李枢强和侯仲娥团队发现钩虾从天山扩散到北寒带
2022年3月9日,中国科学院动物研究所李枢强研究员和侯仲娥研究员团队在Global Change Biology上发表题为“Past climate cooling promoted global dispersal of amphipods from Tian Shan montane lakes to circumboreal lakes”的研究论文。基于生物地理和生态位模拟等方法,通过对全球567个钩虾的分子数据和3180个分布数据分析,发现湖泊钩虾起源于天山,在上新世至更新世扩张到阿尔卑斯山、喜马拉雅山和青藏高原、东亚北部、以及通过白令陆桥到北美落基山等高山湖泊中,并拓殖到环北寒带冰川湖中;钩虾走出起源地天山后,分化速率加快。钩虾主要分布在高海拔或高纬度的湖泊中,生态位模拟发现年均温是决定其分布的关键因素,适生分布区在气候较冷的时期(LGM)比气候温暖时期(Mid-Holocene)大;未来气候变暖(2070年)可能导致其在欧洲、东亚和天山分布区缩小,而在青藏高原的分布区向高海拔高纬度扩张。
本研究揭示高山湖泊是钩虾全球迁移扩张的通道,更新世气候变冷形成大量的高山湖泊或冰川湖,驱动钩虾多次从天山拓殖到阿尔卑斯-喜马拉雅山系、落基山系以及环北寒带湖泊中,该研究定义这种新的分化方式为“出芽式分化”(budding diversification)。
科学界普遍认为全球气候变暖将驱使物种分布向极地延伸,并迁移到高海拔地区;气候变冷驱使物种向着赤道的方向和低海拔地区移动。钩虾作为喜冷生物的典型代表,在气候变冷的过程中沿着北寒带扩散,对全球温度变化的适应模式与上述观点不同。这种应对气候变化的新扩散模式,反映出气候变化和生物多样性的关系还有很多未解之谜。本研究提出高山湖泊是冷水性物种形成的热点地区,为全球生物地理格局研究提供理论基础,为冷水资源保护提供科学依据。
中国科学院动物研究所侯仲娥研究员为该论文第一作者,李枢强研究员为通讯作者,靳鹏宇和刘宏广博士后、乔慧捷副研究员、斯洛文尼亚University of Ljubljana的Boris Sket教授、美国Miami University的Andrew G. Cannizzaro博士和David J. Berg教授参与了该项研究。研究得到了中国科学院先导项目(XDA2005020102,XDB31000000)、第三次新疆综合科学考察项目(2021xjkk0600)以及国家自然科学基金委面上项目(32070423)的支持。
论文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.16160
图1. 湖泊钩虾全球演化格局和未来变化趋势
人类活动和气候变化加速生物多样性的减少,导致物种范围的转移、收缩和扩张。在全球范围内,人类活动和气候变化已对生物多样性构成了严重威胁,目前已导致全球522种灵长类动物中约68%的物种面临灭绝风险。
植物病毒素有“植物顽疾”之称,每年引起全球作物经济损失高达4000亿元。水稻作为人类重要的粮食作物之一,供给全世界一半以上的人口,主要种植于亚洲、非洲和南美洲等地区。