成都科研者新成果 发现欧亚、北美大陆生物扩散秘密

红星新闻

发布时间:03-2119:38

数亿年前至今,地球表层经历了巨大的海陆变迁及大陆漂移。可能很多人不知道,现在遍布北美大陆各地的美洲黑熊其实并非当地的“土著居民”。在约350万年前的全球冰期,美洲黑熊的祖先通过结冰的白令海峡才来到北美洲。

但其实,这样的物种扩散事件并不仅限于这一时期,我们常见的雨蛙也是这样的“偷渡客”,只不过它们的迁徙故事更加隐秘和古老,是关于一座“桥”的故事。

△生物扩散示意图

几千万年前,欧亚大陆和美洲大陆之间存在一条可以跨越海峡的通道——白令陆桥。它的形成和相关的气候变化直接影响了两大陆间动植物的分布格局。

红星新闻记者从中国科学院成都分院获悉,近期,中国科学院成都生物研究所李家堂团队在《国家科学评论》(National Science Review)上发表研究成果,揭示两大陆之间存在长时间不对称量级的生物扩散。

92次物种扩散事件表明

欧亚、北美生物扩散交流长期不对称

2015年,中国科学院成都生物研究所李家堂团队发表文章,揭秘雨蛙属物种起源于美洲大陆,通过白令陆桥的两次扩散事件扩散到欧亚大陆的故事。

但白令陆桥的形成是否对其它生物类群的交流有类似的影响,生物扩散的波动模式是否与古气候及环境波动相关,这些科学问题仍有待于深入研究。

研究团队利用“白令陆桥作为生物扩散通道”的大量前期研究,整合分析了跨越白令陆桥的双向扩散事件。

研究涉及了包括植物、脊椎动物、无脊椎动物和真菌在内的大量类群及其相应的大量扩散事件,包括6次两栖动物扩散事件,10次爬行动物扩散事件,5次真菌扩散事件,9次无脊椎动物扩散事件,5次哺乳动物扩散事件和57次植物扩散事件。

结果表明,共有61次从欧亚大陆向北美大陆和31次北美大陆向欧亚大陆的扩散事件,揭示了欧亚大陆和北美大陆之间存在长时间的不对称量级的生物扩散交流。

从恐龙灭绝到雨蛙“偷渡”

关键词是气候环境变化

为什么会形成这种不对称量级的生物扩散?

研究团队通过分析这些物种扩散事件的历史,发现扩散事件在时间线上的动态模式与气候环境变化具有很强相关性。

大约6500万年前,白垩纪末期导致恐龙灭绝的动荡寒冷气候结束后,全球气候逐渐回暖,白令陆桥区域也形成温暖潮湿的环境,两侧大陆间的扩散事件都在逐渐增多。

大约3500万年前,发生了一次冰期降温事件,欧亚大陆物种通过白令陆桥向美洲大陆的扩散增速明显减缓;美洲大陆向欧亚大陆的扩散事件明显减少;随着气候回暖,两侧扩散事件又有所回升。

大约2500万年前,降温事件致使白令陆桥两侧的扩散事件不同程度的减少。

这一系列气候变化最终导致美洲大陆向欧亚大陆的扩散事件明显低于欧亚大陆向美洲大陆的扩散事件,进而造成两大陆之间存在不对称量级的生物扩散现象。

两栖动物、爬行动物和昆虫

曾是“偷渡”大军主力

根据研究,欧亚大陆和北美大陆之间不同生物类群的扩散事件具有不同的高峰期。

在古新世(距今6500万年-距今5300万年)和始新世(约距今5300万年-距今3650万年)早期,混合落叶阔叶林和常绿亚热带森林的北方热带植物区系带广泛分布于北半球,白令陆桥在这段时间是主要的扩散通道。

此时,适应温暖环境的生物类群包括两栖动物、爬行动物和昆虫。它们在这期间的扩散事件中占据了主导地位。其中,两栖动物的扩散非常显著。昆虫、爬行动物、两栖动物和真菌在两大陆间的生物交换发生的时间比植物和哺乳动物更早。

在整个新生代(距今6500万年)期间,从欧亚大陆到北美大陆的物种扩散事件比北美大陆到欧亚大陆的物种扩散事件普遍较多,这些不对称性主要体现在始新世末期(约距今5300万年-距今3650万年)和中新世(距今约2330万年-距今约530万年)期间较寒冷的时间。

在欧亚大陆和北美大陆地区不断变化的环境条件,以及相关动植物类群的系统发育多样性,是欧亚大陆和北美大陆之间不对称生物交换模式产生的主要原因。

据了解,《国家科学评论》(National Science Review)由中国科学院主管,中国科技出版传媒股份有限公司主办,是我国第一份英文版自然科学综述性学术期刊。5年影响因子10.973,在SCI收录的64种全球综合性学术期刊中排名第5位。

红星新闻实习记者 曾那迦

编辑 刘宇鹏

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