鸟类形态空间结构:受生态物理约束的演化奥秘

【字体: 时间:2025年03月05日 来源:Current Biology 8.1

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  为探究生态物理约束对消费者形态的影响,研究人员对鸟类开展研究,发现鸟类形态空间受多种任务权衡限制,揭示了动物多样性形成机制。

  在生命科学领域,鸟类形态多样性的演化一直是备受关注的课题。形态多样性的演化归根结底由物理定律和生态环境共同掌控,它们会施加一系列生态物理约束(ecophysical constraints)。在明确这些约束如何塑造生产者(植物)的形态和功能方面,科研人员已取得显著进展。然而,对于消费者的相关认知却较为匮乏,部分原因是此前没有足够规模的动物数据可供研究。
研究人员对所有鸟类进行形态测量(morphometric measurements)后发现,鸟类的喙形和体型的变化都局限于形态空间(morphospace)中具有明确边界和顶点的三角形区域。通过将形态测量数据与生态和行为功能信息相结合,研究证实鸟类形态空间的范围反映了三项基本觅食物理任务(挤压、吞咽和抓取,分别对应 crush、engulf 和 reach,这些任务体现了喙获取和处理食物资源的方式)和三项体现鸟类生活方式或运动方式的物理任务(飞行、游泳和行走,即 fly、swim 和 walk)之间的权衡。

系统发育分析(Phylogenetic analyses)表明,鸟类形态演化的轨迹趋向于形态空间的顶点,即各谱系从功能通才的核心向更专业化的物理任务演化。研究还提出,功能特化物种较短的演化寿命限制了形态空间超越当前边界的扩展,不过物种形成速率和当前灭绝风险的模式仅为这一假设提供了微弱支持。

总体而言,鸟类形态空间的结构遵循由生态物理约束和权衡所定义的相对简单的规则。这一研究成果为揭示塑造现代动物多样性的过程以及动物对环境变化的响应机制提供了新的视角。
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