《Plant Diversity》:East Asian endemic seed-plant genera revisited: Fossils and biogeographic assembly
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修订后的名录(checklist)收录810个特有及以东亚为中心的属。化石证据(fossil evidence)包括72个属的435条保留记录(retained records)。汇编的最古老化石记录集合(oldest fossil sets)中,50个属包含
修订后的名录(checklist)收录810个特有及以东亚为中心的属。化石证据(fossil evidence)包括72个属的435条保留记录(retained records)。汇编的最古老化石记录集合(oldest fossil sets)中,50个属包含东亚以外记录。67.7%的已定年属(dated genera)具有中新世(Miocene)或更年轻的茎龄(stem ages)。地形(topography)与季风气候(monsoonal climate)在很大程度上塑造了特有植物(endemic plants)的空间分布。
研究背景:东亚是温带植物多样性与特有性中心,特有种子植物属(East Asian endemic seed-plant genera)的集中是区域区系的重要特征,也是理解其区系身份与历史组装的关键。特有性(endemism)是操作性属性,受地理界定、属的界定和分布证据完整性影响;属级特有只描述现代分布格局,不等同于谱系年龄或地理起源,可由原地分化、范围收缩后存留、区域外灭绝或这些过程组合造成。自 Manchester et al. 的区域综合以来,分类、分布、古植物和系统发育证据持续增加,但尚未在统一区域与分析框架下协调。分类修订可改变名录成员,分布新发现可改变特有性的空间尺度,化石记录需逐例评估;茎龄(stem ages)估计谱系分化,不直接指示可识别属的出现、到达东亚或特有范围形成;祖先区域重建(ancestral-area reconstruction)仅为条件性地理假说。因此,研究人员开展此项再评估。
研究人员在东亚广域操作框架下,整合现行分类和原生分布数据、严格评估的化石、茎龄估计与祖先区域重建,识别810个现存属,并回答三个问题:名录组成与地理结构如何变化;化石揭示何种最早诊断出现、过去区域存在、更广分布和范围收缩;综合证据支持共同历史还是时间分层、多源组装。研究得出:810属隶属于120科、至少4,537种;619属为严格特有,191属为以东亚为中心;72属有保留属级化石;67.7%的已定年属茎龄为中新世或更晚;祖先区域以东亚、Indo-Malay和Tethys为主,合计73.3%;现代特有属区系是时间与地理上复合的组装结果,东亚兼具避难所与谱系组装舞台的作用。其意义在于将谱系分化、诊断性属出现、到达东亚和范围限制作为不同历史事件加以评估。
关键技术方法(不超过250字):地理范围以中国含台湾、日本列岛、朝鲜半岛、蒙古和俄罗斯远东为核心,并将东喜马拉雅、越南北部、泰国北部及邻近印度东北、缅甸北部、西伯利亚南部作为过渡区。候选属主要来自 Manchester et al. 及区域论著和后续研究;中国名称与异名按 Catalogue of Life China: 2026 Annual Checklist,世界范围按 WCVP/POWO(World Checklist of Vascular Plants/Plants of the World Online)核对,系统位置按 APG V 和 Yang et al.。化石候选来自 Paleobiology Database(PBDB)和古植物文献,按原始描述及修订逐条评估并分级为确证(Confirmed)或可能(Probable)。茎龄取自中国维管植物定年系统树和分子定年研究;祖先区域取自 Cao et al. 和 Chen et al. 的 dispersal–extinction–cladogenesis(DEC)模型及 BioGeoBEARS 重建,采用 Takhtajan 区系框架。
研究结果:
3.1 Diversity and geographic structure of extant East Asian endemic genera(现存东亚特有种子植物属的多样性与地理结构):基于修订名录和分布筛选,810属含792个被子植物属和18个裸子植物属,至少4,537种;619属严格特有,191属东亚中心;单型属366个(45.2%),超过20种的属41个(5.1%),代表者如 Primulina(256种)、Aspidistra(252种)和 Oreocharis(159种);草本与木本分别占57.3%和42.7%。与 Manchester et al. 的596属相比,486属与其所列或讨论的属关联,324属未列,86个历史属作为C类另行报告;净增214属(35.9%)来自新发表属、分类修订和区系覆盖改善,Poaceae由25属增至55属。中国含台湾有734属;核心主导型472属(58.3%),核心—过渡型301属(37.2%),过渡区限制型37属(4.6%);超过20种的属中有32个跨核心—过渡连续体。结论:特有属数量集中于核心区,但大属多跨越核心—过渡区。
3.2 Fossil evidence for East Asian endemic genera(东亚特有种子植物属的化石证据):基于化石记录汇编与逐条评估,810属中72属(8.9%)至少有1条保留属级化石记录;508条证据条目包括435条保留记录(339条Confirmed、96条Probable)和73条历史记述;57属有Confirmed标签证据(其中54属可用于主要分类推断),15属仅有Probable证据。Manchester et al. 中49属列有化石记录,3属带分类保留讨论,1属以 Boninofatsia/Fatsia 报道,19属无接受化石记录。最老关键记录集合分布于侏罗纪2属、白垩纪5属、古近纪40属、新近纪20属、第四纪1属,4属缺乏年代可用关键记录;仅用Confirmed关键记录时为侏罗纪2属、白垩纪3属、古近纪35属、新近纪12属、第四纪1属。结论:属级化石覆盖率约9%,为最低经验估计,受保存、采样和分类识别强烈影响。
