肯尼亚山维管植物物种丰富度和系统发育多样性的垂直格局研究

Mountains are ideal natural experimental situations for studying the variety of species richness and phylogenetic diversity along the elevation gradients, as they always have great biodiversity, variety of climate types and diverse habitats. Mt. Kenya (5,199 m a.s.l.) is the highest mountain in Kenya and the second-highest one in Africa, with several vegetation zones and huge biodiversity. In this project, we will obtain the checklist of vascular plants of Mt. Kenya by three approaches, specimens collection and identification, specimens checking in herbarium, and literature review. We will record major information of each species, including family, genus, species name, growth form, habitat, distribution pattern, altitude range and other functional traits. Based on the data, we will analyses the species richness, phylogenetic diversity and phylogenetic structure of each vegetation zones. And we will also divide the total altitude range of Mt. Kenya into 40, 100-m vertical elevation bands. We will count the number of species in each band, and calculate the phylogenetic diversity and phylogenetic structure of each band. In addition, we will analyses the relationship between species richness and phylogenetic diversity along elevation gradient of this mountain. We will obtain a comprehensive database of vascular plant diversity of Mt. Kenya. It will be further understanding the vertical pattern of species richness and phylogenetic diversity of tropical alpine plants and the changes of the phylogenetic structure at different altitudes in the tropical mountains, and provide a scientific basis for the establishment of priority protected areas in this region.

高山具有巨大的生物多样性，是研究植物物种丰富度和系统发育多样性垂直格局的理想场所。东非肯尼亚山为肯尼亚最高峰，海拔5199米，是一座典型的热带死火山。在初步掌握了该山植被和植物多样性后，本项目拟通过标本采集和鉴定、标本查阅以及文献检索，获得肯尼亚山地区的植物名录，记录所有植物的科、属、种、生长型、生境类型、海拔域、分布特征和功能性状等信息。分析不同植被类型的植物物种丰富度和系统发育多样性的变化趋势，确定具有较高物种丰富度和系统发育多样性及具有发散型系统发育结构的植被类型和区域。将肯尼亚山海拔落差分为40个100米的海拔梯度，基于所有植物的海拔域，分析物种丰富度和系统发育多样性的海拔格局，并揭示两者沿海拔梯度变化的关系。本项目将深入理解肯尼亚山植物物种丰富度和系统发育多样性的垂直格局，探索热带高山不同海拔区域系统发育结构的变化，同时也为该地区优先保护区域设定提供科学依据。

高山具有巨大的生物多样性，是研究植物物种丰富度和系统发育多样性垂直格局的理想场所。东非肯尼亚山为肯尼亚最高峰，海拔5199米，是一座典型的热带死火山。在初步掌握了该山植被和植物多样性后，本项目通过标本采集和鉴定、标本查阅以及文献检索，获得肯尼亚山地区的植物名录，记录所有植物的科、属、种、生长型、生境类型、海拔域、分布特征和功能性状等信息，分析肯尼亚山植物物种丰富度和系统发育多样性和功能多样性的海拔格局，并验证了Rapoport海拔法则。结果显示，肯尼亚山有维管束植物1546种（包括种下单位），其中本地种1482种，外来种64种。本地种中，包括有9种石松类植物，129种蕨类植物，3种裸子植物和1341种被子植物。系统发育多样性和功能多样性沿海拔梯度格局与物种丰富度呈现相似格局。系统发育结构呈现波状模型，即低海拔为保守型，中海拔为发散型，高海拔又呈现保守型，而四个性状（生活型、株高、叶面积和果实类型）的功能结构随海拔梯度呈现不同的格局。另外，相对于草本植物而言，木本植物并不严格遵循Rapoport海拔法则，因为高海拔区域生存大量的分布区域狭窄的特有植物。同时，基于本项目，我们研究了肯尼亚山两种特有高山植物矮千里木和大苞硕莲的功能性状沿海拔梯度变化的生态适应。结果表明，这两个物种的叶形态和化学计量的变化是由气候、土壤和地形变量的组合所决定，这些变量沿肯尼亚山的海拔高度变化而变化。