新种24种、两栖类新种41种和新记录4种、爬行类新种30种和新记录4种、鸟类新种1种、哺乳类新种4种和新记录1种。上述新增物种中有92种描述报道时应用了分子遗传学证据, 占新增物种数量的84.4%。在新增脊椎动物物种中, 两栖类集中于无尾目、爬行类全部属于有鳞目, 分别有43种和34种, 其累计占比超新增物种总数的70%。在云南、西藏、湖南、贵州、四川等省区发现新物种数量较多, 均有10种及以上, 累计占比超新增物种总数的60%。绝大部分物种为中国学者发表, 绝大多数论文发表于英文期刊。总结数据提示今后需持续加强我国低等脊椎动物多样性的调查研究, 重视运用分子系统学技术进行物种识别。

本文对中国膜翅目昆虫2020年发表的新分类单元进行了梳理和总结。结合数据库检索和统计表格征集, 基于采自中国的膜翅目昆虫标本记录, 全世界膜翅目学者于2020年共发表涉及中国膜翅目分类单元的期刊论文104篇、出版1本图书专著, 分类单元新增及变动条目共469条: 4个新属(其中1个绝灭属), 1个新亚属, 321个新种(其中10个绝灭种), 8个新组合, 22个新异名, 1个中国新记录亚科, 18个中国新记录属, 93个中国新记录种, 1个替代名。绝灭类群有11条, 涉及3总科3科5属; 现生膜翅目有458条, 涵盖11总科29科170属, 其中6科40属不涉及新种。发表现生膜翅目新种的9总科23科130属: 广腰亚目(Symphyta)叶蜂总科(Tenthredinoidea) 23个新种; 细腰亚目(Apocrita)针尾部(Aculeata) 3个总科(蜜蜂总科(Apoidea) 29个新种、青蜂总科(Chrysidoidea) 2个新种、胡蜂总科(Vespoidea) 20个新种); 细腰亚目寄生部(Parasitica) 5个总科(小蜂总科(Chalcidoidea) 23个新种、瘿蜂总科(Cynipoidea) 12个新种、姬蜂总科(Ichneumonoidea) 206个新种、广腹细蜂总科(Platygastroidea) 4个新种、钩腹蜂总科(Trigonalyoidea) 2个新种)。2020年发表的所有中国膜翅目新种中, 姬蜂总科新种数量最多, 约占全年发表新种总数的2/3。云南、浙江、西藏、福建和辽宁等5个省级行政区为2020年中国膜翅目新种分布最多的省份, 超过全年发表新种总数的1/2。基于以上结果, 本文对膜翅目分类学现状和发展前景进行了讨论。

本文总结了2020年国内外学者发表的中国鳞翅目新分类单元的情况。经过统计, 2020年中国共发表鳞翅目新分类群196个, 其中新属1个, 新种190个, 新亚种5个; 发表国家级新记录71个; 发表新组合55个; 将11个名称处理为9个名称的异名; 新种(亚种)分别隶属于23个科。海南和云南两省发表的新物种数明显高于其他地区, 占全国新物种发表总数的2/5; 新记录种发表最多的地区为云南, 占全国新记录种总数的约1/2。整体来看, 我国南方新物种和新记录种发表数量明显高于北方。

本文总结了2020年中国双翅目分类研究的进展以及分类学者们对双翅目分类的科学贡献, 并对中国双翅目新分类单元的种类、分布地、发表期刊以及发表新分类单元数量的学者进行了统计。基于统计得到的中国双翅目标本2020年发表的3新属113新种, 本研究发现果蝇科(Drosophilidae) (31新种)、缟蝇科(Lauxaniidae) (17新种)和摇蚊科(Chironomidae) (17新种)新分类单元最多; 云南(43新种)、西藏(19新种或新属)和四川(17新种或新属)发现的新分类单元最多; 发表新分类单元最多的期刊为ZooKeys (30新种或新属)、Zootaxa (27新种或新属) 和《昆虫分类学报》(22新种或新属); 发表新分类单元最多的双翅目学者分别为华南农业大学陈宏伟团队、中国农业大学杨定团队和南开大学王新华团队。

