通过研究蜥蜴 研究人员揭示了塑造生物多样性的力量

“如果你在热带雨林中选择一个地方，计算15米内不同种类的蜥蜴的数量，你会得出一个数字，”卢克·马勒问道，“是什么决定了这个数字?”

马勒是多伦多大学艺术与科学学院生态与进化生物学系的助理教授。他研究了生态和进化力量在时间和空间上的相互作用如何导致我们在不同的栖息地看到的生物多样性。他主要通过研究美洲热带地区的Anolis蜥蜴(又名Anoles)来做到这一点。

是什么决定了当地动物群落中不同物种的数量?这是一个长期存在的生态问题，尚未达成共识。

“是因为食物或领土竞争等当地过程吗?”马勒问道。“或者它是更广泛的区域过程的结果，比如进化产生新物种?”

一种假设认为，决定性的力量是地方竞争。换句话说，如果一个当地社区——例如，热带岛屿上的一片森林——被几个物种“填满”，那么其他物种将无法持续存在，因为每个生态位都已经被占领了。

但根据另一个假设，这样一个地区的物种多样性不受预先存在的生态位数量的限制。相反，决定当地社区物种数量的最重要因素是更广泛区域的多样性。

“在一个物种总数很少的岛屿上，当地社区应该只有少量物种，”马勒解释说。“但是在一个有很多物种的岛上，你应该在当地社区看到许多物种。换句话说，地方多样性本质上反映了更广泛的多样性，竞争等经典生态过程无关紧要。

“如果区域多样性决定了你在当地看到的东西，那么这种地方多样性最终是由创造区域多样性的大规模进化过程决定的。

为了回答地方与区域的问题，马勒和他的同事研究了加勒比海岛屿牙买加和伊斯帕尼奥拉岛的阿诺尔斯。研究人员发现的是意想不到的第三种选择的证据 - 需要结合“局部”和“区域”假设的元素。

他们发现，当地社区物种的多样性似乎确实是由限制物种多样性的当地生态过程决定的，但前提是区域进化力量已经产生了可以垄断当地生态资源的物种。例如，伊斯帕尼奥拉岛这个古老而古老的大岛上物种的丰富进化多样性，将大量特殊物种“滋养”到该岛高海拔的当地社区。

为什么?伊斯帕尼奥拉岛的多样性 - 源于数百万年来在一个非常大而复杂的地区进行的进化 - 导致了仅在高地存在的独特螳螂物种。这些物种填满了所有可用的生态位，阻止了更多的物种加入那里的当地社区。

相比之下，牙买加的面积较小，特别是在高原地区。虽然岛上已经进化了许多鳞翅目物种，但高地相对缺乏空间，不允许像伊斯帕尼奥拉岛那样进化出新的高地专业物种。事实上，牙买加只有一个独特的高原鸢尾。

换句话说，地方多样性是由区域和地方力量决定的，但方式不同。区域力量产生了一组多样化的物种，然后它们相互竞争，在任何给定地点对多样性建立了地方限制。但是，如果一个地区因为太小或太年轻而缺乏“进化机会”，它就无法产生多样化的物种组合，并且永远不会达到局部极限。

马勒和他的同事在他们的研究中描述了这些发现，该研究最近发表在《生态学快报》杂志上。合著者包括Luke Frishkoff，他作为马勒实验室的博士后研究员开始从事这项研究，现在是德克萨斯大学阿灵顿分校的助理教授，以及Gavia Lertzman-Lepofsky，博士候选人目前在马勒的实验室。

选择马勒和他的同事进行研究的“实验室”——牙买加和伊斯帕尼奥拉岛——是因为它们在许多方面都很相似。它们位于同一纬度，具有匹配的地形和相似的森林栖息地。

从2016年到2018年，每年夏天，研究人员都会计算两个岛屿上从海平面到约30米高度的数十个直径2米的地块中的蜥蜴物种数量。

“牙买加和伊斯帕尼奥拉岛的蜥蜴动物群为比较提供了丰富的机会，因为它们代表了一种自然实验，”马勒说。“我们发现，本地流程确实很重要。但它们的重要性在于，区域多元化的机会决定了它们的实力。

“然而，这是一个单一的，如果说明性的比较。确定我们在这里提出的进化机会模型的普遍性有待进一步的测试。