热带岛屿灭绝哺乳动物体型巨变揭示冰期-间冰期环境驱动的演化响应

《iScience》：Major body size change in an extinct tropical island mammal associated with glacial-interglacial environmental shifts

本研究针对加勒比波多黎各已灭绝的岛鼩鼱（Nesophontes edithae）在晚第四纪的体型变异之谜，通过多学科手段建立了其年代-生态框架。研究人员发现，末次盛冰期（LGM）存在小型形态个体（平均体重98.1g），而全新世被大型形态（平均体重202.6g）取代；稳定碳同位素（δ13C）分析表明体型变化与生境从开阔稀树草原向封闭热带森林的转变相关。这一发现挑战了“岛屿法则”和“伯格曼法则”，揭示了小型哺乳动物对气候剧变的快速演化响应，为理解岛屿生物在自然变化中的韧性及人为压力的脆弱性提供了关键案例。

　　

在遥远的加勒比海波多黎各岛上，曾生活着一类神秘的小型哺乳动物——岛鼩鼱（Nesophontes edithae）。它们属于独特的岛鼩科（Nesophontidae），是典型的“活化石”类群，却在人类活动的影响下于近代彻底灭绝。古生物学家早已注意到，波多黎各晚第四纪地层中出土的岛鼩鼱化石呈现出显著的体型差异，但这一现象背后的年代顺序、生态驱动因素及演化意义始终成谜。是由于性二型？还是多个物种共存？抑或是气候变迁引发的形态塑性？这些问题困扰学界数十年，亟需一个清晰的年代-生态框架来解答。

为揭开这一谜团，由Samuel T. Turvey领衔的研究团队对波多黎各莫罗维斯（Morovis）地区的两处相邻洞穴——岛鼩鼱洞穴（Nesophontes Cave）和岛鼩鼱II号洞穴（Nesophontes II Cave）开展了系统发掘与分析。这两处遗址保存了丰富的晚第四纪小型脊椎动物遗骸，尤其岛鼩鼱II号洞穴的猫头鹰食团沉积层厚达30厘米，为研究提供了理想的层序材料。研究人员通过形态测量、铀系测年（U-series dating）、加速器质谱碳十四定年（AMS ¹⁴C dating）及稳定碳同位素（δ¹³C）分析，首次构建了岛鼩鼱体型变化的精确时间线及其与环境变迁的关联。

关键技术方法

研究综合运用多种技术：1）形态测量学，通过下颌骨和股骨特征量化体型差异；2）铀系测年与AMS ¹⁴C定年，建立化石年代框架；3）牙釉质碳酸盐的稳定碳同位素分析，重建古食性及生境类型；4）沉积学与动物群组成分析，推断古生态环境。样本来源为波多黎各莫罗维斯洞穴的层序化石材料。

研究结果

形态对比揭示显著体型差异

岛鼩鼱II号洞穴上层（0–24厘米）的个体明显大于下层（24–30厘米）及邻近岛鼩鼱洞穴的标本。统计显示，上层个体在8项下颌和8项股骨特征上均显著更大（p≤0.01）。通过臼齿比例估算体重，上层大型形态平均为202.6克，下层小型形态为98.1克，而岛鼩鼱洞穴标本仅82.9克，证实两形态间存在约两倍的体重差距。

年代框架定位体型更替时序

定年结果显示，小型形态存在于末次冰期（最老样本约50,585 ybp），持续至末次盛冰期（LGM）后（最年轻约16,382 ybp）；而大型形态最早出现于波令-阿勒罗德暖期（约13,486 ybp），并在全新世（6,947–7,966 ybp）成为主导。体型更替发生在约3,000年内，与冰期-间冰期转型期高度吻合。

同位素证据指向生境驱动

稳定碳同位素值（δ¹³C）显示，小型形态均值-7.9‰，反映开阔稀树草原（C₄植物参与）；大型形态均值-10.3‰，指示封闭热带森林（C₃植物主导）。二者差异显著（p<0.001），佐证了体型变化与植被转型（稀树草原→森林）的同步性。

讨论与结论

本研究首次明确揭示了波多黎各岛鼩鼱在晚第四纪的体型巨变并非性二型或多物种共存，而是与冰川-间冰期气候驱动下的生境转变直接相关。这一模式既不符合“岛屿法则”（预测岛屿面积缩小应导致体型减小），也不遵循“伯格曼法则”（预测升温应促使体型变小），反而体现了小型哺乳动物通过快速演化适应高生产力森林环境的特殊策略。体型更替可能源于两种机制：一是生态替代，即专化于开阔与封闭生境的姐妹种随植被变迁而分布更迭；二是间断演化，同一种群在气候压力下发生快速表型响应。

岛鼩鼱的案例凸显了岛屿生物在自然变化中的惊人韧性——它们成功挺过了末次冰期的严酷环境，却在人类引入外来捕食者后迅速灭绝。这不仅警示了人为活动对岛屿特有生物的致命威胁，也提醒我们：灭绝事件可能掩盖了生命演化史上许多精彩的适应性故事。该项成果发表于《iScience》，为理解气候驱动下的形态演化、岛屿生物多样性保护及古生态重建提供了关键范式。