鞘翅目是世界昆虫种类最丰富的类群, 具有重要的经济和生态意义。为及时掌握我国鞘翅目新分类单元和名称变动情况, 本文系统检索和整理了2020年发表的分类学文献。2020年共发表421个中国鞘翅目新分类单元, 包括新属21个、新亚属2个、新种387个、新亚种11个; 发表国家级新记录种51个; 提出了56个新组合、70个异名、7个物种异名名称变动、3个降级。重点研究类群包括步甲科、隐翅虫科、拟步甲科、天牛科、象甲科等。在地域分布方面, 新分类单元和新记录涉及33个省级行政区, 大多数新物种集中发现于云南和四川。建议今后及时地进行阶段性总结, 同时进行数字化, 以推动中国鞘翅目分类学研究成果的科学传播。

以中国半翅目等29目昆虫类群(除鞘翅目、双翅目、鳞翅目、膜翅目之外的其他目)为研究对象, 基于2020年度发表的新分类单元与文献资料, 编制了物种名录, 分析了新分类单元的地理分布与模式标本存放情况等。2020年, 中国半翅目等29目昆虫共描述349个新分类单元, 包括新属35个, 新种311个, 新亚种3个; 新种发表的热点地区在我国的西南山地及其邻近地区。模式标本存放单位多达69家, 其中正模标本主要存放在国内保藏机构, 而境外机构保藏的标本较少且以副模标本为主。本年度描述的349个新分类单元由356位作者所贡献, 共发表文献182篇; Zootaxa和ZooKeys是发表的主要期刊。本次调查为进一步深入研究物种演化的时空格局及生物多样性保护提供了基础数据。同时, 由于人类面临生物多样性急剧下降的威胁, 应加快大数据平台的建设及其多样化信息的挖掘, 支撑生物多样性的研究和保护。

本文总结了2020年发表的中国蜘蛛新分类单元和中国分类学者发表的国外蜘蛛新分类单元。基于国内标本, 2020年共发表中国蜘蛛223个新分类单元, 其中中国学者在12种期刊的56篇文章中命名了1新亚科、12新属和201新种, 国外学者命名了9新种, 合计210新种。云南是发现新种数量最多的省份, 占全国发现新种总数的38.1%。基于缅甸等12个国家标本, 2020年中国分类学者发表了外国蜘蛛95个新分类单元, 包括2新科、7新属和86新种。本文还总结了过去5年中国分类学者对全球蜘蛛分类的贡献, 2016‒2020年有1位中国学者发表771个新分类单元。

菌物是全球生物多样性最丰富的生物类群之一, 每年有大量新物种被描述和发现, 统计和分析菌物新名称发表数据, 可实时展示菌物分类学的研究热点, 并为学科的未来发展提供参考数据。根据世界菌物名称信息库Fungal Names、Index Fungorum和MycoBank所收录的数据, 2020年全球共发表了4,996个菌物新名称, 包括652个新高阶分类单元、2,905个新种及种下单元、1,342个新组合和97个其他名称, 是历史上发表菌物新名称数量最多的一年。这些新名称隶属于12门44纲173目469科1,386属, 盘菌、小型子囊菌、地衣和伞菌是本年度最受关注的类群。来自全球的1,978位学者将上述菌物新名称发表在133个期刊的885篇论文和9部专著中, 其中669位作者是首次参与新名称发表, 是历年来新作者最多的一年。本年度发表的菌物新物种的模式标本来自世界103个国家和地区, 东亚和东南亚是新物种发现的最热点地区, 而中国是发现新物种最多的国家, 共发现663种, 占全球的23%, 是排名第二位的泰国的2.28倍。西南地区是我国新物种发现的热点地区, 云南、贵州、西藏三省区本年度发现的新物种数量占全国的44.80%。除了新物种来源, 中国学者在本年度的菌物分类学研究中取得了令人瞩目的成果, 333位中国学者参与发表了1,271个菌物新名称, 占全球新名称总数的1/4。这些菌物新名称隶属于8门24纲87目209科440属, 发表在45个期刊的258篇研究论文和1部专著中。通过上述研究发现, 全球菌物新物种发现的速度仍在加快, 命名作者和新名称发表数量在逐步增加, 研究类群规模在逐渐扩大。但菌物物种描述率仍处于较低水平, 持续、高效地发现菌物新物种将是菌物学者的重点研究方向之一。

