气候与物种特征对山雀科鸟类体表多区域色彩复杂性的全球格局影响

（编辑推荐）本研究通过贝叶斯系统发育混合模型（Bayesian phylogenetic mixed models）分析58种山雀科（Paridae）鸟类体表四区域（头/胸/背/翼）色彩复杂性，揭示中温气候、较小体型和较高性二态性（sexual dichromatism）物种呈现更复杂羽色模式，且雌性羽色受捕食压力（predation）和同域种（sympatric conspecifics）影响显著。该研究为理解性选择（sexual selection）与自然选择（natural selection）在羽色进化中的区域特异性作用提供新证据。

　　

气候与物种特征驱动山雀科羽色复杂性的区域分化

引言
理解表型多样化的驱动机制是生态与进化研究的核心问题。山雀科（Paridae）作为广布型雀形目类群，其羽色从单调到高度复杂的分化为研究环境与内在因素对性状的影响提供了理想模型。传统研究多关注整体羽色暗度（plumage darkness）与气候关系，而色彩复杂性（colour complexity）及其区域特异性（patch-specific）的进化机制仍存争议。

方法学创新
研究团队采用光谱测量技术（AVASPEC-2048光谱仪）对58种山雀科鸟类22个羽区的反射光谱进行量化，基于蓝山雀（Cyanistes caeruleus）紫外敏感视觉模型构建四维色彩空间体积（tetrahedral colour volume）作为复杂性指标。通过整合WorldClim v2.1气候数据、IUCN栖息地分类及AVONET形态数据库，建立多预测因子贝叶斯系统发育混合模型（Bayesian phylogenetic mixed models），控制物种系统发育非独立性（phylogenetic non-independence）。

关键发现

整体羽色规律
• 气候适应性：羽色复杂性呈"钟型曲线"响应年均温（BIO1），中温区域物种色彩最复杂（β=-0.212，95%CI[-0.395,-0.023]），支持极端温度下伪装（camouflage）与体温调节（thermoregulation）的约束假说。
• 性选择主导：性二态性（sexual dichromatism）与复杂性正相关，雄性效应更强（β_male=0.865 vs β_female=0.692），但雌性关联性揭示其羽色可能具有独立信号功能。
• 体型限制：较小体型物种呈现更高复杂性（β=-0.212），可能与短距离通讯需求或类胡萝卜素（carotenoid）分配策略相关。

区域特异性
• 头胸部：喙尺寸（beak size）与头部复杂性正相关（β=0.254），反映食性-色彩关联；降水季节性（BIO15）驱动胸部复杂性（β=0.293），印证繁殖资源竞争假说。
• 背部：温度适应性特征显著（β_BIO12=-0.304），体现自然选择对隐蔽色的塑造。
• 翼部：功能约束显著，色彩进化速率最低，与羽毛耐磨需求（melanisation）相关。

雌雄差异新认知
雌性羽色对生态因素更敏感：同域种数量（sympatry）仅降低雌性复杂性（β_female=-0.317），而捕食压力（predation）对雌性影响趋势更强（90%后验概率趋向负值），暗示两性面对选择压力时的差异化适应策略。

理论突破与局限
研究首次揭示气候-羽色复杂性的非线性关系，并提出"功能模块化进化"假说——头胸区主要响应性选择（sexual selection），而背翼区受自然选择（natural selection）主导。局限在于未量化类胡萝卜素可用性等生理机制，且夜间捕食者（Strigiformes）排除可能低估捕食效应。

该成果为理解性状进化的多因子交互作用提供了范式，未来研究可结合基因组学揭示色彩发育通路（如MC1R、BCO2基因）与环境压力的分子互作机制。