岛屿鸟类的形态进化与更适应陆地生活的习性相关,同时猛禽数量以及同科物种间的竞争者也较少
《Global Ecology and Biogeography》:Morphological Evolution in Island Birds Is Associated With More Terrestrial Lifestyles and a Lower Number of Raptors and Intra-Family Competitors
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时间:2025年11月04日
来源:Global Ecology and Biogeography 6
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岛屿鸟类因生态隔离演化出更适应陆地生活的形态特征。通过比较796对岛屿与大陆近亲的鸟类,发现岛屿鸟类翅膀更圆润(Hand-Wing Index降低),跗跖更长,且这些变化与减少的天敌压力和竞争相关,尤其候鸟祖先演化的物种变化更显著。
岛屿生物群落的演化呈现出一些独特的生态特征,例如地理隔离、面积较小以及生态群落较为简化,这些因素常常导致特定的进化模式,如体型的变化。在鸟类中,这种模式尤为明显,例如飞行能力的丧失或完全失去飞行能力。然而,关于岛屿对鸟类体型形状的影响,研究相对较少。本研究旨在探讨岛屿环境如何影响鸟类的运动相关特征,尤其是翅膀形状和长度以及胫骨长度的变化。
岛屿生态系统通常具有较低的捕食者多样性或完全缺乏捕食者,这为鸟类的演化提供了独特的机会。由于飞行是一项高能耗的运动方式,当捕食压力减少时,自然选择可能倾向于那些减少飞行能力、增加陆地活动的体型特征。这种变化可能包括更圆润的翅膀和更长的腿部,这些特征有助于适应陆地生活,从而减少对飞行的依赖。此外,岛屿上竞争压力的降低也可能促进鸟类向更广泛的生态适应方向演化,从而发展出适应陆地生活的体型结构。
为了更全面地理解这些变化,研究者们收集了796对岛屿特有鸟类及其最近的大陆近亲的数据,总共涵盖了1170个物种。这些数据包括现存和近期灭绝的物种,并通过严格的筛选确保了所研究的岛屿面积小于11,000平方公里,以排除那些生态特征更接近大陆的大型岛屿。研究还区分了海洋岛屿和陆桥岛屿,确保只考虑那些在冰河时期与大陆没有直接联系的岛屿。
在形态学特征方面,研究者们测量了与飞行能力和陆地生活相关的三个指标:翅膀长度、次级飞羽长度(即从腕关节到最外侧次级飞羽尖端的长度)以及胫骨长度。通过这些测量,研究者们构建了一个Hand-Wing Index(HWI)作为飞行能力的代理指标,其中较高的HWI值代表更尖锐的翅膀形状,较低的值则代表更圆润的翅膀。这一指标在研究中被广泛用于分析翅膀形状的变化。
研究还考虑了其他可能影响形态变化的生态因素,包括纬度、迁徙行为以及捕食者和竞争者的数量。纬度被用于控制气候对体型的影响,而迁徙行为则被用来分析岛屿鸟类与大陆迁徙祖先之间的形态差异。研究者们发现,迁徙行为的减少与岛屿鸟类翅膀形状的改变密切相关,尤其是当岛屿鸟类的祖先具有较强的迁徙能力时,它们的翅膀形状会变得更加圆润。
在捕食者和竞争者方面,研究者们使用了Birdlife国际和NatureServe提供的物种分布图,计算了每个目标物种的共存竞争者和捕食者的数量。对于捕食者,研究者们特别关注了隼科和鹰科的猛禽,因为这些捕食者对鸟类的捕食压力通常较高。然而,研究发现,捕食者的数量对岛屿鸟类翅膀形状的影响并不显著,这可能意味着翅膀形状的变化更多受到迁徙行为和整体运动方式的影响。
此外,研究者们还分析了岛屿鸟类胫骨长度的变化。结果显示,岛屿鸟类的胫骨长度通常比其大陆近亲更长,这可能与适应陆地活动和觅食有关。研究进一步发现,捕食者和竞争者的数量会影响胫骨长度的变化,特别是在岛屿上,捕食者的减少和竞争者的减少与更长的胫骨长度有关。
本研究还探讨了纬度对岛屿鸟类形态特征的影响。研究者们发现,纬度较高的岛屿鸟类往往具有更尖锐的翅膀形状,这可能与适应寒冷气候有关。然而,当只考虑鸣禽时,纬度的影响减弱,这可能表明鸣禽的形态变化更多受到岛屿环境和竞争压力的影响。
研究的统计分析采用贝叶斯系统发育混合模型,以确保结果的可靠性。通过分析不同因素对形态特征的影响,研究者们发现,岛屿环境和迁徙行为的减少是导致鸟类形态变化的主要驱动因素。这些变化不仅体现在翅膀形状上,还体现在胫骨长度和整体体型上,表明岛屿鸟类在适应陆地生活方面表现出更强的演化趋势。
研究的结论表明,岛屿鸟类的形态演化通常与更适应陆地生活的特征有关,这可能是由于捕食者和竞争者的减少所导致的。这些结果为理解岛屿生物群落的演化提供了新的视角,并揭示了生态因素在塑造岛屿鸟类形态特征中的重要作用。尽管一些研究已经关注了岛屿对鸟类体型的影响,但本研究通过广泛的物种数据和详细的统计分析,首次系统地探讨了岛屿对鸟类翅膀形状和胫骨长度变化的影响,并强调了这些变化与生态压力之间的关系。
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