绵枣（Scilla sinensis Merr.）多倍体复合体（广义百合科）的物种生物学研究

本文采用物种生物学的方法分析了绵枣[Scilla sinensis (Lour.) Merr.]多倍体复合体细胞地理、形态、生态适应和发育节律的变异。此外，还对AA细胞型居群进行了等位酶分析和杂交实验。结果如下： 1. 细胞学检查秀自中国境内45个居群，检出AA、AB、BB、AAA、BBB和AABB 6个细胞型。多数居群由1种细胞型组成。AA几乎占据着该复合体在中国的整个分布区。BB仅局限于华中和华东地区。AABB分布于华中和华东地区的北侧、东北地区的东南部及台湾岛。45个居的细胞型组成以细胞地理分布图表示。总结前人与我们的工作，该复合体中已发现12个整倍体细胞型（AA、AB、BB、AAA、ABB、BBB、AAAA、AABB、ABBB、BBBB、AABBB和AAABBB）和各种基于多倍体的非整倍体。其基本细胞型为AA、BB和AABB。AA分布于除日本和大陆上BB分布区中心外该复合体的整个分布区。BB分布中国华东和华中地区、朝鲜的济州岛和日本。AABB分布日本、朝鲜和中国东北地区的东南部及华中、华东地区的东侧。另外，BB居群染色体数量最多，AABB次之，而AA最低。 2. 野外调查和栽培实验表明AA细胞型在中国东部和西部地区间存在形态和生态分化，东部居群形态变异较小，其共同特征是纺锤形鳞茎，红褐色;根茎短柱状;叶多灰绿色，蜡质明显，斜升;花葶较强壮而直立;花紫红色;子房每室1胚珠。西部为AA细胞型的现代变异中心，居群间形态变异大，区别于东部居群的特点是鳞茎纺锤形或近球形，根茎短柱状或盘状，叶鲜绿色，蜡质不明显，平卧地面;花葶1－4枝，直立，多花葶时斜升;花白色或淡红色，子房每室胚珠1 ～ 2枚。AA和BB细胞型是向着适于不同地理区的环境发展，因而具有不同的形态和生物学特性的两个类型。BB鳞茎近球形，黄褐色，根茎不明显，为盘状;叶墨绿色，柔软而平卧地面，是适于阴湿的林下环境的结果。春季萌发较早，约在3月初，其夏季休眠特性刚好可渡过华中地区东部夏季的高温多雨，待秋季温度下降时开花结实。而AA划适应了光照较强而干旱的山坡草地灌丛的类型。其发育节律变异较大，但萌动较BB晚，无夏季休眠。AABB细胞型的形态介于两祖先二倍体之间，没有形成独特的生态适应和发育节律。 3. 对AA细胞型的等位酶分析表明，该种的居群表现出较高的遗传变异（A = 2.0, P = 58.6%, H_o = 0.172 和 H_e = 0.185）。居群间存在较明显的分化(F_(ST) = 0.314)。东西两地区间也存在遗传分化。 4. AA居群间多数组合的F_1都低于对照的花粉育性和结实率。尤其是东部和西部居群间组合的F_1花粉育性和结实率极低，几近不育。如果仅仅考虑该复合体的形态变异，它只能作为一个形态复杂多变的种，Scilla sinensis (Lour) Merr.。可是如此处理就掩盖了其细胞型间清晰的进化关系。为弥补这一缺陷，当研究细胞型间的进化关系时，可采用生物学和概念。AA细胞型为S. sinensis (Lour.) Merr.， 可分两亚种：subsp. sinensis 和 subsp. alboviridis (Hand.-Mazz.) K. Y. Ding。BB细胞型为S. thunbergii Miyabe et Kudo。而ABB及含有A和B染色体组的多倍体作为杂交种S. x sino-japonica K.Y.Ding。两个二倍体种形态界限很清楚，但AABB的存在湮灭了两者的间断。

神农架植被及其生物多样性与垂直分布格局-兼论中国中、北亚热带植被带的划分

