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进化让这个世界变得更美好

进化如何影响生态模式?康涅狄格大学的生态学和进化生物学教授马克·厄本(Mark Urban)说,它有助于抚平粗糙的边缘。Urban带领一个国际研究团队回顾了生态和进化研究的历史,建立了一个框架,以更好地理解进化对生态系统模式的影响。这项研究的观点发表在《美国国家科学院院刊》上。

厄本说,这个项目是几年前在他的实地研究过程中开始的,当时他遇到了一个难以解释的趋势。

“自从我还是一名研究生以来,我就一直在思考景观的进化是如何发生的,以及它是如何影响这些系统的生态的。在某个时刻,我挣扎着描述我在我工作的两栖动物系统中看到的一种模式,”他说。

厄本解释说,从历史上看,生态学家和进化生物学家的工作是相当孤立的。其原因是基于这样一种假设:进化是随着时间和距离发生的,对生态系统几乎没有直接影响。厄本说,生态学家和进化生物学家参加自己的学术会议,并在自己的期刊上发表论文,因此,这两个领域的成员很少进行合作。然而,厄本怀疑,对他所看到的令人困惑的格局的解释,依赖于这两门学科的融合。

Urban与来自世界各地的同事合作,呼吁来自进化生物学和生态学的专家来解决这个问题。这个项目涉及广泛的文献回顾,厄本说,这个过程有时让人觉得没完没了,但也很有趣。这个过程也令人兴奋,因为在早期,研究人员就开始注意到一些模式来支持他们的假设,即局部适应改变了空间模式。

合著者Sean Giery曾是康涅狄格大学的博士后研究员,现在是宾夕法尼亚州立大学的Eberly研究员,他说:“在旧的科学论文中发现新证据总是有益的。总的来说,这些努力表明,进化对不同景观中社区和生态系统变化的影响不容忽视。”

厄本说,这项事业的动力来自一个熟悉的人物:蝾螈。

蝾螈通过不同的策略来适应捕食者——从体型和大小的变化到食物的种类和数量,这表明了进化和生态之间的联系。

厄本说:“我尤其对觅食性状的进化感到兴奋,因为这可能对生态产生明显的影响。”

例如,Urban发现蝾螈进化到在资源有限的池塘中更多地觅食,结果它们通过吃更多已经有限的资源,放大了原始的低资源生态模式。在其他情况下,其他特征的局部适应削弱了现有的空间模式。Urban接着转向现有的文献来找出这些模式有多普遍,不仅在蝾螈中,而且在从细菌到鸟类的所有事物中。

在对500项研究进行回顾的基础上,这组作者发现,在地方层面上的进化适应可以放大、减弱,甚至在整个景观中创建新的生态模式。他们确定了14种影响进化影响方向的不同机制,但总的来说,研究人员发现进化倾向于抑制或平滑变异。

“很明显,进化在这些大尺度上扮演着重要的角色,特别是通过减少非生物因素和生物相互作用的影响,可以限制物种的丰富度和分布。”通过抑制这些影响的影响,进化倾向于减少整个空间的生态异质性,”Giery说。

Urban补充道:“我们详尽的回顾表明,进化通常会削弱生态空间模式,这是85%的研究的特征。因此,我们并没有观察到自然界真正的空间异质性,因为进化使它变得光滑,并隐藏了粗糙的边缘。进化让这个世界不再那么粗糙,对我来说,这是一个很酷的带回家的信息。”

平滑的例子再次出现在蝾螈身上,厄本说:“吃得更多的蝾螈也倾向于抑制捕食者对整个池塘物种多样性的影响。被捕食的蝾螈和捕食者吃的是不同的物种,所以最终进化实际上保持了池塘中物种的相似多样性,尽管从生态上来说,捕食者大大减少了多样性。”

Urban说这些空间模式随处可见:“对我来说,有趣的是任何人都可以在大自然中看到这些空间模式——可能是不同的植被类型。我们看到所有的空间变化,我们认为它只是生态的或物理的,只是环境的一部分,就是这样。但环境空间变异可能会受到环境中生物进化的影响,这是我们在世界各地的实验中发现的。”

Giery说:“我很高兴能成为这个项目的一部分。我很高兴看到我们的努力将如何影响人们对进化在太空生态动力学中的作用的看法。这似乎是一个相对简单的想法仍然具有变革性的罕见例子之一。发展这个想法改变了我对自然系统的看法。我想我们的观点也会对其他人产生同样的影响。”

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