種子擴散指的是種子離開植株母體并傳播到新棲息地的過程。對無法自由移動的植物而言，種子擴散是其實現空間擴張、應對氣候變化并追蹤適宜棲息地的重要途徑。被子植物在長期演化過程中發展出了多樣的果實和種子形態，形成了不同的種子擴散方式，如動物擴散（Zoochory）、風力擴散（Anemochory）、水力擴散（Hydrochory）和自體擴散（Autochory）等。這些擴散方式在傳播距離、生境偏好以及與其他生物的相互作用方面均存在顯著差異，反映了被子植物對不同生態條件的適應策略，并深刻影響了其多樣化過程與當前地理分布格局。然而，被子植物的種子擴散方式在演化歷史中經歷了怎樣的起源與轉變？其在全球尺度上的分布特征如何？驅動這些時空格局形成的主要環境因素是什么？不同擴散方式對被子植物的物種分化又產生了怎樣的影響？這些問題仍然有待系統解答。

中國科學院華南植物園葛學軍研究團隊整合了全球約3.5萬種被子植物的種子擴散方式、系統發育關系與地理分布坐標數據，系統探討了被子植物種子擴散方式的歷史演化動態、全球分布格局及其環境驅動因素，同時評估了種子擴散方式對被子植物多樣化速率的影響。

從時間動態來看，在晚白堊世早期（約 105–80 Ma），動物擴散譜系的比例顯著上升，而自始新世以來其相對比例則有所下降。與此同時，從非生物擴散方式（風力擴散、水力擴散與自體擴散）向生物擴散方式（動物擴散）的轉變速率在 105 Ma 后總體呈上升趨勢，并與古氣候變化表現出顯著但動態的相關關系：在 105–90 Ma 期間，隨著全球平均氣溫升高，該轉變速率與古氣溫呈正相關；而在此之后，隨著全球氣溫逐步下降，其相關關系轉為負相關。研究并未發現種子擴散方式對被子植物整體的多樣化速率的顯著影響。

在空間分布上，種子擴散方式呈現明顯的緯度梯度格局：動物擴散在低緯度地區更為常見，其比例隨緯度升高逐漸降低；相反，自體擴散的比例隨緯度升高顯著增加。這一緯度梯度主要受年均溫和年降水的共同驅動。此外，動物擴散和風力擴散的比例與末次盛冰期以來的溫度變化呈顯著正相關，表明長距離擴散方式在經歷較強氣候波動的地區可能更具優勢。

研究結果表明，被子植物的祖先擴散方式主要為動物擴散或自體擴散。在擴散方式的演化轉變過程中，不同擴散方式之間的轉變速率存在顯著差異，其中以水力擴散向其他擴散方式的轉變速率最高。該項研究系統揭示了被子植物擴散方式的長期演化動態及其全球地理分布，突出了溫度變化在塑造種子擴散方式時空格局中的關鍵作用，不僅為理解被子植物多樣性格局及其形成機制提供了新的視角，也為預測植物在未來氣候變化情景下的分布響應提供了重要的科學基礎。

相關研究結果以“Evolutionary history and the global distribution of seed dispersal modes in angiosperms”為題近日發表在國際學術期刊New Phytologist上。中國科學院華南植物園博士后金陸為論文第一作者兼通訊作者，葛學軍研究員為共同通訊作者。中國科學院華南植物園顏海飛研究員、已畢業碩士研究生李敏，北京大學王志恒教授、澳大利亞悉尼皇家植物園Hervé Sauquet研究員、荷蘭自然史生物多樣性中心Renske E. Onstein教授、瑞士蘇黎世大學博士研究生Dieder de Frens與德國生物多樣性綜合研究中心（iDiv）博士后John T. Clarke為論文重要合作作者。研究得到了國家科技基礎資源調查專項和廣東省基礎與應用基礎研究旗艦項目的資助。

圖1. 被子植物多樣的果實和種子形態 （江國彬 攝）

圖2. 被子植物不同種子擴散方式之間的演化轉變速率

圖3. 非生物擴散方式向生物擴散方式演化轉變的歷史動態及其與古溫度的關系

圖4. 被子植物種子擴散方式的全球分布格局

圖5. 歷史與當代環境條件對種子擴散方式分布格局的影響