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科研人員揭示歐亞大陸和北美大陸間生物擴散規律

2019-3-26 9:36:57 來源:中國礦業報

中國科學院成都生物所李家堂團隊日前研究發現,數千萬年前連接歐亞大陸和美洲大陸的白令路橋,其形成和相關氣候變化直接影響兩大陸之間動植物分布格局和擴散方向。

該團隊基于“白令陸橋作為生物擴散通道”的大量前期研究,以及時間矯正的分子系統發育關系和DEC模擬的地理分布格局,整合分析了跨越白令陸橋的雙向擴散事件,研究涉及了包括植物,脊椎、無脊椎動物和真菌在內的大量類群及其相應的大量擴散時間,包括6次兩棲動物擴散事件、10次爬行動物擴散事件、5次真菌擴散事件、9次無脊椎動物擴散事件、5次哺乳動物擴散事件和57次植物擴散事件。結果表明,共61次從歐亞大陸向北美大陸和31次北美大陸向歐亞大陸的擴散事件,揭示了歐亞大陸和北美大陸之間存在長時間的不對稱量級的生物擴散交流。

研究進一步揭示了歐亞大陸和北美大陸之間隨時間變化的動態模式。在從歐亞大陸到北美大陸的方向上,約65百萬年前以來的溫暖氣候使這一方向的物種擴散事件不斷增加,在經歷始新世-漸新世邊界的冰期氣候惡化事件時,擴散事件增速急劇降低,之后氣候回暖,擴散事件進一步增加,直到達到峰值。此后的降溫事件以及東亞季風氣候的形成,造成了擴散事件的下降,雖然在中新世氣候平臺期有一次減緩,但總體下降的趨勢并沒有改變。

在從北美大陸到歐亞大陸的方向上,擴散事件數目在約65百萬年以來的溫暖氣候影響下不斷升高,經歷約35百萬年的冰期氣候惡化事件時,干燥的林地草原廣泛分布于北美西部地區,由此導致的北美生物類群的更替解釋了這一時期擴散事件的減少,直接造成了與歐亞大陸向北美大陸方向擴散事件的整體差異。隨著氣候回暖,擴散事件緩慢增加,在約15百萬年再次達到峰值,隨后降溫事件導致了總體的下降趨勢。

研究還進一步揭示了歐亞大陸和北美大陸之間不同生物類群的擴散事件具有不同的高峰期。由于在古新世和始新世早期,混合落葉闊葉林和常綠亞熱帶森林的北方熱帶植物區系帶廣泛分布于北半球,白令陸橋在這段時間是主要的擴散通道,此時適應溫暖環境的生物類群包括兩棲動物、爬行動物和昆蟲在這期間的擴散事件中占主導地位,兩棲動物的擴散非常顯著。昆蟲、爬行動物、兩棲動物和真菌在兩大陸間的生物交換發生的時間比植物和哺乳動物更早。

李家堂表示,在歐亞大陸和北美大陸地區不斷變化的環境條件,以及相關動植物類群的系統發育多樣性,是歐亞大陸和北美大陸之間不對稱生物交換模式產生的主要原因。在整個新生代期間,從歐亞大陸到北美大陸的物種擴散事件比北美大陸到歐亞大陸的物種擴散事件普遍較多,這些不對稱性主要體現在始新世末期和中新世期間較寒冷的時間。□(彭麗 張軼佳)

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