演化之光:大洋生物的地理区域分布及进化

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1、温带和极地海洋

在更新世期间,北方海域的气温变化超过了热带海洋,同时北方近岸生态系统周期性地被侵入大陆架的冰川摧毁,而在间冰期,温暖的气候又导致了生物种群的扩散并占居了统治地位。虽然不同生物地理区域之间通常会出现相同种群,但亚北极大陆架的种群已经多次被冰期循环所破坏。所以,现今基因传播的物理屏障对其系统地理学分区模式的影响与比较稳定的热带海域可能有所不同。最大的物种传播屏障是北太平洋和北大西洋之间的广阔海域。

之后分别介绍北太平洋、北大西洋、北极区域、南极区域的情况。

2、热带海洋

热带海洋的特点是生物多样性热点地区和特有物种热点地区并存,前者包括加勒比海和珊瑚礁三角区(位于菲律宾、印度尼西亚和新几内亚之间呈三角形的水域)(图1A),后者诸如印度-太平洋周边水域的夏威夷和红海。尽管生物多样性热点地区是公认的促成新物种生成的进化孵化器,不过多样性热点地区和特有物种热点地区对生物进化的作用孰大孰小还是存有争议的。

图1  (A)热带印度-太平洋的生物地理区划分标准是特有现象>10%。珊瑚礁三角区为深蓝色区域。主要的区系屏障包括红海屏障(I),印度-太平洋屏障(II)和东太平洋屏障(III)。(B~E)子图是与周边地理区具有系统地理性差异的生物种群(显著的基因频率变化和F统计量)。对于每个子图,与周边地理区具有系统地理性差异的区域都用颜色标注出来。以下照片为其特有物种:(B)夏威夷和红海(1.黄带拟羊鱼;2.物种复杂的珊瑚蝴蝶鱼;3.密毛龙虾;4.人字蝶);(C)红海(5.甲尻鱼;6.条纹长颏鳂);(D)夏威夷(7.丝鳍紫鱼;8.橙带蝴蝶鱼;9.暗刺尾鱼);(E)玛贵斯群岛/法属波利尼西亚岛群(10.多带副绯鲤;11.双斑刺尾鱼;12.黄足笛鲷;13.四带笛鲷)。

3、大西洋和印度-太平洋之间的联系

两个地质事件将热带大西洋从印度-太平洋分开:①约13Ma前,非洲板块和欧亚板块碰撞造成的特堤斯海闭合;②约3.5Ma前,巴拿马海峡的出现将大西洋与东太平洋分开。在后一地质事件过程中,一些物种在最终闭合之前就已经分异明显,但分异的时间存在争议。自从特堤斯海闭合以来,大西洋与印度洋之间生物种群的输入输出就局限在南非周围水文复杂的水域。约2.5Ma前,现代冰川循环和本格拉寒流使大西洋一侧的温水通道缩减。但是,在印度洋一侧阿加勒斯海流偶尔会把温水带回到大西洋,因此这里就成了一条可能的物种扩散路线。系统地理学研究证实了在距今2.5Myr内,物种会偶尔沿这条路线扩散,不过主要是从印度洋向大西洋的扩散。

4、总结

通过研究可得出如下结论:①生物多样性热点地区和特有物种热点地区的中心都可生成并输出新的进化物种;②根据线粒体DNA单系或强种群结构所划分的系统地理学分区,与生物地理分区匹配良好;③南非周围的零星物种扩散主要是沿印度-太平洋与大西洋之间进行扩散。

 

 

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