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研究背景
世界范围内生物多样性正在下降，这对地球健康构成直接威胁。《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》(GBF)旨在促进在社会各阶层实施积极的生物多样性行动，以实现到2050年“人与自然和谐相处”的愿景。在这种情况下，植物科学家可以通过改进对植物多样性的记录和理解，为决策者汇编和提供必要的数据、工具和证据。在这一过程中，一个重要的科学里程碑是《世界维管植物名录》(WCVP)。目前最紧迫的问题是在未来集中精力记录和保护全球植物多样性。
林奈空缺(Linnaean shortfall)和华莱士空缺(Wallacean shortfall)是生物多样性研究中常见的两种数据空缺。在所有维管植物物种中，超过15%的物种可能仍未被科学描述，被称之为林奈空缺，在超过35万种已描述的物种中，许多物种没有或很少有地理记录记录其分布，被称之为华莱士空缺。识别和了解分类和地理知识的不足是确定未来收集和保护工作的重点的关键。
本文利用WCVP和GBIF等数据库作为关键数据源，并结合一系列分析方法，具体测试了以下问题：(Q1) 估计分类学和地理空缺最大的地区是否重叠；(Q2) 哪些属性与维管植物物种的早期描述和地理定位最相关；(Q3) 过去十年（2010-2019年）的全球采集工作是否集中于空缺最大的地区。受“暗类群”（即DNA序列未被鉴定到物种水平）的概念启发，本文将分类学和地理数据空缺的估计相结合，将植物多样性“暗点”定义为包含最多未描述和未地理定位物种的地区，并评估(Q4) 通过增加分类学和地理采样是否可以将这些暗点变为热点。最后，本研究探索了(Q5) 一系列由关键环境和社会经济驱动因素结合得出的采集优先场景。本文研究结果表明，我们有机会重新审视植物收集策略，以支持与GBF一致的世界植物多样性的公平保护、可持续利用和利益共享。
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研究方法
本研究使用了343523种维管植物的大量数据和事件时间分析，进行了多项与植物分类和地理数据不足相关的测试，并确定了33个全球生物多样性“暗点”（这些“植物国”被预测为包含最多未描述和尚未记录的物种）。此外，此研究还根据多个社会经济和环境情景定义了未来采集的优先区域。
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主要结果
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林奈和华莱士缺口的全球分布
研究结果表明，分类学和地理知识差距在全球范围内差异很大。在大多数大陆地区，林奈物种空缺估计不大，绝大多数植物学国家预计包含的未知物种少于50种。然而，林奈物种空缺在亚洲-热带和南美洲仍然很明显，预计少数植物学国家将容纳数百种科学界未知的物种，且在土耳其、马达加斯加和中国中南部也是如此。据预测，在许多地区，华莱士物种空缺很大，并呈现出不同的全球格局，在大多数大陆，预计仍有数千种已知物种没有地理记录。
图1 估计的林奈空缺和华莱士空缺在维管植物中的全球分布。在图(a)中，林奈空缺（蓝色渐变）表示尚未被科学描述的物种数量的预测值。华莱士空缺（红色渐变）表示尚未被定位的物种数量的预测值。颜色表示每个空缺的相对大小，其中浅灰色表示数值较小，深棕色表示数值较大。在图(b)中列出了全球各大陆区域中林奈空缺和华莱士空缺综合值最大的前5个植物区系国家。预测结果进行了0到1的重新标度，以便进行比较。
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林奈和与物种早期描述和地理定位相关的物种属性
通过评估不同物种属性对其早期描述和地理定位的重要性，我们发现分布范围大小是影响林奈空缺的最重要因素之一。分布范围广的物种通常比小范围物种更容易被描述，这也表明最近被描述的物种往往具有较小的分布范围。人类利用更多的物种比利用较少的物种更容易被早期描述。物种的早期描述与某一时期的分类活动呈正相关，而地理定位则没有出现明显的模式。生活型也影响物种的描述和地理定位，木本多年生植物比草本多年生植物和一年生植物更早被记录，而附生植物比所有其他类别的物种被记录得更晚。地理活动、海拔、温度季节性和年降水量对植物区系国家的影响幅度和方向差异很大，因此这些环境变量似乎没有在任何方向上对物种描述或地理定位产生持续一致的影响。
