近日，生態與環境學院李慶軍研究團隊在生態學與生物地理學研究領域權威期刊Journal of Biogeography (http://doi.org/10.1111/jbi.14386）上，以“Historical biogeography of the gingers and its implications for shifts in tropical rain forest habitats”為題發表論文，揭示姜科植物時空演化歷史對全球熱帶雨林變遷的重要啟示。云南大學生態與環境學院趙建立副研究員和中國科學院昆明植物研究所余香琴副研究員為共同第一作者，李慶軍研究員為通訊作者。

歷史環境的變遷深刻影響著全球生物多樣性的演化和分布格局。從全球范圍來看，熱帶雨林僅占陸地約7%的面積，但卻蘊藏著超過40%的植物種類。全球熱帶雨林現今主要沿著赤道兩側呈現洲際間斷分布模式。雖然已有研究對熱帶雨林演化與全球環境變遷（包括板塊運動和氣候變化）的關系進行了探索，但人們對熱帶雨林時空演化格局仍知之甚少。目前，有關熱帶雨林的起源與演化已有多種假說。就其起源而言，其中一種假說認為熱帶雨林起源于白堊紀－古近紀過渡時期（K-Pg boundary）的赤道附近，該假說主要得到了化石證據的支持；另一種假說則認為熱帶雨林起源于白堊紀中期的中緯度地區，得到了少量化石證據及一些歷史生物地理學研究的支持。有關熱帶雨林間斷分布格局的形成包含了地理隔離、大陸漂移、北熱帶植物群遷移及跨洋長距離擴散等假說。前人對于以上假說的驗證主要集中在來自木本植物的證據，作為熱帶雨重要組成成分的草本植物，由于化石記錄較少，對其多樣化過程的了解相對缺乏。

姜科植物為泛熱帶分布草本類群，包含山姜亞科（Alpinioideae）、姜亞科（Zingiberoideae）、管唇姜亞科（Siphonochiloideae）及貼蕊姜亞科（Tamijioideae）。其中超過80%的種類隸屬于主要分布在亞洲的山姜亞科和姜亞科。李慶軍研究團隊基于現存姜科植物和其化石的分布格局及氣候帶的歷史變遷過程，提出了如下假說：姜科植物可能起源于白堊紀時期的非洲或岡瓦納古陸北部，跨洋遠距離擴散和印度板塊的“方舟”作用在其現代間斷分布格局中起著重要作用。為驗證以上假說，進而探討熱帶雨林的起源與演化過程，作者利用多個化石標定點，構建了姜科植物的時間演化序列。基于此，進一步分析了姜科植物沿時間的物種形成速率、滅絕速率和凈物種分化速率變化模式，推測了其祖先分布區，分析了不同分布區間擴散速率的變化趨勢，比較了分布區間四種速率的差異情況。研究結果顯示，姜科植物很可能起源于白堊紀中期的非洲北部，在白堊紀晚期通過印度板塊的漂移擴散至亞洲，隨后在亞洲地區繁衍并成為熱帶雨林中的“成功家族”，分布于亞洲的一些類群在漸新世之后通過跨洋遠距離傳播至非洲。結果發現東南亞的姜科植物主要來源于赤道北部的中南半島。重要的是，姜科植物的物種形成速率主要變化階段與全球氣候的驟然變化時期基本一致。本研究通過揭示姜科植物沿著時間線的起源、遷移和分布規律，為理解全球熱帶雨林的起源、演化過程及其與全球環境變遷的關聯提供了較為系統的證據。更重要的是，該研究拓展和豐富了人們對東南亞熱帶雨林來源的認識。

圖1姜科植物化石和當今分布格局（a）；姜科植物時空演化過程及歷史氣候帶的變化（b）。

圖2姜科植物的物種形成速率、滅絕速率和凈分化速率與全球氣候變化的關聯。灰線表示全球氣候變化曲線，彩色線條表示三種速率的變化趨勢。

美國史密森研究所自然歷史博物館W. John Kress教授、云南大學博士研究生王婭麗、中國科學西雙版納熱帶植物園夏永梅副研究員也對該研究作出了重要貢獻。項目得到了國家自然科學基金、云南大學“雙一流”建設項目基金、云南省萬人計劃青年拔尖人才等項目的支持。