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克赖斯特彻奇动物研究所在Mini哺乳类隐存多样性

2019-06-20 22:17

生物多样性不仅具有极高的科学和美学价值,还是生态系统服务的基础和重要的战略资源。在人与环境冲突日益严峻的当下,科学地认识并保护生物多样性是全社会的迫切需求。

生物多样性不仅具有极高综合价值,还是生态系统服务的基础和重要的战略资源。在人与环境冲突日益严峻的当下,科学地认识并保护生物多样性是全社会的迫切需求。8月14日来自中国科学院昆明动物研究所的消息,该所兽类生态与进化学科组在小型哺乳类隐存多样性研究中取得进展,相关成果已最新发表在国际生物地理学会会刊《生物地理学杂志》上。

青藏高原及其邻近的中国西南山地是现生鼠兔的分布中心,这一区域的鼠兔物种占整个类群物种数量的1/3以上(Hoffmann & Smith, 2005)。尽管如此,鼠兔的分类与系统演化研究并没有对这一区域的鼠兔多样性予以足够的重视。最近的研究表明,青藏高原及其邻近区域的鼠兔物种多样性被低估,继而引发了一系列鼠兔分类与系统演化方面的疑问(Lissovsky, 2014 Mammalia; Melo-Ferreira et al., 2015 Mol. Phylogenet. Evol)。

中国西南山地是世界上最为重要的山地生物多样性热点区域。喜马拉雅和青藏高原的隆起以及其自身的构造运动形成了以“三江并流”为代表的复杂地貌。山脉—河流交互隔离的地貌和巨大山体上的环境海拔梯度为生物提供了演化的“摇篮”和全球环境变化时的“避难所”。尽管学界一致认为独特的环境对区域生物多样性有重要作用,但一直以来过度借用青藏高原隆升和隔离分化模型来解释不同水平的生物多样性形成,严重地误解了中国西南山地现生物种的形成机制(Renner, 2016, Journal of Biogeography)。特别是最近对古植物群落的研究表明,中国西南山地可能在早渐新世就已经隆升到目前的高度(Su et al., 2018, National Science Review)。以上证据表明,中国西南山地的现生物种主要形成自与当今基本相同的景观地貌环境。

据蒋学龙研究员介绍,中国西南山地是世界上最为重要的山地生物多样性热点区域。他们近十年来对中国西南山地的小型哺乳动物的研究发现,狭域分布的蹼足鼩族、姬鼠属、小型兽、鼩鼹属、缺齿鼩属、白腹鼠属、猪尾鼠属、长尾鼩鼹属等隐存种,是本地区小型兽类多样性的重要组成。但这些发现为生物多样性的形成提出了一个新的问题,即为何景观复杂度高的地区,利于形成遗传上高度分化但形态上却难以区分的新物种,即隐存种现象。

为了厘清鼠兔的分类与系统发育问题,进一步探讨青藏高原隆升对鼠兔物种分化与多样性的影响,中国科学院昆明动物研究所蒋学龙课题组与四川林科院研究员刘少英开展合作。研究人员通过分子系统学手段对鼠兔3个亚属的11个物种共96号标本进行了分析。结果显示,采集自秦岭地区的标本自成一支,有别于所有已知的亚属,因此应该作为全新的鼠兔亚属以正名。分子物种界定很好地支持了采集自陕西、四川和云南的标本为隐存种,进一步揭示了中国西南分布的鼠兔的物种多样性。此外,分歧时间估算显示鼠兔的5个亚属在中中新世(约13.90 Ma)经历了快速分化。尽管目前的数据仍不能完全解决亚属之间的系统发育问题,但提示了未来从组学角度开展进一步工作的可能性。

与此同时,中国科学院昆明动物研究所蒋学龙组近十年来对中国西南山地的小型哺乳动物的研究发现,狭域分布的隐存种是该地区小型兽类多样性的重要组成(蹼足鼩族He et al., 2010;姬鼠属Liu et al., 2012;鼩鼹属Wan et al., 2013;缺齿鼩属Chen et al., 2016;鼠兔科Koju et al., 2016;白腹鼠属Zhang et al., 2016;猪尾鼠属Cheng et al., 2017;长尾鼩鼹属He et al., 2017)。这些发现为生物多样性的形成提出了一个新的问题——为何景观复杂度高的地区有利于形成遗传上高度分化但形态上却难以区分的新物种。

在中国西南山地的特有类群中,亚洲鼩鼹拥有很高的隐存多样性。研究组以它为研究对象,对近200号样本进行谱系地理分析。他们发现,目前分类系统上能够区分出来的5个形态学种,实际上至少包括15个独立演化的支系,意味着这个类群的隐存多样性需要在分类学上进一步厘清。

相关工作目前以Multilocus approaches reveal underestimated species diversity and inter-specific gene flow in pikas from southwestern China 为题发表于《分子系统发育与进化》(Molecular Phylogenetics and Evolution),尼泊尔籍博士生Narayan P. Koju和何锴博士为文章的共同第一作者,蒋学龙与何锴为共同通讯作者。该研究得到了中科院重点部署项目(KJZD-EW-L07)的资助。

为了回答这个问题,研究人员以亚洲鼩鼹为研究对象,因为之前的研究已经显示这个中国西南山地的特有类群拥有很高的隐存多样性(Wan et al., 2013)。通过对采集自西南山地不同地区的近200号样本进行谱系地理分析,研究人员发现:目前分类系统上能够区分出来的5个形态学种实际上至少包括15个独立演化的支系,提示这个类群的隐存多样性需要在分类学上进一步厘清;亚洲鼩鼹的支系主要呈异域分布,且支系之间的气候生态位显著保守,提示它们对特定环境的依赖是彼此之间隔离分化的重要因素;空间距离—遗传距离的相关性分析指出,亚洲鼩鼹依赖的正是中国西南山地中呈“天空之岛”状分布的润凉地带;生态位模型显示西南山地中长期稳定的存在这样的“天空之岛”,提示不同支系在彼此隔离的环境中仍然受到相似的环境压力,因此导致形态上缺乏变异,最终形成隐存种。

研究为复杂景观环境中的多样性形成提供了一套合理的解释和检测方案,对中国西南山地的动物多样性研究与保护具有启示意义。

论文链接

亚洲鼩鼹的研究为复杂景观环境中的多样性形成提供了一套合理的解释和检测方案,对中国西南山地的动物多样性与保护具有一定启示,该研究成果于近期发表在国际生物地理学会会刊Journal of Biogeography上,昆明动物所兽类生态与进化学科组万韬与何锴为文章的共同第一作者,昆明动物所研究员蒋学龙为文章的通讯作者。

(原载于《科技日报》 2018-08-15 04版)

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该研究得到了科技部重点研发计划(2017YFC0505202)、国家自然科学基金青年基金、国家留学基金委(201704910429)和日本学术振兴会博士后基金的支持。

拍摄自尼泊尔朗塔国家公园(Langtang National Park)的Royle鼠兔以及本研究呈现的现生鼠兔物种树

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雪山鼩鼹Uropsilus nivatus;拍摄人:何锴

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