什么特质影响了动物在全球的种群扩散？

近日， 《自然生态与进化》发表的一项新研究，揭示了动物的体型和生活史等特征如何影响它们在全球的传播。跨越生物地理屏障的物种扩散是决定全球生物多样性模式的关键过程，因为它允许种群在新的领域进行殖民和多样化。该研究通过分析56个分支中的7009个四足动物物种，证明了过去的生物地理扩散事件通常取决于物种的特征。在许多情况下，大体型和快速的生活史有助于物种扩散成功。体型较小和/或生活史缓慢的物种，或性状一般的物种，仅在少数分支中具有优势。

某花鸟虫鱼市场待售的外来物种鳄雀鳝。图源：绿会融媒

在物种进化史上，种群成功跨越海洋、山脉或沙漠等主要地理屏障的罕见情况可能会对地球上的生命分布产生重大影响。例如，从非洲到南美洲的远距离传播导致了90多种猴子的进化，而一些变色龙通过从非洲到马达加斯加的植被上漂流到马达加斯加，该岛一半的变色龙物种源于此种物种扩散方式。然而，我们对这些生物地理扩散事件的决定因素仍然知之甚少。

虽然偶然性起着很大的作用，但物种的特征也可能影响生物地理扩散事件的结果。已知物种的特征介导了动物的活跃、短距离传播；然而，由于传播模式的不同，特征与生物地理传播的关系并不一定相同。短距离扩散主要由物种的主动运动决定，而在生物地理扩散（例如，跨洋扩散）中，被动运输发挥着更大的作用。有几个特征可能与动物在生物地理上的传播成功有关，而体型和生活史可能至关重要：体型决定了相对的能量需求，从而决定了对水和食物短缺等压力的抵抗力。事实上，最近的研究结果表明，在三个爬行动物分支中，体型较大的物种比体型较小的物种更容易越过生物地理屏障。

生命史策略由与生长、繁殖和生存相关的特征之间的权衡定义，可以影响种群在新地点建立的可能性。具有快速生活史策略的物种繁殖迅速，这使创始种群更能抵抗随机灭绝。另一方面，具有缓慢生活史策略的物种表现出较少的种群变异性，这使其种群对环境随机性更有抵抗力。这两种影响都记录在变色龙身上，成功的生物地理扩散与极快和极慢的生活史策略有关。然而，我们不知道这些在三个小型爬行动物群中的初步发现是否代表了四足动物特征-扩散关系的一般模式，或者是否存在高度不同的分支之间的多重关系。

由于最近开发了新的生物地理学模型和大量可用的数据，研究人员尝试回答有关四足动物物种（两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物）在过去3亿年中如何在全球移动的问题，以及成功的物种是否具有任何共同特征的问题。

这些模型使他们能够估计物种祖先的运动，同时也考虑到它们的特征。研究团队用这些模型研究了56组四足动物中的7009种。在被研究的91%的动物群体中，包含物种特征的模型比不包含物种特性的模型得到了更好的支持。这意味着，体型和生活史与一个物种在迁移到新地点并在新地点站稳脚跟的成功程度密切相关。

体型大、生活史快的动物通常会像预期的那样更成功地分散。然而，这条规则也有一些例外。在某些群体中，较小的动物或具有平均特征的动物具有较高的传播率。例如，小型蜂鸟比大型蜂鸟更容易分散。体型和运动之间的关系取决于群体的平均体型和生活史。研究结果表明，特征和扩散成功之间的联系取决于体型和生活史，不能单独考虑这些因素。体型小是优势的群体通常已经由小物种组成（使易扩散的物种变得更小），这些物种的生活史也很快。研究人员发现啮齿动物科鼠科和蟋蟀科也是如此。

但分散者体型中等的群体通常生活史较慢（这意味着它们的繁殖能力较低，但寿命较长）。这意味着，小体型和缓慢的生活史相结合，不太可能成为穿越海洋等主要屏障的优势。

令人惊讶的是，可以导致许多新物种崛起的罕见扩散事件并非完全随机。相反，物种的内在特征可以塑造整个动物群体的历史，尽管偶然性仍然可能发挥重要作用。与此同时，当今时代最重要的两个环境挑战与跨越主要障碍的运动有关：生物入侵和物种对气候变化的反应。因此，在一个面临快速变化的地球上，了解动物如何跨越障碍至关重要。

编译：Daisy

审核：Maggie

编辑：Tommy