石斛属(Dendrobium)种类繁多, 属内物种具有丰富的表型多样性。霍山石斛(D. huoshanense)为我国特有物种, 其与河南石斛(D. henanense)和细茎石斛(D. moniliforme)以及铁皮石斛(D. catenatum)等近缘种表型相似, 在分类处理中存在争议。这种争议很大程度上与植物普遍存在的表型可塑性和代际共存有关。为探究环境和代际间遗传因素对霍山石斛表型性状的影响以及霍山石斛与近缘种的物种边界问题, 本研究观测了安徽省霍山县霍山石斛(野生、林间和温室F₁代、林间和温室F₂代)、野生河南石斛、细茎石斛和铁皮石斛, 共计16个群体2,279株植株的假鳞茎茎长等12个表型性状; 在种内层面, 首次借鉴生态学同质园实验和遗传学代际间性状比较的方法, 对霍山石斛群体表型性状进行差异显著性检验和95%置信区间比较以及主成分和变异系数等统计学分析。在种间层面, 对霍山石斛与河南石斛和铁皮石斛等近缘种群体表型性状进行比较和分析。结果表明, 环境因素对霍山石斛假鳞茎茎长和假鳞茎直径等具有显著的影响, 代际间遗传因素对霍山石斛假鳞茎直径具有显著的影响。霍山石斛与铁皮石斛和细茎石斛等近缘种群体在假鳞茎茎长、假鳞茎直径、花瓣长和花瓣宽等表型性状方面均存在显著性差异和间隔, 但与河南石斛仅在假鳞茎表型性状方面有显著性差异。我们的研究明确了环境和代际间遗传因素对霍山石斛表型性状的影响程度, 为霍山石斛与近缘种等争议物种的分类和鉴定提供了表型证据。

深入了解生境特征和生境选择的季节性差异是开展野生动物生境有效管理的前提。2016年3月, 原国家林业局和湖南省人民政府启动了麋鹿(Elaphurus davidianus)再野化项目, 来自江苏大丰的16头麋鹿(其中11头安装了GPS卫星跟踪颈圈)在湖南东洞庭湖国家级自然保护区君山后湖放归野外。冬季气候寒冷、食物匮乏, 濒危物种个体野放后能否在冬季找到适宜生境是再野化项目能否成功的关键。2016年10月至2017年1月, 借助GPS卫星和地面跟踪信息, 我们采用样方法对再野化麋鹿种群秋、冬季生境选择进行了研究, 测定了生境类型、食物丰富度、草本盖度、乔木盖度、距水源距离、距道路距离、距居民点距离、距隐蔽物距离、隐蔽级等9种生境因子。结果显示: (1)再野化麋鹿种群在秋、冬季对生境类型的选择差异极显著。冬季麋鹿偏好选择水塘、随机利用草本沼泽、避免利用灌草丛; 而秋季对生境类型无明显偏好。(2)再野化麋鹿秋冬季对食物丰富度、草本盖度、乔木盖度、距道路距离、距居民点距离、距隐蔽物距离和隐蔽级的选择差异极显著; 仅在距水源距离上的差异不显著。(3)秋季再野化麋鹿倾向于选择隐蔽级低、食物丰富度高、草本盖度高、距隐蔽物距离近的生境。其生境利用样方与对照样方在隐蔽级上的差异极显著; 在食物丰富度、草本盖度、距隐蔽物距离上的差异显著; 在距水源距离、乔木盖度、距道路距离、距居民点距离上的差异不显著。(4)冬季再野化麋鹿倾向于选择距水源近、食物丰富度高、草本盖度高的生境。其生境利用样方与对照样方在食物丰富度、草本盖度、距水源距离上的差异极显著; 在距道路距离、距居民点距离、距隐蔽物距离、隐蔽级上的差异不显著。研究结果揭示了洞庭湖区再野化麋鹿种群秋冬季生境选择偏好, 为再野化麋鹿种群保护及其生境修复提供了基础数据。

