中国东部苔藓植物海拔分布格局：一个综合性物种-性状数据集

《Scientific Data》：Elevational distribution patterns of bryophytes in Eastern China - A comprehensive species-trait dataset

本研究针对气候变化背景下山地生态系统生物多样性响应机制不清、历史数据匮乏的问题，研究人员围绕“中国东部苔藓植物海拔分布格局”主题开展研究，构建了包含549种苔藓、16,920条性状测量的综合性数据集（涵盖分类、分布、抗性性状和繁殖性状）。该数据集为揭示生物多样性变异驱动因子、预测物种分布及制定原位保护策略提供了重要数据支撑，对理解气候变化下物种响应机制具有重要意义。

　　

在全球气候变化的背景下，山地生态系统正经历着前所未有的变化。这些变化不仅影响着物种的地理分布，也深刻改变着它们的物候特征。然而，由于历史数据的缺乏，我们对气候变化如何影响生物多样性的理解仍然相当有限。山地环境因其在短距离内存在的剧烈温度变化，成为了研究物种对气候变化响应的理想天然实验室。特别是在中国东部亚热带地区，这里拥有世界上面积最广的常绿阔叶林之一，以其无与伦比的物种丰富度和进化意义而闻名。这些山区自第三纪和第四纪以来就是古植被和生物群的重要避难所，保存了许多第三纪的孑遗物种，对中国生物多样性保护具有关键意义。

苔藓植物作为维管植物之后的第二大陆地植物类群，包含约16,000个物种，在生态系统功能中扮演着重要角色，如改善土壤物理性质、促进营养元素生物地球化学循环和保持水分等。尽管苔藓植物具有重要的生态功能，但在生物多样性评估中却较少被考虑。全球范围内，是否存在一致的纬度物种丰富度梯度长期以来一直存在争议，这主要是缺乏对全球物种分布模式的最新综合研究。

为了评估气候变化对山地生物多样性的影响，一个名为BEST（Biodiversity along Elevational Gradients: Shifts and Transitions）网络的长期观测计划于2017年启动。利用BEST网络，研究人员正在开展长期观测，研究苔藓植物地理分布和丰富度对气候变化的响应。《Scientific Data》期刊上发表的研究论文《Elevational distribution patterns of bryophytes in Eastern China-A comprehensive species-trait dataset》正是这一努力的重要成果。

为开展本研究，研究人员主要应用了以下几个关键技术方法：基于BEST网络在四个亚热带山地生态系统（安徽大别山、浙江天目山、江西官山和福建戴云山）设立67个永久监测样地；采用样方采样（PS）和区系生境采样（FHS）相结合的方法进行苔藓植物调查；通过分类学修订著作、地方植物志和欧洲苔藓植物性状（BET）数据集等多源信息提取功能性状；由苔藓分类专家进行物种鉴定，并对疑难标本采用分子系统学技术辅助鉴定。

研究结果

苔藓植物多样性组成

研究构建的数据集包含了中国东部549种苔藓植物，隶属于21目195属71科，占中国苔藓植物多样性的16%。其中苔类植物158种（7目24属42科），藓类植物391种（14目153属47科）。优势科包括锦藓科（Hypnaceae，50种，9.11%）和细鳞苔科（Lejeuneaceae，42种，7.65%），优势属包括耳叶苔属（Frullania，21种，3.83%）和光萼苔属（Porella，20种，3.64%）。

不同采样点的物种丰富度差异

四个采样点中，天目山的苔藓物种丰富度最高（387种），而戴云山最低（107种）。这种差异可能与各山体的面积、地形复杂程度以及人为干扰程度有关。天目山设立了37个样地，密集的海拔梯度采样为研究物种多样性对采样努力的响应提供了独特机会。

不同基质的物种分布规律

在不同基质类型中，树基和树干支持的苔藓物种丰富度最高，分别为341种（62.11%）和326种（59.38%）。其次是覆薄土岩石（174种，31.69%）、腐木（171种，31.15%）、岩石表面（152种，27.69%）和土壤（98种，17.85%）。叶附生苔藓仅有4种记录，表明这种特殊生境在亚热带山区相对稀少。

不同生长型的基质偏好

不同生长型的苔藓表现出明显的基质偏好性：顶蒴藓类（Acrocarpous moss）在各生境中分布相对均匀；侧蒴藓类（Pleurocarpous moss）和叶状体苔类（Leafy liverwort）明显偏好树干和树基等树木生境；叶状体苔类（Thallus liverwort）分布范围较广，仅缺少叶附生生境。

技术验证与采样优化

为评估采样努力对苔藓物种记录完整性的影响，研究团队在天目山12个样地中进行了深入分析。结果表明，集中在0.3米和1.5米高度进行采样可以覆盖大部分物种多样性（75%），这在时间和资源有限的情况下是一种高效的采样策略。

研究结论与意义

本研究构建的中国东部苔藓植物物种-性状数据集是首个区域尺度的中国苔藓性状数据集，包含了16,920个性状测量值，涵盖分类、分布、抗性性状和繁殖性状四大类别。抗性性状包括生长型、叶饰物、中肋延伸、茎副枝叶和透明毛尖/边缘等，反映了苔藓植物对环境的适应策略；繁殖性状包括营养繁殖能力、性别、蒴柄最大长度、蒴齿、孢子大小和孢子纹饰等，关系到物种的建立和维持。

该数据集具有重要的科学价值和应用前景：可用于识别苔藓多样性区域热点，为优先保护区的划定提供依据；评估物种从区域物种库到局部群落的分布格局及其影响因素；评估区域尺度的特有种分布和保护状况；作为评估苔藓多样性及其海拔分布对气候变化和人为干扰响应的基础数据。

需要指出的是，与BRYOATT、BryForTrait等其他苔藓数据库类似，本数据集主要依赖于已发表的文献和现有数据集，而非野外直接测量获得的性状值。这种方法虽然有效，但数据更多偏向定性而非定量，且往往未能考虑种内变异。而种内性状变异在群落功能性状变异中占显著比例，甚至可能超过种间性状变异。考虑到种内变异可能对苔藓植物在气候变化下的生存至关重要，后续研究在使用这些数据进行多样性模式比较或分析从区域到局部尺度的群落构建过程时，应充分考虑这些限制因素。

这项研究通过建立标准化的苔藓植物调查协议和综合性数据集，为理解气候变化背景下苔藓植物的分布格局和响应机制提供了重要基础。随着BEST网络长期监测的持续，这一数据集将不断丰富和完善，为揭示气候相关因子如何影响苔藓植物分布范围随时间变化提供更多见解。