图2 对维管植物物种描述和地理定位变量重要性的分析。小提琴图和箱线图显示了在离散时间区间（第1年到第96年、第96年到第196年、第196年到第267年）中风险比（HR，事件时间模型系数的指数）的95%后验分布演变。风险比（HR）衡量了在考虑的变量增加时，每个植物区系国家描述或地理定位新物种的机会变化。
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过去的采集动态与植物多样性空缺
Kendall相关检验显示，2010年至2019年间的描述速率与预计仍待描述物种的数量之间存在弱且显著的正相关关系。本文还发现，2010年至2019年的地理定位速率与预计仍待地理定位物种的数量之间存在更强且显著的正相关关系。这表明，近期的采样在缩小华莱士空缺方面比缩小林奈空缺更加有效。
图3 过去的采集工作与未来需求之间的Kendall相关性。每个点代表一个植物区系国家。在图(a)中，x轴表示对数变换后的剩余待描述物种的预测数量，y轴表示对数变换后的2010年代估计的平均物种描述率。弱正相关(τ = 0.12;P = 0.025) 意味着在那些预计还有更多物种待描述的植物区系国家，描述速率略有上升趋势。。在图(b)中，x轴代表对数变换后的预测剩余物种数量，y轴代表对数变换后的2010年估计的平均物种地理定位率。正相关(τ = 0.77;P < 2.2e-16)意味着最近在预计有更多物种有待地理定位的地区进行了采样。
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植物多样性暗点与生物多样性热点
研究确定了33个暗点:14个在亚洲大部分地区——热带地区(新几内亚、越南、缅甸、印度、阿萨姆邦、菲律宾、东喜马拉雅、婆罗洲、泰国、老挝、西喜马拉雅、马来亚、孟加拉国和苏门答腊)，8个在南美洲(哥伦比亚、秘鲁、厄瓜多尔、巴西东南部、委内瑞拉、哥斯达黎加、巴拿马和玻利维亚)，8个在亚洲温带地区(中国中南部、土耳其、伊朗、中国东南部、乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗和哈萨克斯坦)，两个在非洲(马达加斯加和开普省)，一个在北美(墨西哥西南部)。除了新几内亚， 这33个暗点与36个生物多样性热点大部分重叠。
图4 全球维管植物多样性暗区和生物多样性热点的分布。深红色区域代表被识别为暗区且包含生物多样性热点的植物区系国家。深灰色区域代表仅被定义为暗区的植物区系国家（如新几内亚）。橙色区域表示包含热点但未与任何暗区重叠的地区。浅灰色区域表示既不包含暗点也不包含热点的地区。交叉阴影区域和黑色线条分别表示陆地和海洋的生物多样性热点划分。暗点的定义是指那些具有最高暗区得分的植物区系国家，其累计陆地面积等于36个生物多样性热点的总面积。
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植物采集优先级
在确定植物采集优先级时，本研究基于暗区得分、收入水平和环境保护之间的不同权衡。其中情景1为基线情景，只考虑暗区得分，不考虑植物区系国家的收入水平或环境保护程度。情景2-9展示了在不同收入-保护组合下，区域和全球的采集优先级，这些优先级在空间分布上有很大差异。然而，哥伦比亚、缅甸、新几内亚、秘鲁、菲律宾和土耳其在所有情景中始终出现为全球优先国家，显示出高潜力进行新物种的描述和地理定位。其他植物国家的采集将取决于收入和环境保护之间的权衡。
图5 在九种收入和环境保护情景下的采集优先级。不同情景探讨了暗点评分（即分类和地理空缺的加权总和）、收入（即主成分分析（PCA）的第一主轴，概括了可持续发展目标指标在植物国家之间的变异）和环境保护（即PCA的第二主轴）之间的不同权衡。图中提供了各情景下的全球（蓝色）和大陆（绿色）主要采集优先级，以及它们的重叠（黑色）和缺失（灰色）。底部矩阵详细列出了九种情景下的主要优先国家。
原文链接
https:///10.1111/nph.20024
排版：刘洋洋
审阅：周亚东
微信号｜NCU Diversity Taxonomy