本文主要通过样线法和样方法相结合，进行了大量的群落学调查和分析，分别从植物区系、物种多样性的垂直分布格局和森林群落类型三个方面分析了神农架植被的基本特征及其物种多样性，结果表明： 1．神农架地区具有很高的物种丰富度，有高等植物3，479种，隶属于1，010属，202科。 其中，蕨类植物305种，80属，32科;种子植物3，174种，930属，170科，其中裸子植物32种，19属，6科，被子植物3，142种，911属，164科;单子叶植物501种，175属，21科，双子叶植物2，641种，736属，143科。植物区系属的分布区类型中北温带分布型最多，其次为东亚分布、泛热带分布、东亚北美间断分布、旧世界温带分布以及热带亚洲分布。中国特有成分占5.65%，较全国的8.12%低。温热比(温带分布型(8-11)属数与热带分布型(2-7)属数的比值）为1.200，比全国(0.385)高。 调查样方中共出现高等植物784种，隶属于454属，144科，其中蕨类植物41种，32属，16科;种子植物743种，422属，128科，其中裸子植物20种，14属，5科，被子植物723种，408属，123科;单子叶植物86种，58属，11科，双子叶植物637种，350属，112科。属的分布区类型中北温带分布型最多，其次为东亚分布、泛热带分布、东亚北美间断分布、旧世界温带分布以及热带亚洲分布。温热比为1.52，草本层>乔木层>灌木层分别为2.18、1.76和1.14。 2．神农架植被类型多样，具有常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、针阔混交林、亚高山针叶林、硬叶常绿阔叶林和亚高山灌丛草甸等自然植被类型。本文，依据乔木物种的重要值将神农架地区的森林植被划分出了69个类型。用Twinspan将调查的森林群落划分为32组，能基本上反映群落间相似的关系。 3．神农架地区具有完整的植被垂直带谱：海拔900 (1300) m以下为常绿阔叶林带;海拔900 (1300) m～1500 (1800)ⅡI为常绿落叶阔叶混交林带;海拔1500 (1800) m-2000 (2200)m为落叶阔叶林带;海拔2000 (2200) m～2400 (2600)m为针阔混交林带：海拔2400 (2600)m以上为亚高山针叶林带。神农架地区植被的垂直带的分化从总体上比较显著，但由于小生境的异质性和人为干扰，垂直带谱又具有一定的模糊性和次生性。南北坡具有一定的差异，但不十分明显，也说明神农架植被的过渡性。 4．神农架物种多样性的垂直分布格局。神农架的物种多样性与海拔的关系，类似于“中间膨胀”规律(mid-altitude bulge)，在中低海拔处生物多样性最高。通过二次多项式回归拟合，得到如下拟合曲线： 1)海拔与总体物种数：y= _14.445x2+ 34.74lx+42.07，Xd=1.203km; 2)海拔与乔木层物种数：y=-6.9707x2+ 21.334x+0.2004，Xdrl.530km; 3)海拔与灌木层物种数：y=-6.1599x2+ 9.9747x+30.991，Xd=0.8 lOkm: 4)海拔与草本层物种数：y= _3.9907x2+ 10.455x+15.35，Xd-1.308km; 5）海拔与乔木层Shannon-Wiener指数：y=_0.3337x2+ 0.9877x+0.2537，Xd' 1.480km; 6)海拔与灌木层Shannon-Wiener指数：y=-0.1938xz+ 0.422lx+1.2103，Xd=1.089km： 7)海拔与草本层Shannon-Wiener指数：y=_0.1072x2+ 0.294lx+0.9954，Xd=1.372km; x为海拔( km)，y为各物种多样性指标，Xd为物种多样性的最大时的海拔。 从这些拟合曲线中可以看出：总体物种多样性在海拔1200m左右的常绿落叶阔叶混交林带最高：乔木层物种多样性在海拔1500m左右的常绿落叶阔叶混交林带与落叶阔叶林的过渡带最高;灌木层物种多样性在海拔800-llOOm左右的常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林带的过渡带最高;草本层物种多样性在海拔1300-1400m左右的常绿落叶阔叶混交林带最高。 