空间异象：加那利群岛接触区内隆氏菜蝽与饰纹菜蝽缺乏合子前-交配前屏障

《Journal of Insect Conservation》：Space oddity: absence of prezygotic-premating barriers between Eurydema Lundbladi and Eurydema Ornata in a contact zone on the Canary Islands

本刊编辑推荐：为评估近缘谱系长期存续风险，研究人员针对马卡罗尼西亚特有山地物种Eurydema lundbladi与广布性古北区物种E. ornata在加那利群岛拉帕尔马岛中海拔接触区的合子前隔离屏障展开研究。通过几何形态计量学、生态位分析及野外交配观测，首次记录种间交配事件，揭示生殖器形态差异不足以形成机械隔离，气候驱动的分布区重叠可能导致不对称生殖干扰，对岛屿特有种保护具有警示意义。

　　

在加那利群岛云雾缭绕的山地森林中，两种外形相似的昆虫——广泛分布于古北区的饰纹菜蝽(Eurydema ornata)与仅存活于马卡罗尼西亚群岛山地的隆氏菜蝽(Eurydema lundbladi)，正悄然上演一场可能影响物种存亡的生态剧变。随着气候变化改变山地微环境，原本栖息于低海拔的饰纹菜蝽开始向中高海拔扩张，与特有种隆氏菜蝽形成前所未有的接触区。这种相遇会引发怎样的种间相互作用？是否存在有效的生殖隔离机制保护隆氏菜蝽的遗传完整性？这些问题对理解岛屿特有种的演化命运至关重要。

发表于《Journal of Insect Conservation》的最新研究首次揭示了这两种近缘蝽类在拉帕尔马岛海拔1877-2030米接触区的种间交配现象。研究人员通过多学科方法系统评估了空间、形态和生态三类合子前隔离屏障的有效性，为预测气候变暖背景下特有种的存续风险提供了关键证据。

研究团队采用几何形态计量学(Geometric Morphometrics)分析雄性生殖器形态差异，结合全球生物多样性信息设施(GBIF)记录的物种分布数据开展生态位模型分析，并通过标准化样线调查记录种间交配行为。样本包括拉帕尔马岛的隆氏菜蝽、岛屿种群饰纹菜蝽以及作为对照的伊比利亚半岛大陆种群饰纹菜蝽。

形态学描述揭示生殖器差异模式

对雄性生殖器的详细形态描述表明，两种菜蝽的生殖结构存在可区分的特征。饰纹菜蝽的臀节(pygophore)具有更紧凑的副叶(parandria)，内副叶齿高度为外副叶齿的2/3；而隆氏菜蝽的内副叶齿仅为外副叶齿的1/2，且副叶间切口更深。阳茎侧叶(paramere)方面，饰纹菜蝽呈现更直而窄的形态，冠部基底更宽；隆氏菜蝽则具有更粗壮且尖端明显内弯的阳茎侧叶。这些差异为物种鉴定提供了形态学依据，但其功能意义需要进一步验证。

几何形态计量学显示有限形态分化

几何形态计量分析揭示了两种生殖结构的形状变异模式。臀节形状的主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)显示前三组间存在显著但有限的分化，主成分1(PC1)和主成分2(PC2)分别解释31.03%和19.40%的形状方差。阳茎侧叶的形态差异更为明显，PC1和PC2分别解释26.64%和20.50%的方差。普鲁克特方差分析(Procrustes ANOVA)证实组间形状差异显著(臀节：p=0.038；阳茎侧叶：p=0.043)，但配对比较显示隆氏菜蝽与岛屿种群饰纹菜蝽间的臀节形状差异仅边缘显著(p=0.050)，而与大陆种群差异不显著(p=0.071)。阳茎侧叶则呈现显著的种间分化(与岛屿种群：p=0.013；与大陆种群：p=0.018)。值得注意的是，岛屿与大陆饰纹菜蝽种群间无显著形态差异，表明岛屿环境未引起生殖器形状的适应性变化。

种间交配证实机械隔离失效

2013-2024年的野外调查共记录到4起种间交配事件，发生海拔范围为1877-2030米。2024年5月25日单日即观察到三起交配事件，表明种间交配并非偶然现象。这些交配均发生在两种菜蝽的共同寄主植物Descurainia gilva上，证实尽管存在生殖器形态差异，但机械隔离屏障并不完全有效，种间交配在自然界中确实发生。

生态位分析揭示分布驱动因素

海拔分布分析显示两种菜蝽存在近乎互补的分布模式。隆氏菜蝽专化于高海拔生境(平均海拔2002.95米)，而饰纹菜蝽主要分布于低海拔区域(平均海拔555.34米)。气候生态位分析采用生物气候变量Bio7(温度年较差)、Bio11(最冷季度平均温度)和Bio15(降水季节性)，结果显示两种菜蝽占据不同的环境空间，生态位重叠度低(Schoener's D=0.095)，生态位不等效(p=0.495)。隆氏菜蝽作为冷适应特化种，局限于冬季温度和降水范围狭窄的山地环境；饰纹菜蝽则为喜温广布种，对冬季温度耐受范围更广。生态位重叠区域特征为较高的降水季节性(~85毫米)、较低的冬季平均温度(~4-8°C)和较窄的温度年较差(~15°C)。

研究结论表明，隆氏菜蝽与饰纹菜蝽在加那利群岛接触区内缺乏有效的合子前隔离屏障。尽管生态位分化明显，但中海拔区域的气候适宜性创造了两物种的分布重叠区，消除了空间隔离。生殖器形态差异虽显著但不足以阻止种间交配，机械隔离失效。观测到的种间交配事件证实了交配前屏障的渗透性，而生态特化种隆氏菜蝽可能面临来自广布种饰纹菜蝽的不对称生殖干扰。

讨论部分强调，这种接触区的动态性质对特有种保护具有重要警示意义。气候变暖可能促使饰纹菜蝽向更高海拔扩张，增加种间互作频率。鉴于饰纹菜蝽的数量优势和生态泛化特性，生殖干扰可能降低隆氏菜蝽的交配成功率，尤其在其高山寄主植物因气候变化而退缩的背景下。虽然杂交的有效性尚未确认，但基因流风险确实存在，可能侵蚀隆氏菜蝽的本地适应性和遗传独特性。

本研究首次系统评估了马卡罗尼西亚群岛特有蝽类与近缘广布种的生殖隔离机制，为岛屿生物多样性保护提供了关键见解。持续监测接触区动态、评估杂交后果、追踪分布区 shifts 对制定有效的保护策略至关重要。研究结果强调，气候变化不仅通过直接生理压力影响特有种，还通过改变种间互作网络间接威胁其存续，这对全球山地岛屿生态系统的保护具有普遍启示意义。