种子扩散指的是种子离开植株母体并传播到新栖息地的过程。对无法自由移动的植物而言，种子扩散是其实现空间扩张、应对气候变化并追踪适宜栖息地的重要途径。被子植物在长期演化过程中发展出了多样的果实和种子形态，形成了不同的种子扩散方式，如动物扩散（Zoochory）、风力扩散（Anemochory）、水力扩散（Hydrochory）和自体扩散（Autochory）等。这些扩散方式在传播距离、生境偏好以及与其他生物的相互作用方面均存在显著差异，反映了被子植物对不同生态条件的适应策略，并深刻影响了其多样化过程与当前地理分布格局。然而，被子植物的种子扩散方式在演化历史中经历了怎样的起源与转变？其在全球尺度上的分布特征如何？驱动这些时空格局形成的主要环境因素是什么？不同扩散方式对被子植物的物种分化又产生了怎样的影响？这些问题仍然有待系统解答。
中国科学院华南植物园葛学军研究团队整合了全球约3.5万种被子植物的种子扩散方式、系统发育关系与地理分布坐标数据，系统探讨了被子植物种子扩散方式的历史演化动态、全球分布格局及其环境驱动因素，同时评估了种子扩散方式对被子植物多样化速率的影响。
从时间动态来看，在晚白垩世早期（约 105–80 Ma），动物扩散谱系的比例显著上升，而自始新世以来其相对比例则有所下降。与此同时，从非生物扩散方式（风力扩散、水力扩散与自体扩散）向生物扩散方式（动物扩散）的转变速率在 105 Ma 后总体呈上升趋势，并与古气候变化表现出显著但动态的相关关系：在 105–90 Ma 期间，随着全球平均气温升高，该转变速率与古气温呈正相关；而在此之后，随着全球气温逐步下降，其相关关系转为负相关。研究并未发现种子扩散方式对被子植物整体的多样化速率的显著影响。
在空间分布上，种子扩散方式呈现明显的纬度梯度格局：动物扩散在低纬度地区更为常见，其比例随纬度升高逐渐降低；相反，自体扩散的比例随纬度升高显著增加。这一纬度梯度主要受年均温和年降水的共同驱动。此外，动物扩散和风力扩散的比例与末次盛冰期以来的温度变化呈显著正相关，表明长距离扩散方式在经历较强气候波动的地区可能更具优势。
研究结果表明，被子植物的祖先扩散方式主要为动物扩散或自体扩散。在扩散方式的演化转变过程中，不同扩散方式之间的转变速率存在显著差异，其中以水力扩散向其他扩散方式的转变速率最高。该项研究系统揭示了被子植物扩散方式的长期演化动态及其全球地理分布，突出了温度变化在塑造种子扩散方式时空格局中的关键作用，不仅为理解被子植物多样性格局及其形成机制提供了新的视角，也为预测植物在未来气候变化情景下的分布响应提供了重要的科学基础。
相关研究结果以“Evolutionary history and the global distribution of seed dispersal modes in angiosperms”为题近日发表在国际学术期刊New Phytologist上。中国科学院华南植物园博士后金陆为论文第一作者兼通讯作者，葛学军研究员为共同通讯作者。中国科学院华南植物园颜海飞研究员、已毕业硕士研究生李敏，北京大学王志恒教授、澳大利亚悉尼皇家植物园Hervé Sauquet研究员、荷兰自然史生物多样性中心Renske E. Onstein教授、瑞士苏黎世大学博士研究生Dieder de Frens与德国生物多样性综合研究中心（iDiv）博士后John T. Clarke为论文重要合作作者。研究得到了国家科技基础资源调查专项和广东省基础与应用基础研究旗舰项目的资助。
图1. 被子植物多样的果实和种子形态 （江国彬 摄）
图2. 被子植物不同种子扩散方式之间的演化转变速率
图3. 非生物扩散方式向生物扩散方式演化转变的历史动态及其与古温度的关系
图4. 被子植物种子扩散方式的全球分布格局
图5. 历史与当代环境条件对种子扩散方式分布格局的影响
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