雌性化气候下绿海龟(Chelonia mydas)的雄性产出:基于温度依赖型性别决定(TSD)的性别比例验证模型

《Journal of Animal Ecology》:Male production in green sea turtles under a feminizing climate: A validated model of sex ratios with temperature-dependent sex determination

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月13日 来源:Journal of Animal Ecology? 3.7

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  绿海龟(Chelonia mydas)呈全球分布,利用热带与亚热带海滩筑巢,其性别由孵化期关键发育窗口的孵卵温度决定,即温度依赖型性别决定(TSD)。随着全球升温,许多筑巢种群的雌性偏斜性别比例可能加剧,引发对长期种群存续的担忧。评估人口统计学风险受限于缺乏将

  
绿海龟(Chelonia mydas)呈全球分布,利用热带与亚热带海滩筑巢,其性别由孵化期关键发育窗口的孵卵温度决定,即温度依赖型性别决定(TSD)。随着全球升温,许多筑巢种群的雌性偏斜性别比例可能加剧,引发对长期种群存续的担忧。评估人口统计学风险受限于缺乏将野外记录巢温转化为性别比例的验证模型。研究人员整合62个监测巢的高分辨率温度数据与已知幼体性别比例(n=594个体)建立并验证了绿海龟性别比例预测模型。研究提出若干方法创新:首先量化筑巢海滩空间温度异质性(H,同时间巢温两两差异的2.5至97.5百分位距),海滩中位异质性为1.58°C(95%可信区间1.52–1.64°C);其次基于贝叶斯混合模型与1480枚胚胎恒温孵化实验数据,检出各窝间性别比例热敏感性的遗传和/或母本差异,但无区域管理单元(RMU)效应;再次拟合九类模型,最优模型联合性别化热反应规范(TRNS)与热敏感期(TSP)内敏感函数(S-TSP),表明温度暴露的时序与幅值均影响性别决定。结果显示,即便在表观雌生条件下,因温度异质性、巢温时间自相关放大性别比例方差及对非线性的雄生温度敏感,仍可持续产出雄性。该研究为具TSD的爬行动物性别比例预测确立新标准,为气候变化下的种群评估与适应性保护规划提供关键依据。
研究背景方面,绿海龟(Chelonia mydas)具温度依赖型性别决定(TSD,temperature-dependent sex determination),性别由孵化期热敏感期(TSP,thermosensitive period)内温度决定。全球变暖被认为将导致筑巢种群雌性偏斜,威胁长期种群存续,但缺乏将野外巢温时间序列准确转为性别比例的验证模型,既往仅红海龟(Caretta caretta)有半机制化常量温度当量(CTE,constant-temperature equivalent)模型。该文发表于《Journal of Animal Ecology》,研究人员以美国佛罗里达Boca Raton与Jupiter两处海滩2019–2024年67个绿海龟巢为现场队列,结合ROSIE数据库中1480枚恒温孵化胚胎,开展模型构建与验证。
关键技术方法上,现场在巢中部(约55 cm深)布设HOBO U22-001记录仪以15 min频次采温,对64巢测胚胎生长、61巢(572只幼体)经腹腔镜性别鉴定建观测集;以贝叶斯flexit**模型拟合恒温数据得TSD热反应规范,嵌套随机效应为窝(Clutch)与区域管理单元(RMU);以Schoolfield方程拟合胚胎生长热反应规范;定义海滩级温度异质性H为同时间巢温差2.5–97.5百分位距并用尺度化逻辑函数校正抽样偏差;以collapse包psacf()估计15 min间隔面板自相关;野外性别比例模型以生长加权(非时间加权)温度算CTE,联合TRNS与β分布形S-TSP拟合九类模型,依AICc选优后转贝叶斯推断。
研究结果部分,3.1节现场数据与观测性别比例显示,巢温27–37°C,较2 m气温高约5°C,总体雌偏但季末巢出雄;海滩前半程(排代谓代谢热)温度异质性中位1.58°C(最大2.16°C),面板自相关正向延续至17天;61巢雄频均数0.08、标准差0.22,偏离二项期望。3.2节TSD热反应规范中,含Clutch随机效应于P、SL、SH的flexit**模型预测最优(96%概率),枢轴温度(pivotal temperature)P=29.32°C(29.01–29.67°C),SL=1.86°C、SH=2.25°C,转换温度范围(TRT)4.15°C(27.46–31.58°C),窝间存遗传/母本热敏感差而无RMU效应。3.3节胚胎生长模型选4参数Schoolfield方程(胜6参数),生长率最优31–32°C,TSP对应背甲直线长(SCL)13–41 mm、跨度约20天。3.4节性别比例模型中,生长加权+TRNS+S-TSP组合AICc最低(权重0.57);TRNS在<29°C极高、>30°C近常低,示低温雄生效应被放大;S-TSP随TSP推进单调升、26期后陡增;观测对预测1:1线偏差仅1/62。
讨论部分指出,佛州巢温偏高缘于太阳辐射而非2 m气温;宽TRT与高P暗示既往常数温外推低估自然波动下产雄潜力;TRNS非对称支持雄生温度经抑制因子(如STAT3–Kdm6b–dmrt1轴)持久屏蔽雌化通路;S-TSP后期权重高与TSP内基因渐进表达一致;产雄四机制为窝级热敏差、TRNS低温放大、海滩H≈1.58°C同量级于TRT、17天自相关使短期降温覆盖整个TSP。结论部分译文如下:研究结果表明,绿海龟在主导性雌化热条件下仍具一定产雄能力,该能力源于巢间环境异质性、巢温强时间自相关及热敏感期内非线性热敏感的共同作用;出乎意料的宽TRT与升高枢轴温度提示既往估算低估了自然条件下该物种产雄潜力;模型揭示雄生温度尤其在TSP晚期具不成比例强影响,指向超越平均巢温的复杂性别分化机制。通过整合胚胎生长与性分化机制模型,本研究提供了首个由野外温度剖面直接估算Chelonia mydas性别比例的验证框架,其见解不仅深化了对TSD物种气候位移人口后果的理解,亦为筑巢迁移时机、人工遮荫或栖地优先级等靶向保护提供预测工具,在气候极端频次强度上升背景下,该预测能力对预判繁殖产出与维系全球海龟种群长期存续至关重要。
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