2010年12月13日 星期一

氣候變遷以及物種分布界線上的演化適應

文獻來源: Jane K. Hill, Hannah M. Griffiths and Chris D. Thomas, 2010. Climate Change and Evolutionary Adaptations at species' Range margins. Annu. Rev. Entomol. 56: 143-159 [abstract]

氣候變遷影響生物的分布其實不是個最近才有的新議題,在離現在最近的冰河範圍最廣的盛冰期(Last Glacial Maximum簡稱LGM)之前,早就經歷過數次氣候變遷以及冰河時期。現今的物種分布與最後盛冰期的生物避難所(Refugia又稱冰河種遺區)息息相關,甚至從許多物種的分布擴展可以看出從盛冰期到現今的氣候變遷。冰河時期結束後,物種從冰河時期的避難所播遷到新棲地,但隨著逐漸暖化的氣候,物種也不斷的往高緯度以及高海拔遷移,更有了適應環境的演化,但氣候暖化除了分布改變以及演化適應外,同時也造成瓶頸效應,使得物種的遺傳多樣性降低(註一)Dr. Hill 等人針對這些現象,在2010回顧了近年來氣候的變遷以及生物分布,文章主要分成三個部分,分別從(1)氣候變遷對生物分布的影響、(2)生物對於新拓展的邊界環境的演化適應、以及(3)探討生物對於未來氣候暖化的適應的生物潛能,三個不同面相的探討,除了佐以許多的案例外,Dr. Hill等人也從生物遺傳多樣性的角度去探討氣候變遷所造成的影響。

以下是回顧的總結
  1. 近年來氣候暖化造成許多物種往高海拔以及高緯度遷移,而且在往高緯度的分布界線擴展的物 種有演化適應的現象。
  2. 在冰河時期後的許多廣布性物種,其遺傳多樣隨著分布緯度越高遺傳多樣性的降低,可以反映 出從2500前的盛冰期到現在的氣候暖化現象。
  3. 遺傳多樣性的降低可能是由少數長距離播遷到新棲地的個體,因為等位基因的缺失以及異型核子的降低所造成。
  4. 冰河時期後,瓶頸效應所遺留下的基因會加速或限制現今的分布是不得而知,但可以確定的是現今的棲地破碎化是會導致基因多樣性的降低(註二)
  5. 增加播遷能力是在分布邊界最常被觀察到的演化適應,(如:關於飛行能力的翅型型態改變以及代謝率增加),當然也有演化適應是改變在與棲地的關聯性。
  6. 在擴展新分布邊界時,常會在飛行能力與繁殖力間取捨,通常會藉由降低繁殖力來提高播遷力。
  7. 了解生物適應環境的廣度以及速度,對於未來氣候改變反映在生物多樣性以及生態系統是很重要的關鍵。
註一、除了氣候之外,人類的開發造成棲地破碎化也會造成族群間的基因交流率降低,導致遺傳多樣性的降低。
註二、後冰河時期的瓶頸效應的影想就像雙面刃一樣,選汰的結果可能會使適應新環境的基因被穩定下來,幫助環境的適應,或者是相反,導致族群快速滅絕。

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