“粘性创新，有限扩展”：壁虎足垫的生物地理学与进化生态学

《Journal of Biogeography》：Sticky Innovation, Limited Expansion: Biogeography and Evolutionary Ecology of Toepads in Geckos

本研究系统分析 gekkotans 的吸盘脚垫类型进化与生态关联，发现无吸盘为祖先状态，吸盘类型多次独立演化。气候 niche 空间显示吸盘类型间重叠显著，地理分布更受历史扩散影响而非直接气候适应。讨论指出脚垫形态与微生态位（如岩石表面结构）关联更密切，而广布无吸盘物种多占据多样化气候环境。

　　本研究聚焦于壁虎类动物（Gekkota）中粘附趾垫的进化多样化及其生态意义。壁虎类是蜥蜴中一个重要的类群，其物种数量约占所有蜥蜴的30%，而粘附趾垫在这一类群中尤为常见和多样化。粘附趾垫是壁虎类适应垂直栖息环境的关键特征之一，被认为是进化过程中的一个创新性结构。然而，这一结构并非所有壁虎类都具备，部分物种仍保持无趾垫的原始状态。通过分析不同趾垫形态的分布模式及其与宏观生态特征之间的关系，本研究揭示了粘附趾垫在进化过程中的复杂性，以及其在生态系统中的重要作用。

研究发现，无趾垫是壁虎类的祖先状态，也是最普遍的形态，占据了所有研究物种的约42%。在形态上，壁虎类的趾垫可分为无趾垫、基部趾垫、远端趾垫和扇形趾垫四种类型。其中，远端趾垫的分布较为有限，仅存在于某些特定的科中，而基部趾垫则在多个科中广泛存在。这些不同趾垫形态的分布模式不仅反映了壁虎类的进化路径，也揭示了它们在不同生态环境中的适应性。研究还指出，粘附趾垫的进化并非单一事件，而是在多个不同的科中独立发生，表明这一特征在进化过程中具有一定的重复性。

通过构建一个包含1512种非肢减少壁虎类的系统发育树，并结合生态和气候数据，研究团队发现不同趾垫形态的物种在地理分布和气候适应性上存在显著差异。无趾垫的物种占据了最广泛的地理区域，包括北非、中东、中亚和澳大利亚等地，但并未出现在马达加斯加。而基部趾垫的物种则主要集中在非洲和东南亚，远端趾垫则更多出现在澳大利亚，扇形趾垫则局限于北非和马达加斯加的某些地区。这些分布模式不仅与气候条件有关，还受到历史生物地理因素的影响，例如某些物种可能在特定地区率先定居，随后在该区域内多样化发展。

气候分析显示，不同趾垫形态的物种在气候适应性上表现出一定的重叠，但无趾垫的物种占据了最广泛的气候空间。基部趾垫的物种在某些地区表现出更强的适应能力，例如在热带地区，它们的分布范围与无趾垫的物种相比更为集中。远端趾垫的物种则在某些特定的干旱或岩石环境中更为常见，这可能与它们在这些环境中的功能适应性有关。扇形趾垫的物种则在温度结构上表现出更高的独特性，可能与它们在特定环境中的特殊适应性有关。

在栖息地方面，森林是所有趾垫类型中最为常见的栖息地，这与壁虎类在热带地区的高度集中相一致。然而，无趾垫的物种在森林中的比例高于其他类型，这可能反映了它们在某些微栖息地中的优势。例如，一些无趾垫的壁虎类可能更适应地面活动，而基部趾垫的物种则可能更擅长攀爬。此外，沙地和灌木丛等较为开放的栖息地则更多地与有趾垫的物种相关联，这可能是因为这些环境中的捕食压力较高，需要更强的攀爬能力来逃避天敌。人工陆地环境则表现出较强的适应性，尤其是基部趾垫的物种，它们能够很好地利用人类建筑和城市结构，甚至成为入侵物种。

研究还指出，趾垫形态的进化并非完全由环境压力驱动，而是与历史生物地理事件密切相关。例如，某些趾垫形态的分布可能受到早期迁徙路径和地理隔离的影响，而这些因素可能决定了哪些物种能够成功适应特定的生态环境。此外，趾垫形态的多样性还可能与物种在不同栖息地中的生态位分化有关，即在某些微栖息地或特定的表面结构中，某些趾垫形态可能表现出更高的适应性。

总体而言，本研究揭示了粘附趾垫在壁虎类进化中的重要性，以及其与生态和气候因素之间的复杂关系。研究结果表明，虽然趾垫的进化可以带来一定的生态优势，但它们并不一定意味着进入新的气候或栖息地类型。相反，趾垫形态的多样性更多地反映了在特定生态环境中的微调适应。因此，未来的进一步研究应关注趾垫形态在更精细的生态和进化过程中的作用，以及它们如何在不同栖息地中实现功能优化。