中國科學(xué)院昆明植物研究所李德銖專題組,選擇常綠闊葉林中的優(yōu)勢樹種黃丹木姜子(Litsea elongata)為研究材料。通過對東亞亞熱帶地區(qū)進(jìn)行廣泛調(diào)查與采樣,采用重測序方法研究黃丹木姜子在萬年尺度下的種群動態(tài)歷史。基于全基因組單核苷酸多態(tài)性(SNPs)系統(tǒng)樹的重建發(fā)現(xiàn),黃丹木姜子可分為9大地理分支(圖2a, b, c)。群體動態(tài)歷史分析表明,黃丹木姜子9大分支的有效種群大小(Ne)在過去11,000年期間經(jīng)歷了持續(xù)的下降過程(圖2d, e),某些分支Ne的下降時間可追溯到末次盛冰期(LGM)(約21,000年前)到全新世早期(圖2d, e)。同時,模擬LGM以來關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)的潛在分布區(qū)變化發(fā)現(xiàn),從LGM到中全新世(約7,000年前)期間,黃丹木姜子的適生區(qū)縮減了約56%,這可能解釋了部分分支在冰期時Ne下降的原因是氣候變化所導(dǎo)致的棲息地縮減,但是從7,000年前到現(xiàn)今,潛在分布區(qū)的范圍只有少量喪失。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)全新世期間的年均溫度變化與有效種群大小變化未呈現(xiàn)相關(guān)性(圖3a)。然而,與氣候變化分析的結(jié)果不同,全新世以來東亞亞熱帶地區(qū)的人口增長變化,耕地面積變化,灌溉稻作面積變化與有效種群大小變化呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)(圖3b, c, d)。因此,該研究推斷全新世期間黃丹木姜子有效種群大小下降的原因是早期的人類活動,而不是氣候變化。
此外,東亞地區(qū)早期人類活動對生物多樣性喪失的影響不僅僅局限于常綠闊葉林。近年來,在常見鳥類(包括綠孔雀)、珍稀樹種的研究中也陸續(xù)有相關(guān)的報道。在全球范圍內(nèi),世界各地的早期人類活動對原生森林的破壞也可追溯至早全新世,甚至更早時期。然而,早期人類活動與生物多樣性喪失的歷史過程涉及復(fù)雜的機(jī)制,仍需多學(xué)科在全球及局域尺度上更多的研究和證據(jù)。該文也呼吁今后的工作應(yīng)加強(qiáng)基因組學(xué)、考古學(xué)和古生態(tài)學(xué)等多學(xué)科的交叉合作,以期對這一重大的科學(xué)問題進(jìn)行更為深入的探索。
研究結(jié)果以Anthropogenic disturbance driving population decline of a dominant tree in East Asia evergreen broadleaved forests over the last 11, 000 years為題,發(fā)表在保護(hù)生物學(xué)旗艦期刊Conservation Biology,博士研究生秦聲遠(yuǎn)為論文第一作者,李德銖研究員和馬朋飛研究員為論文共同通訊作者,該研究得到了中國科學(xué)院B類先導(dǎo)科技專項(XDB31000000)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(Y201972)、中國科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開放研究項目(2017-LSF-GBOWS-02)、國家自然科學(xué)基金(41971071),及中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究計劃(ZDBS-LY-7001)的資助。

圖1 人類對樟科植物的利用和相關(guān)活動造成的影響:(a) 距今7,000年前河姆渡遺址出土的樟科植物葉片;圖片來源:《河姆渡新石器時代遺址考古發(fā)掘報告》; (b) 江西省井岡山(紅箭頭指示本文研究材料:黃丹木姜子)

圖2 基于全基因組SNPs構(gòu)建的黃丹木姜子9大分支:(a, b, c)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系與遺傳分化的地理格局及 (d,e)群體動態(tài)歷史。

圖3 東亞亞熱帶地區(qū)全新世以來黃丹木姜子有效種群大小變化與全新世
(a) 年均溫度變化;(b)耕地面積變化;(c)灌溉稻區(qū)面積變化;(d)人口增長變化的相關(guān)性分析。