无形态适应的环境过滤:美洲锥蝽中分类与功能结构的解耦

《Acta Tropica》:Environmental filtering without morphological adaptation: decoupled taxonomic and functional structures in American triatomines

【字体: 时间:2026年09月09日 来源:Acta Tropica 2.6

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   •环境似乎通过生物区驱动锥蝽群集结构。•在温带北美、跨墨西哥火山带与南马德雷山脉以及查科-安第斯南部生物区中,降水季节性和海拔是塑造锥蝽群落结构的主要驱动因素。•在尤卡坦-巴拿马-安第斯北部以及亚马逊-安第斯中部生物区中,植被覆盖和冷季降水量筛选锥蝽的结构。•在卡廷加-塞拉多

  
  • 环境似乎通过生物区驱动锥蝽群集结构。
  • 在温带北美、跨墨西哥火山带与南马德雷山脉以及查科-安第斯南部生物区中,降水季节性和海拔是塑造锥蝽群落结构的主要驱动因素。
  • 在尤卡坦-巴拿马-安第斯北部以及亚马逊-安第斯中部生物区中,植被覆盖和冷季降水量筛选锥蝽的结构。
  • 在卡廷加-塞拉多-潘帕斯生物区中,接吻虫对湿润季节独特的降雨模式与高温组合作出响应。
  • 形态特征与环境过滤器之间不存在显著关联。

引言

生物的形态特征影响其在生长、繁殖和存活等关键生命过程中的表现(Violle等,2014)。由于这些特征可以塑造环境耐受性和栖息地需求,它们可能影响物种的分布(Pollock等,2012;Sporbert等,2021)。因此,功能特征生物地理学的研究对于理解生物分布具有重要意义(Martini等,2021;Violle等,2014),并使研究者能够探索特征与环境变量如何相互作用以界定基本生态位(McGill等,2006)。基于特征的生物学地理学在媒介传播疾病的研究中尤为有用,其中影响行为、生活史和形态的形态特征会对环境变化作出响应(Cator等,2020)。将功能特征与环境变异联系起来为理解媒介分布和疾病传播提供了机制性框架。
这一研究方向的核心理念是环境过滤器决定了一个群落中存在的物种。理解环境过滤器有助于生物学家预测种群将如何响应环境变化(Hordley等,2021;Madsen-Hepp等,2023)。重要的是,环境过滤的强度和性质可能在不同空间尺度上有所不同,这为区域生物地理格局增加了复杂性(Da等,2022)。例如,传播疾病的媒介受特定环境阈值限制,如有利的气候湿度和降水格局(Abiodun等,2016;Shocket等,2020)。温度作为一个主要过滤器,通过影响媒介的发育生物学,从而决定物种在不同景观中的有无(Bayoh和Lindsay,2003;Ciota等,2014;Delatte等,2009)。由于环境支持媒介种群的能力部分驱动了传染病的发病率,理解这些过滤器如何塑造媒介的分布至关重要。
在流行病学上最重要的媒介昆虫是锥蝽亚科(半翅目:猎蝽科)成员,它们传播克氏锥虫,即恰加斯病的病原体(WHO,2025)。恰加斯病被列为十大被忽视热带疾病之一(Justi和Galv?o,2017),且其全球影响正在不断扩大(Abras等,2022;Gómez-Ochoa等,2022)。作为恰加斯病的主要媒介,锥蝽亚科的分布与恰加斯病的分布、传播和流行病学密切相关(Gómez-Ochoa等,2022)。由于目前对感染者可用的治疗手段有限,疾病控制工作主要集中在管理锥蝽种群上(Gourbière等,2012;Hernández-Flores等,2025)。然而,锥蝽的分类多样性与恰加斯病发病率呈正相关(da Silva等,2024;Méndez-Cardona等,2022),这表明需要了解所有媒介物种的生物学地理和生态学。
锥蝽广泛分布于美洲的热带、亚热带和温带生态系统中(Gómez等,2024;Gorla和Noireau,2017)。在区域尺度上,环境条件决定物种的有无(Hill等,2024),物种丰富度在低纬度地区达到峰值(Fergnani等,2013)。在更精细的空间尺度上,锥蝽亚科通常按栖息地关联进行分类:(1)家栖型(完整生活周期在人类住所内,且由人类广泛传播);(2)近家栖型(完整生活周期在人类住所内);(3)侵入型(近住区型,不进入人类住所,与人类的接触为偶发性的);(4)野栖型(森林型,人类仅在森林中遭遇)(Gürtler等,2021;Noireau和Dujardin,2010)。不同物种之间独特的栖息地偏好有时反映在可测量的形态差异中(Carbajal de la Fuente和Catalá,2002;Dujardin等,2009),表明环境条件与锥蝽的功能特征相关。这种相关性具有重要的流行病学意义,因为在环境压力下塑造的特征,包括体型(例如,较大的体型意味着更大的血液消耗和更多的寄生虫排泄)、肢体比例(如延长的头部或喙比例,可优化宿主搜寻和取食成功)以及感觉结构(如触角比例,通过CO?和热感探测决定宿主搜寻效率),均直接与媒介效率、扩散能力和宿主搜寻行为相关联(Lent和Wygodzinsky,1979;Dujardin等,2009)。因此,与飞行或取食相关的结构的形态变异可以决定入宅定居的潜力和传播循环的稳定性(Hernández等,2015;Schaxter-Broide等,2009)。
尽管锥蝽的形态多样性在低纬度地区达到峰值,并对平均温度、降水变异性等环境因素作出响应(Fergnani等,2013),但潜在的生物地理格局可能使这些模式复杂化。在此,我们研究锥蝽与环境变量的分布关系,检验环境-形态模式在各生物区是否一致,抑或区域划分决定了锥蝽的形态