随着环境问题日益突出, 生物多样性也面临着挑战。广东省丰富的水土资源孕育了大量的生物物种, 然而快速的城市扩张又对生物多样性的保护带来了一定的压力。明确广东省生物多样性保护空缺, 以便在未来城市规划布局中更好地实施保护, 缓解城市发展与生态保护之间的矛盾。空间分布格局是生物多样性保护规划的基础, 本文以全国第二次陆生野生动物资源调查鸟类数据为基础, 基于MaxEnt模型进行空间化(空间分辨率为100 m × 100 m), 通过识别热点地区, 并与现有国土规划中三条管控线对比, 识别保护空缺。本文主要有以下结果: (1)广东省建模鸟类共有13目45科173种, 其空间丰富度格局主要呈三片区分布: ①南岭片区; ②粤东片区; ③江门、阳江、云浮片区; (2)影响鸟类空间格局的环境因子在不同物种间差异明显, 总体来看土地利用类型、高程、年均温度差等因素占主导地位; (3)保护鸟类与全部鸟类的热点地区分布相似, 但空间上更为聚集, 两者的空间重叠率达63.0%, 主要分布于南岭片区、粤东片区; (4)留鸟类和迁徙鸟类的热点地区存在明显空间差异, 重叠区域仅25.3%, 留鸟类分布相对靠北而迁徙鸟类相对趋南; (5)鸟类热点分区统计对比中, 与永久基本农田的重叠率明显高于生态保护红线, 极少量分布于城镇开发边界内部, 全部鸟类、保护鸟类、留鸟类、迁徙鸟类均存在明显的保护空缺。本研究得到了精细尺度下鸟类多样性空间分布格局与保护空缺结果, 为城镇开发边界、永久基本农田、生态保护红线三条控制线内的生物多样性分区保护、管控政策实施提供了有效支撑, 为广东省的生物多样性保护、生态规划调整提供了有益参考。

洞穴是“极端地下生物多样性”的聚集地, 为了揭示洞穴陆生动物的食物来源以及营养级关系, 本文于2016年10月对贵州荔波玉屏镇的3个代表性洞穴内的陆生动物进行调查, 应用¹³C和¹⁵N稳定同位素方法, 分析了洞内陆生动物和基础碳源的δ¹³C、δ¹⁵N值变化特征, 探究了各动物类群的营养级位置以及不同的基础碳源对动物的食物源的贡献率。结果表明: 洞穴植物的δ¹³C值范围为-38.25‰ ± 0.95‰至-29.44‰ ± 0.49‰, 土壤有机质δ¹³C值范围为-32.73‰ ± 0.03‰至-24.68‰ ± 0.41‰, 大部分不在洞穴植物的δ¹³C变化范围内。洞穴动物δ¹³C、δ¹⁵N值范围分别为-34.22‰ ± 0.39‰至-14.83‰ ± 0.78‰、1.86‰ ± 0.20‰至16.43‰ ± 0.05‰, 表现出较大的种(或类群)间差异。IsoSource软件估算结果表明, 洞穴土壤有机质对78.3%动物类群的食物源的贡献率高于植物。荔波玉屏洞穴消费者的营养级范围为1.01-5.32, 其中, 巨蚓科、螺类、潮虫科、马陆、大蚊科、夜蛾科主要处于第2营养层次; 蚰蜒科、蚁蛉科(幼虫)、蝙蝠处于第3营养层次; 蜚蠊科处于第2-3营养层次; 驼螽科、蠼螋科处于第2-4营养层次; 蜘蛛处于第2-5营养层次, 跨3个营养级。综上认为, 洞穴土壤有机质是洞穴消费者的主要食物基础。大部分同一类群的动物在洞穴中所处的营养级位置较稳定, 少部分同属于一个类群的动物在不同洞穴或同一洞穴不同光带所处的营养级位置有差异。

