物种分布格局的成因是生态学和生物地理学研究中的热点问题之一。其中，洲际间断分布格局尤其受到关注，因为它不仅仅是大量植物、微生物乃至淡水鱼类的主要分布模式之一。间断分布格局还会导致不连续分布区间近缘物种拥有不同的演化历史。解析洲际间断分布格局的成因不仅有助于了解物种分布区变化的驱动因素，还能阐明异域物种形成事件的生物地理学过程。

2024年5月20日，北京林业大学生态与自然保护学院董文攀/张志翔团队在Communications Biology刊物上发表了题为Historical climate change and vicariance events contributed to the intercontinental disjunct distribution pattern of ash species (Fraxinus, Oleaceae)的研究论文。该研究以东亚-北美-欧洲间断分布的木犀科白蜡属物种为例，基于高分辨率的系统发生关系和丰富的化石数据重建白蜡属完整的生物地理学演化历史，并评估了化石物种对于生物地理历史重建的影响。最后，该研究通过对古气候数据以及生物地理学重建结果进行相关性分析，解析白蜡属洲际间断分布格局的成因。

白蜡属物种的系统发生结果表明，现生的白蜡树物种可被分为两个主要分支，分别主要位于亚洲大陆以及北美洲大陆，这表明间断分布的白蜡属物种的两个分支间间存在差异较大的物种演化历史。生物地理重建结果显示白蜡属起源于始新世晚期（~52Ma）的北美洲西部地区，绝大部分现生物种形成于中新世时期（图1）。

图1 生物地理历史重建结果

化石物种的加入对生物地理重建结果产生了重要影响（图2）：不加入化石物种的重建结果显示白蜡属在起源早期扩散分布至北美洲东部以及亚洲东部地区；而加入化石物种的结果显示白蜡属在起源早期就已扩散至全球的全部主要分布区。由于在始新世时期欧洲地区就已经存在白蜡属的化石，因此该研究认为，加入化石物种的全证据物种树更能真实的反映白蜡属的迁移历史（图1左）。

图2 白蜡属物种的迁移历史及化石分布

生物地理重建结果显示，白蜡属共经历了37次迁徙事件以及7次隔离事件，其中共包含6次洲际迁徙事件以及5次洲际隔离事件。洲际迁徙事件主要集中发生于33Ma之前，而洲际隔离事件主要集中于5Ma左右，进一步证明了白蜡属早期快速扩散至全球，后于近期逐渐隔离形成洲际间断分布的地理历史。结合历史气候重建结果发现，地理迁移事件集中的时间区间均有历史气候的剧烈变化。由此可见，历史气候变化可能是导致此格局形成的潜在因素（图3）。

图3 白蜡属迁徙、隔离事件在时间尺度上的分布

为了进一步验证气候变化与白蜡属迁徙、隔离事件的相关性，该研究基于历史气候变化值以及迁徙、隔离事件分布曲线进行线性相关拟合。结果表明迁徙、隔离事件均与气候变化强度显著正相关（图4），这进一步证明历史气候变化是白蜡属洲际间断分布格局形成的潜在驱动因素。

图4 白蜡属迁徙、扩散事件与古气候变化的相关性结果

北京林业大学生态与自然保护学院博士研究生李恩泽为论文第一作者，董文攀副教授和张志翔教授为共同通讯作者。河北工程大学刘艳磊博士和中国科学院植物研究所徐超博士及课题组博士研究生王钰双、刘康佳也参与了该研究。该研究得到了科技部科技基础资源调查专项和中国中医科学院科技创新工程重大攻关项目的资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s42003-024-06296-1