热带蜥蜴高海拔栖息的重复进化

《Evolution》：Repeated evolution of high elevation occupation in tropical lizards

　　

摘要

自达尔文和洪堡以来，研究人员一直试图了解物种如何适应不同的海拔高度。热带爬行动物在温暖的低地环境中通常多样性很高，然而许多爬行动物类群已在岛屿和大陆的高海拔环境中完成了定殖。尽管如此，这些高海拔环境被定殖的频率仍不清楚。多个山脉上高海拔物种的存在可能反映了一次从低地到高地的过渡，随后分化为多个物种；或者，可能是由多次定殖事件所致，且类群内部分化有限。本文以安乐蜥属为对象检验了这些替代假说——尽管安乐蜥主要分布在热带低地，它们也占据了中美洲、南美洲和加勒比地区的多个山脉。通过分析303个物种的大量气候和分布数据，以及64个物种的热生理学数据（耐寒性，即CT_min），我们发现安乐蜥属对高海拔区域的定殖已发生多次；此类定殖的频率低于反向过程（即从高海拔向低地的过渡）；并且，跨山脉的生物地理扩散以及气候生态位的转移在系统发育树上呈非随机分布。此外，低地与高地生境之间的转变并不与耐寒性或最低热生态位随机性状进化速率的变化相吻合。相反，高地类群表现出更强的向更低最适环境温度方向选择的选择压力，这与山地环境中的气候生态位保守性相一致。耐寒性本身并未表现出此类转变，提示类群所经历的气候环境与本应与之同步进化的生理性状之间存在解耦。综上，这些结果表明，反复的山地定殖重塑了Anolis属的气候生态位进化，而生理耐寒性则沿着一条相对稳定的、与海拔无关的轨迹演变。

自达尔文和洪堡以来，研究人员一直试图了解物种如何适应不同的海拔高度。热带爬行动物通常在温暖低地环境中具有较高的多样性；然而，许多爬行动物类群已在岛屿和大陆的高海拔环境中成功定殖。尽管如此，这些高海拔环境被定殖的频率仍是一个谜。多个山脉上高海拔物种的存在可能反映了一次从低地到高地的过渡，随后分化为多个物种；或者，可能是由多次定殖事件所致，且类群内部分化有限。在本研究中，我们以安乐蜥属进行了检验——尽管它们主要分布在热带低地，但也占据了中美洲、南美洲和加勒比地区的多个山脉。通过分析303个物种的大量气候和分布数据，以及64个物种的热生理学数据（耐寒性，即CT_min），我们发现安乐蜥属对高海拔区域的定殖已发生多次；此类定殖的频率低于反向过程；并且跨山脉的生物地理扩散以及气候生态位的转移在系统发育树上呈非随机分布。此外，低地与高地生境之间的转变并不与耐寒性或最低热生态位的随机性状进化速率的变化相吻合。相反，高地类群表现出更强的向更低最适环境温度方向选择的选择压力，这与山地环境中的气候生态位保守性相一致。耐寒性本身并未表现出此类转变，提示类群所经历的气候环境与本应与之同步进化的生理性状之间存在解耦。综上，这些结果表明，反复的山地定殖重塑了Anolis属的气候生态位进化，而生理耐寒性则沿着一条相对稳定的、与海拔无关的轨迹演变。

宏生态学, 宏进化, Anolis, 新热带界, 低温, 山脉, 山地梯度