各节摘要

研究区域

我们研究了新大陆的锥蝽亚科。为考虑生物地理格局,我们采用了Gómez等(2024)提出的锥蝽新大陆生物区划分。每个生物区被划分为分辨率为1°×1°的网格。加勒比生物区因该区域内仅有一个物种具有形态数据而被排除在分析之外。为澄清我们的术语选择并避免歧义,我们提供了一张对照表,将我们简化的生物区名称与原始名称相连

跨生物区的特征-物种-环境关系

环境似乎驱动了锥蝽群集结构,而形态特征的分布似乎与环境条件无关。RLQ分析揭示了环境梯度与锥蝽物种分布之间存在强关联(模型2:p0.05,表3)。相比之下,形态特征与物种组成之间的关系不显著(模型4:p>0.05;表3)。四角分析未产生显著结果

跨生物区的大尺度生态学驱动因素

我们的研究表明,生物区边界是新大陆锥蝽亚科分布的主要决定因素。物种群集与这些边界之间的明确对应关系表明,区域界限具有深远的生物地理学意义,反映了历史演化事件和隔离分化事件,而非仅仅充当当代的生态学过滤器。在这一框架下,锥蝽群集的结构并不遵循一个普遍

结论

本研究证明,大尺度气候梯度并未在新大陆锥蝽亚科的群集上产生统一作用。相反,环境过滤高度具有区域特异性,降水季节性和海拔驱动了热带外群集,而冷季降水量和植被覆盖则在热带地区起主导作用。此外,区域环境变量与形态特征之间观察到的解耦现象表明,功能性响应方面

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Mireya Gómez:概念化、方法学、数据整理、撰写——初稿撰写、撰写——审阅与编辑。Wilfredo A. Matamoros:概念化、方法学、数据整理、撰写——初稿撰写、监督。Lilián Yépez-Mulia:撰写——初稿撰写、撰写——审阅与编辑、资源。José A. de Fuentes-Vicente:撰写——初稿撰写、撰写——审阅与编辑、资源。Christopher W. Hoagstrom:概念化,

未引用参考文献

Heger等,2006,Luz等,1999,Peterson,2006,Piccinali等,2025,Wang等,2024,Cabrera,2006

CRediT作者贡献声明

Mireya Gómez:撰写——初稿、可视化、方法学、形式化分析、数据整理、概念化。Lilián Yépez-Mulia:撰写——审阅与编辑、验证、监督、概念化。Christopher W. Hoagstrom:撰写——审阅与编辑、验证、监督、概念化。José A. De Fuentes-Vicente:撰写——审阅与编辑、监督、概念化。Wilfredo A. Matamoros:撰写——审阅与编辑、可视化、验证、监督、方法学。
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