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为探究布兰科河、圣多明各河和卡霍诺斯河峡谷是否为促进墨西哥大齿鼩(Sorex macrodon)种群分化的地理屏障,研究人员结合生态位模型(ENM)、系统发育分析及形态测量学展开研究。发现圣多明各河峡谷限制其分布,种群间存在遗传分化但形态差异小,为该物种保护提供科学依据。
墨西哥大齿鼩(Sorex macrodon)是一种依赖云雾森林的珍稀哺乳动物,主要分布于墨西哥东海岸山脉的云雾森林中。然而,其栖息地因人类活动和气候变化面临严重威胁,且关于该物种的种群分化机制和地理分布限制因素一直未明确。云雾森林生态系统的破碎化导致墨西哥大齿鼩的生存空间被压缩,而低海拔峡谷是否构成其种群扩散的地理屏障尚需科学验证。在此背景下,来自墨西哥国立自治大学(Universidad Nacional Autónoma de México)等机构的研究团队开展了相关研究,旨在揭示该物种的遗传结构、分布模式及环境驱动因素,为其保护策略提供理论支持。该研究成果发表在《Mammal Research》上。
研究人员采用了多学科整合的技术方法。首先,通过收集博物馆标本和野外采集数据,获取墨西哥大齿鼩的分布记录,利用生态位模型(Ecological Niche Modeling, ENM)分析其潜在分布区域及气候适应性。其次,基于线粒体细胞色素氧化酶亚基 I(COI)基因序列,构建系统发育树并估算种群分化时间,分析遗传多样性和种群结构。最后,通过测量颅骨和下颌骨的 12 项形态学特征,运用主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)探讨形态变异与遗传分化的关联。
研究结果
生态位模型与潜在分布
研究构建了三个时期(1910–1949、1950–1979、1980–2009)的生态位模型,发现墨西哥大齿鼩的适宜栖息地主要集中在海拔 1000 米以上的云雾森林带,与实际分布吻合。圣多明各河峡谷、布兰科河峡谷和卡霍诺斯河峡谷的气候适宜性极低,其中圣多明各河峡谷完全不适合该物种生存,表明这些峡谷可能成为其扩散的地理屏障。模型还显示,温暖季平均温度超过 20℃时,栖息地适宜性显著下降,说明温度是限制其分布的关键气候因子。
遗传分化与系统发育
基于 COI 基因的系统发育分析显示,墨西哥大齿鼩分为两个单系群:瓦哈卡州(SMS)种群和韦拉克鲁斯州(TMVB)种群,两者间遗传距离(p-distance)为 3.16%,提示存在显著的遗传分化。分化时间估算表明,两个种群的分歧发生在约 0.71 百万年前(Ma),可能与第四纪气候波动导致的云雾森林收缩有关。单倍型网络分析进一步支持了种群结构的地理隔离,瓦哈卡种群拥有 3 种独特单倍型,而韦拉克鲁斯种群仅有 2 种,反映出前者更高的遗传多样性。
形态变异与种群差异
形态测量学分析表明,尽管遗传上存在明显分化,但两个种群的颅骨形态差异较小。主成分分析显示,大部分个体在形态空间中重叠分布,仅少数变量(如上颌齿列长度、下颌骨长度)存在统计学差异。线性判别分析虽能区分部分种群,但整体形态变异连续性较高,提示形态分化滞后于遗传分化,可能与种群近期分化(0.71 Ma)尚未积累足够形态差异有关。
研究结论与意义
该研究证实圣多明各河峡谷是墨西哥大齿鼩的重要地理屏障,导致南北种群遗传分化,而布兰科河和卡霍诺斯河峡谷的屏障作用较弱。遗传与形态数据的不一致性归因于种群的近期分化,支持 “遗传先于形态分化” 的假说。研究结果不仅为墨西哥大齿鼩的保护提供了关键数据 —— 需重点保护云雾森林走廊以维持种群连通性,也为理解新热带界哺乳动物的地理隔离和物种形成机制提供了典型案例。此外,研究强调了综合运用生态位模型、分子系统学和形态测量学在生物地理学研究中的重要性,为类似珍稀物种的保护评估提供了方法论参考。