山脈隆起如何影響生物多樣性變化

圖：安徽黃山 | 綠會(huì)融媒·“海洋與濕地”（OceanWetlands）印第安納大學(xué)的研究人員共同撰寫(xiě)的一項(xiàng)新研究**揭示了山脈的變化如何影響物種的進(jìn)化。**研究人員在發(fā)表于《科學(xué)》（Science）的題為 “山脈隆起和地形對(duì)生物多樣性的直接影響”的研究中發(fā)現(xiàn)，生物多樣性隨著山脈的升高而增加，這表明地質(zhì)過(guò)程在地球生命的形成過(guò)程中發(fā)揮了直接作用。在他們的研究中，作者利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模型來(lái)探索物種是如何隨著地貌的變化而進(jìn)化的，他們的發(fā)現(xiàn)揭示了構(gòu)造抬升的速度和幅度與新物種的產(chǎn)生之間的密切聯(lián)系，尤其是在嚙齒動(dòng)物等小型哺乳動(dòng)物中。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)進(jìn)化生物學(xué)、古生物學(xué)和自然保護(hù)具有重大意義。通過(guò)建立地質(zhì)活動(dòng)與生物多樣性之間的直接聯(lián)系，該研究為了解過(guò)去的氣候和構(gòu)造變化如何在數(shù)百萬(wàn)年中塑造生態(tài)系統(tǒng)提供了一個(gè)框架。該研究由馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校博士后研究員Eyal Marder、地球與大氣科學(xué)副教授Brian Yanites等人共同完成。
山脈是生物多樣性的熱點(diǎn)地區(qū)
幾十年來(lái)，科學(xué)家們觀察到山區(qū)擁有令人難以置信的生物多樣性。然而，目前仍不清楚豐富的生物多樣性是進(jìn)化過(guò)程對(duì)景觀變化的反應(yīng)，還是其他因素在起作用。這項(xiàng)新研究提供了證據(jù)，表明山脈的崛起直接促進(jìn)了物種多樣性，因?yàn)樗鼊?chuàng)造了新的棲息地并隔離了種群，從而形成了新物種。
該團(tuán)隊(duì)以“Adascape”為基礎(chǔ)，這是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)模型，可以模擬物種如何隨著景觀的變化而進(jìn)化，并開(kāi)發(fā)了新的特殊計(jì)算機(jī)程序來(lái)創(chuàng)建一個(gè)虛擬世界，在這個(gè)虛擬世界中，他們可以觀察到不同物種在數(shù)百萬(wàn)年內(nèi)隨著山脈的緩慢形成而如何變化和生長(zhǎng)。計(jì)算機(jī)模型幫助科學(xué)家了解新物種是如何出現(xiàn)的，以及動(dòng)物如何隨著山脈的上升而移動(dòng)。Yanites教授指出：“模擬顯示，隨著山脈的上升，物種會(huì)適應(yīng)新的海拔高度并在地理上變得孤立，從而通過(guò)一種稱(chēng)為異域物種形成的過(guò)程刺激新物種的出現(xiàn)?！?strong>造山運(yùn)動(dòng)帶來(lái)多樣性

蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院景觀生態(tài)學(xué)教授Lo?c Pellissier領(lǐng)導(dǎo)的研究發(fā)現(xiàn)：生物多樣性是在山區(qū)建設(shè)和氣候變化的動(dòng)態(tài)變化中產(chǎn)生的。Pellissier教授說(shuō)：“我們的研究模型證實(shí)，古環(huán)境動(dòng)力學(xué)的差異造成了生物多樣性的不均衡分布，而不是當(dāng)前的氣候因素。地質(zhì)過(guò)程以及全球溫度波動(dòng)決定了物種出現(xiàn)或滅絕的時(shí)間和地點(diǎn)。”有一個(gè)因素對(duì)一個(gè)大陸的生物多樣性至關(guān)重要：地質(zhì)動(dòng)態(tài)?；钴S的板塊構(gòu)造促進(jìn)了山脈的形成（如南美洲的安第斯山脈）和群島的出現(xiàn)（如東南亞）。這兩個(gè)過(guò)程產(chǎn)生了許多新的生態(tài)位，進(jìn)而產(chǎn)生了許多新物種。造山運(yùn)動(dòng)與生物多樣性的聯(lián)系