生物多样性与文化多样性相辅相成, 传统文化对生物多样性的保护作用已经得到广泛认可。佤族在长期利用和管理当地生物资源的过程中形成了丰富的民族文化, 研究佤族传统文化对生物多样性的保护作用对当地生物多样性保护和可持续发展具有重要意义。本研究以佤族聚居人口最多的西盟佤族自治县与沧源佤族自治县作为研究区域, 采用生态学和民族学方法调查了佤族利用的野生植物资源及相关传统文化。结果表明: 佤族传统使用的野生植物十分丰富, 是当地佤族形成传统饮食、医药、服饰、建筑文化的物质基础。基于自然崇拜形成的生态观、习惯法和节庆习俗可促进当地生物多样性保护与生物资源可持续利用。地方政府在传统文化和传统知识保护方面做出了积极努力, 非物质文化遗产项目已经应用于扶贫和乡村振兴的产业发展; 市场化和城市化发展、生活方式改变、生物资源减少、保护意识薄弱、外来文化侵蚀等是文化多样性丧失的主要因素; 地方社区将特色生物资源转化为生态产品的能力不足, 制约了生物资源的可持续利用。因此, 亟需健全保护传统知识和传承民族文化的政策和制度, 建立传统知识数据库, 加强宣传教育、科学研究和人才培养, 充分发挥少数民族优秀传统文化在生物多样性保护与生物资源可持续利用中的积极作用。

基因组多倍化是物种形成和进化的重要驱动力, 几乎所有植物都经历过至少一次基因组加倍。然而, 由于多倍体植株比二倍体表现出更高的死亡率, 多倍化机制被认为是植物进化的“死胡同”。一些植物物种具有自然混合倍性种群, 即同一物种具有不同倍性, 这为揭示多倍体的进化机制提供了最佳途径。本文从基因组加倍形成多倍体植物开始, 综述了混合倍性种群的形成、建立与维持的研究进展, 探讨了多倍体适应自然环境的种群分化而形成多倍体物种的机制。研究自然混合倍性种群的倍性组成、重复基因的功能分化以及多倍体的生态位分化, 有利于明确混合倍性自然种群的生态适应与维持机理, 以及多倍体植物的进化机制。

地理隔离是驱动物种分布格局形成的主要因素之一。本文回顾和总结了近几十年来地理隔离影响陆栖哺乳动物空间分布的研究成果, 从自然因素和人为因素两方面就地理隔离对物种分布的影响研究进展进行了综述。自然因素包括山脉、水体、沙漠和其他极端环境、气候变化等, 这些要素通常是在陆栖哺乳动物的缓慢演化进程中发挥作用; 人为因素侧重于因人类活动参与导致的物种分布变化, 包括景观结构变化、交通设施建设等, 在短短几百年甚至几十年内, 可以使物种分布特征发生显著变化。地理隔离对陆栖哺乳动物分布的作用是普遍而相对的, 长期存在且处于动态变化中。多种地理隔离因素之间的尺度效应不同, 哺乳动物在适应地理隔离的过程中表现出了生物个体和种群的响应过程。最后, 建议今后重点开展以下几方面的研究: (1)基于历史动物地理学与生态动物地理学, 深入研究地理隔离与动物地理边界形成的原因; (2)微观尺度下, 借助分子生物学和各种组学技术探讨地理隔离对物种遗传和适应机制的影响; (3)借鉴其他动物类群的研究经验, 加强对我国陆生哺乳动物的跟踪监测; (4)以数据驱动为导向, 将动物地理学与数据科学相结合, 以更好地分析动物分布的变迁史。