墨西哥海域鳐形目形态演化与系统发育多样性研究揭示物种多样性及灭绝威胁关联机制

本研究针对全球超过三分之一鳐形目物种面临灭绝威胁的严峻现状，通过分析墨西哥专属经济区内蝙蝠的形态差异、系统发育多样性与β多样性空间格局。研究人员整合地理分布数据、系统发育信息与内部骨骼形态学数据，发现物种丰富度与形态差异度量（方差和与范围和）呈正相关，且高灭绝风险物种呈现最高形态差异度。该研究为揭示隐藏的生物多样性模式和保护策略制定提供了形态学评估的重要依据。

　　

在全球海洋生物多样性面临严重威胁的背景下，鳐形目（Batoids）作为软骨鱼类中物种最丰富的类群，正经历着前所未有的生存危机。目前超过35%的鳐形目物种被国际自然保护联盟（IUCN）列为受威胁物种，14%缺乏足够数据评估，凸显了我们对这类生物进化与生态动态认知的严重不足。墨西哥专属经济区（EEZ）作为全球鳐形目生物多样性的重要热点区域，分布着98种鳐形目鱼类，占全球物种多样性的14.7%，为研究形态演化与系统发育多样性提供了理想的自然实验室。

研究人员通过整合地理分布数据、系统发育信息和内部骨骼形态学数据，采用几何形态测量学方法，对墨西哥太平洋和大西洋沿岸的鳐形目物种进行了全面分析。研究团队从GBIF、Aquamaps、FishBase等数据库以及ICMyL-UNAM研究中心的自有数据中收集了1,943条地理分布记录，并获取了112个标本的X射线影像数据，涵盖60个物种。通过建立包含85个坐标点的地标配置，包括用于捕捉鳍形的半地标点，研究人员运用广义普氏分析（GPA）消除大小、方向和旋转差异，并通过主成分分析（PCA）评估形状变异。

关键技术方法包括：地理分布数据整合与验证（来自GBIF等多源数据库）、系统发育树构建（基于Stein等2018年的树样本修剪）、几何形态测量分析（使用TPSDig2地标标注和Morpho包镜像处理）、形态差异计算（通过dispRity包进行自举分析）和网格多样性评估（采用0.52度分辨率的六边形网格进行β多样性分析）。样本来源包括墨西哥专属经济区内所有报告的鳐形目物种。

形态变异分析：

主成分分析显示，第一主成分（PC1）解释了36.33%的变异，主要与鳍轮廓形状相关。延伸鳍轮廓且呈三角形的物种（如Myliobatidae）位于PC1的最大值区域。第二主成分（PC2）解释了24.36%的变异，与神经颅中线形状变化相关，特别是某些Rajiformes和Rhinopristiformes物种中常见的吻部结构。形状变异表现出强烈的系统发育信号（Kmult=1.6986；P<0.001），表明骨骼形态特征具有显著的进化保守性。

形态差异与保护 status关联：

研究发现，极危（CR）类群由于仅包含一个物种（Pristis pectinata）而显示最低的形态差异。相反，濒危（EN）和易危（VU）类群显示出最高的形态差异水平，包含从Myliobatiformes到Rajiformes的多种形态类型。近危（NT）、无危（LC）和数据缺乏（DD）类群的形态差异较低，表明若濒危和易危物种灭绝，剩余物种无法补偿其代表的形态差异，可能导致功能多样性的同质化。

物种丰富度格局：

物种丰富度分析显示，加利福尼亚湾和北太平洋地区多样性最高，这些区域因长期研究努力而记录充分。特万特佩克湾和坎佩切湾分别显示约12种/网格单元和高多样性。加勒比海礁区虽然物种丰富度较低，但显示出独特的物种组成和高嵌套性β多样性。

系统发育-形态-地理多样性关联：

系统发育多样性（平均最近邻patristic距离）与物种丰富度呈现相似格局，表明这些区域包含远缘物种和多样生态位。特万特佩克湾因Urotrygonidae科的Myliobatiformes物种优势而系统发育多样性较低。形态多样性测量显示，最高形态差异集中在分散的网格单元中，北太平洋地区形态空间占据范围最广。物种丰富度与形态差异存在显著正相关（Sum of ranges: Adj-R²=0.2149; P<0.001）。

讨论与意义：

研究表明墨西哥两岸鳐形目物种分布受地理屏障（如巴拿马地峡形成）影响显著，形态特征遵循生物地理格局。加勒比海和特万特佩克地峡包含最独特的鳐形目物种，而加利福尼亚湾的高周转率反映了该地区的高特有性。礁区栖息物种尽管丰富度较低，但表现出更高的形态差异和系统发育多样性，凸显了这些生态系统在维持功能多样性中的关键作用。

研究警告称，若当前灭绝趋势持续，濒危和易危物种的消失将导致形态空间占据减少和功能同质化，进一步影响生态系统的恢复力。该研究强调了将形态特征评估纳入保护优先级制定的重要性，特别是对西大西洋等威胁集中区域（32%物种受威胁）的保护规划具有直接指导意义。

论文由墨西哥国立自治大学（UNAM）礁系统单元的进化发育研究组与维也纳大学古生物学系合作完成，发表在《Hydrobiologia》期刊，为理解海洋生物多样性模式和保护策略制定提供了重要科学依据。