但物种多样性随海拔变化有许多的起伏和波动。这些波动有些反映了群落的垂直带谱随海拔梯度变化的特点，在垂直带谱的过渡区物种多样性往往较高;有些波动反映了一些特殊的生境，有些反映了人为活动的影响，造成了神农架植被的次生性。因此，影响神农架物种多样性垂直分布的因素有：植被本身的性质和特点、过渡带的特点、生境的异质性和人为活动。 5．神农架植被水平地带性的过渡性。海拔1300m以下的植物属的分布区类型的温热比南坡总是比北坡小，而且相差十分显著，反映了神农架作为植被分界线的价值。神农架南坡的基带植被是常绿阔叶林，因此南坡属于中亚热带。北坡的基带植被，虽然也有常绿树种的零星分布，甚至有小块的常绿阔叶林，完全由于小生境所至，分布的主要类型是常绿落叶阔叶混交林，应属于北亚热带。因此，神农架是中、北亚热带重要的过渡地带。神农架地区中北亚热带的具体分界线宜按照分长江干流和汉水的水岭来划界，即猴子石、大窝坑、神农架、神农顶、老君山一线，南坡属于中亚热带，北坡属于北亚热带。 总之，神农架处于我国中、北亚热带的过渡带，具有过渡带的性质，具有很高的物种多样性，拥有完整的植被垂直带谱，具有多种多样的植物群落及其组成的生态系统。而且，具有我国许多特有植物和珍稀濒危保护植物和许多资源植物。因此，神农架植被在我国植被体系中具有重要的地位，是我国生物多样性最丰富的地区之一，是生物多样性保护的关键地区，也应是生物多样性研究的热点地区。 另外，调查分析了黄山和万朝山植被及其物种多样性与垂直分布格局，结果表明： 6．黄山样方中共出现高等植物259种，隶属于263属，110科，其中蕨类植物14种，II属，8科，种子植物345种，152属，105科，其中裸子植物9种，8属，6科，被子植物336种，144属，99科，其中单子叶植物37种，27属，6科，双子叶植物299种，117属，90科。属的分布区类型中北温带分布最多，其次为东亚分布和泛热带分布，再次为东亚北美间断分布、热带亚洲分布以及旧世界温带分布，与神农架和万朝山也较相似，但热带分布的属更多一些。温热比为1.1875，灌木层>草本层>乔木层，分别为1.3818、1.2609和1.2143。 黄山的森林植被类型有针叶林、常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔混交林、落叶阔叶林和竹林。Twinspan将调查的森林群落划分为22组，反映群落间相似的关系，比较清楚和适用。依据乔木物种的重要值将森林植被划分出了34个类型。黄山物种多样性的与海拔的关系不十分明显。黄山植被的垂直带谱不是十分明显，将其垂直带谱划分为：海拔1300m(1500m)以下为常绿阔叶林带;海拔1300m(1500m)-1500m(1600m)常绿落叶阔叶混交林 带;1500m(1600m)以上为落叶阔叶林、黄山松林、山地灌木草丛带。垂直带谱在不同坡向上有差别，东、南、西坡的相似性较大，而北坡与其差别较大。 7．万朝山样方中共出现高等植物490种，隶属于339属，124科，其中蕨类植物21种，18属，11科，种子植物469种，321属，113科，其中裸子植物9种，7属，4科，被子植物460种，314属，109科，其中单子叶植物47种，37属，11科，双子叶植物413种，277属，98科。植物属的分布区类型中，北温带分布所占最多，其次为泛热带分布、东亚分布、东亚北美间断分布、旧世界温带分布以及热带亚洲分布，。温热比为1.3366，草本层>乔木层>灌木层，分别为1.5429、1.4063和1.0645。 万朝山的植被类型包括针叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和常绿落时阔叶混交林，但没有典型的常绿阔叶林。依据乔木物种的重要值将森林植被划分出了20个类型。万朝山物种多样性与海拔的关系则不十分明显。万朝山的人为干扰比较强，植被的次生性很大，南、北坡物种多样性随海拔升高的起伏较大。