3.2.1 Updated fossil evidence for previously documented genera(已有记录属的更新化石证据):通过重评既有记录并纳入新古植物证据,Ginkgo 的中侏罗世直接生殖器官支持严格记录;Keteleeria、Taiwania 和 Cunninghamia 具白垩纪记录但证据意义不同;Tetracentron 与 Trochodendron 有古新世生殖化石;Koelreuteria、Euryale、Craigia、Nothotsuga、Pteroceltis、Cyclocarya、Emmenopterys 和 Mytilaria 等获得或强化记录;Choerospondias、Torricellia、Diplopanax、Euptelea、Idesia 和 Sinomenium 等因更严格分类界定而改变解释;木化石增加 Trochodendron、Cercidiphyllum 等解剖学支持记录,部分仍为Probable。结论:名称相似不能替代标本级重评,排除记录不必然指示更广谱系缺失。
3.2.2 Additional generic records and identification confidence(新增属记录与鉴定置信度):通过逐属评估,Broussonetia 最老接受记录为始新世末期Confirmed中等置信;Burretiodendron 为广义Probable;Camptotheca 区分Probable木化石与晚中新世Confirmed果实;Gynocardia、Platycladus、Sladenia、Enkianthus、Fatsia 和 Poliothyrsis 分别获Confirmed或Probable。结论:器官类型本身不决定保留,诊断特征组合与现行属界定是接受标准。
3.2.3 Further assessments of isolated organs(孤立器官的进一步评估):通过孤立器官评估,Eriobotrya、Maackia、Reynoutria、Sarcochlamys 和 Stachyurus 等保留为Probable;Sorbaria、Trachycarpus 及 Yua 的部分记录获Confirmed;年龄采用地层约束而非直接放射性定年。结论:需严格区分确切属亲和与未决器官属或灭绝近缘类群。
3.3 Stem-lineage ages and reconstructed ancestral areas(茎龄与重建祖先区域):基于706/810属(87.2%)茎龄和643属(79.4%)祖先区域重建,茎龄范围为0.03–324.00 Ma(百万年,Ma),中位13.20 Ma,四分位距(interquartile range, IQR)4.63–28.42 Ma;666属(94.3%)位于新生代,279属(39.5%)集中于中新世,67.7%为中新世或更晚,40属(5.7%)达白垩纪或更早;裸子植物深尾包括 Ginkgo(324.00 Ma)、Cunninghamia(238.26 Ma)、Sciadopitys(236.40 Ma)、Cephalotaxus(218.22 Ma)和 Taiwania(217.42 Ma)。祖先区域以东亚190属(29.5%)、Indo-Malay 144属(22.4%)、Tethys 137属(21.3%)为主,合计73.3%;南美49属(7.6%)、非洲热带35属(5.4%)等较小。祖先区域组成随茎龄类别显著变化(Cramér’s V=0.344,置换P<0.001);南美关联中位61.64 Ma,北美29.43 Ma,东亚14.77 Ma,Indo-Malay 12.02 Ma,Tethys 6.51 Ma;16个裸子植物属中位112.71 Ma,被子植物12.67 Ma。72个化石属中70属有茎龄和祖先区域;61属有东亚以外化石;55/72(76.4%)有东亚以外年龄关联化石,50/72(69.4%)进入最老集合;39/70为其他或更广祖先区域,而其余573属中133属如此,优势比(odds ratio, OR)=4.16,P=8.25×10
?8;53个有年龄关联东亚以外化石的属中,其他/更广类中位72.41 Ma,pooled类中位22.23 Ma,P=4.15×10
?7;68属有最老记录区间,37属茎龄老于化石包络,10属重叠,21属(30.9%)年轻于整个区间。结论:现代属池并非均一年轻,呈新近纪加权为主、深分化少数并存;化石与分子年龄样本不同,差异需复核。
讨论总结:4.1 化石证据揭示多条通向东亚特有的历史路径:仅72属(8.9%)有保留化石,且69/72为木本,存在保存偏倚;记录显示中生代深历史后收缩、新生代收缩并伴近缘灭绝、洲际分布重组、东亚内部局部灭绝而他处存留等重叠模式。4.2 茎龄显示现代属池非均一古老,中新世或更晚占67.7%,与区域分析一致;裸子植物处于深时尾部但数量少;新近纪集中是建立在古老基础上的空间分异脉冲,种下第四纪信号明显;104属未定年限制估计。4.3 祖先区域重建显示多源池与地理贡献变化,东亚、Indo-Malay和Tethys合计73.3%但无单一状态达三分之一;独立研究支持区域内分化、南部招募和西部并入;化石可检验范围收缩,祖先区域重建为条件性假说。4.4 东亚是选择性生存、生物交换和谱系组装区域,避难所与摇篮功能随时间和区域变化;单型属45.2%、不超过5种者80.0%,需与深分化和化石证据联合解释;季风与山地异质性影响持久性和分化。
研究结论翻译:东亚特有属不能被简化为古老孑遗区系,也不能被简化为近期原地分化的产物;它们代表年龄、地理历史和持久性不同的谱系累积结果。现代特有性因此反映地理组装,而非共同的东亚起源地;同样,茎分化本身不能确定属的出现、到达东亚或范围限制。东亚最好被理解为一个空间异质的演化系统,其中避难所持久性、生物交换、灭绝和分化随时间和区域而变化。该视角调和了深分歧幸存者与主导的新近纪时间信号,并为理解现代东亚独特特有属区系如何组装提供更清晰的框架。