為了了解造山運(yùn)動(dòng)與生物多樣性之間的聯(lián)系，研究人員在2000萬(wàn)年的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行了模擬。他們從一片平坦的地貌開(kāi)始，那里居住著一種嚙齒類(lèi)哺乳動(dòng)物。隨著虛擬山脈的形成，這些動(dòng)物分散開(kāi)來(lái)，適應(yīng)周?chē)h(huán)境，最終進(jìn)化成多個(gè)不同的物種。這項(xiàng)研究的一個(gè)關(guān)鍵方面是研究山區(qū)的生物多樣性模式與相鄰低地相比如何，而低地的化石記錄保存得更普遍。
研究人員發(fā)現(xiàn)，雖然物種起源于山區(qū)，但許多物種最終擴(kuò)散到了海拔較低的地區(qū)，這有助于解釋古代化石記錄中的模式。例如，大約1500萬(wàn)年前，美國(guó)西部的生物化石多樣性激增，這可能與當(dāng)?shù)厣矫}的生長(zhǎng)以及盆地和山脈省地理區(qū)域的沉積物匯有關(guān)。Marder博士說(shuō)：“這項(xiàng)研究讓我們對(duì)地球物理過(guò)程如何影響生物多樣性有了新的認(rèn)識(shí)，它還強(qiáng)調(diào)了正在發(fā)生的地質(zhì)變化在未來(lái)會(huì)如何繼續(xù)影響生物多樣性?！盰anites教授強(qiáng)調(diào)了在理解進(jìn)化過(guò)程中整合地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)的重要性。他說(shuō)：“我們通常認(rèn)為地貌是進(jìn)化的被動(dòng)背景，但這項(xiàng)研究表明，它們是塑造生物多樣性的積極參與者?！贝送?，這項(xiàng)研究可能有助于指導(dǎo)保護(hù)工作；隨著氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)對(duì)山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的改變，了解物種如何應(yīng)對(duì)環(huán)境變化可以為保護(hù)這些地區(qū)生物多樣性的戰(zhàn)略提供信息。保護(hù)主義者也許可以利用這些發(fā)現(xiàn)來(lái)預(yù)測(cè)哪些物種最容易受到環(huán)境變化的影響，并制定有針對(duì)性的策略來(lái)保護(hù)山區(qū)的生物多樣性。研究生命進(jìn)化的新方法
研究人員認(rèn)為，他們的建模方法可應(yīng)用于其他類(lèi)型的地貌和物種群，為研究環(huán)境變化的長(zhǎng)期影響提供了一種新方法。未來(lái)的工作可能會(huì)整合化石證據(jù)和基因數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步驗(yàn)證這些模型，并完善關(guān)于物種如何隨著地貌變化而進(jìn)化的預(yù)測(cè)。重要的是，這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了地球地質(zhì)史和生物史之間的深刻聯(lián)系，揭示了建造山脈的力量也塑造了山脈周?chē)纳鄻有浴?/strong>
**山脈隆起通過(guò)地形隔離、生境多樣化、氣候調(diào)節(jié)和河流重塑等機(jī)制，在數(shù)百萬(wàn)年尺度上驅(qū)動(dòng)生物多樣性變化。**其影響不僅限于局部區(qū)域，還通過(guò)氣候和生物地理網(wǎng)絡(luò)塑造大陸乃至全球的物種分布格局。未來(lái)研究需整合地質(zhì)、氣候和基因組數(shù)據(jù)，以揭示不同山脈系統(tǒng)的特異性與普適規(guī)律。（注：譯文僅供資訊參考，不代表平臺(tái)觀點(diǎn)）