堪萨斯大学研究认为生物多样性的中性理论比传统的红皇后理论解释更准确

堪萨斯大学研究认为生物多样性的中性理论比传统的红皇后理论解释更准确 重温红皇后理论"红皇后理论"认为,物种必须不停地奔跑才能保持不动,就像刘易斯-卡罗尔的《透过望远镜》一书中的人物一样,领衔作者、昆明理工大学生态学与进化生物学系博士后研究员詹姆斯-索尔兹伯里(James Saulsbury)说。"这一观点在 20 世纪 70 年代被转化为一种生态学理论,试图解释物种灭绝风险似乎不会随物种寿命而改变这一现象。"然而,岁月并没有眷顾这一理论。索尔斯伯里说:"在对这一现象的最早调查中,所有年龄段的物种似乎都以差不多的速度灭绝,这也许只是因为当时的证据相对粗糙。这在红皇后模式下是有道理的,在这个模式下,物种不断与其他物种竞争,而其他物种也在与它们一起适应环境"。质疑和超越红皇后但是,随着更多数据的收集和更复杂方法的分析,科学家们越来越多地发现了红皇后理论的反证。较年轻的物种通常面临更大的灭绝风险。堪萨斯大学的一个新模型显示了这一新发现,即物种灭绝与年龄有关,同时也强调了零和竞争在解释物种灭绝中的重要性,正如较早的"红皇后"理论一样。资料来源:Saulsbury 等人索尔兹伯里说:"科学家们不断发现年轻物种特别容易灭绝的情况。因此,我们有了一个理论真空一堆反常的观察结果,却没有统一的方法来理解它们。"但现在,索尔斯伯里领导的研究发表在《美国国家科学院院刊》上,或许能解开这个谜团。索尔兹伯里和他的合著者们的研究表明,一个物种的年龄与其灭绝风险之间的关系可以通过一个被称为"生物多样性中性理论"的生态模型来准确预测。中性理论的启示中性理论是一个生态上相似的物种争夺有限资源的简单模型,每个物种的结果或多或少都是随机的。根据《国家科学院院刊》(PNAS)论文的非专业摘要,在该理论中,"物种要么灭绝,要么从较小的初始种群规模扩大到不那么容易灭绝,但它们总是容易被竞争者取代"。索尔斯伯里及其同事将这一理论延伸到对化石记录的预测中,发现中性理论"以惊人的准确性预测了浮游动物化石中的存活率,并解释了红皇后预测的一般经验偏差"。索尔兹伯里的合著者是多伦多大学的 C. Tomomi Parins-Fukuchi、牛津大学和亚利桑那大学的 Connor Wilson 以及奥斯陆大学的 Trond Reitan 和 Lee Hsiang Liow。虽然中性理论似乎意味着"红皇后理论"的谢幕,但这位科大研究人员说,"红皇后理论"仍然有其价值。主要是它提出了一个仍然有效的观点,即物种之间为了有限的资源进行零和博弈,总是在争夺自然界更大的蛋糕。索尔斯伯里说:"红皇后理论一直是生物进化论界一个引人注目的重要观点,但化石记录的数据似乎不再支持这一理论。但我并不认为我们的论文真的驳斥了这一观点,因为事实上,红皇后理论和中性理论在深层次上非常相似。它们都描述了由于物种之间对资源的竞争以及生物相互作用导致的群落不断更替而导致的物种灭绝"。保护的相关性和影响最终,这些发现不仅有助于理解塑造自然世界的各种力量,而且可能与保护工作相关,因为全球各地的物种面临着气候变化和栖息地丧失带来的日益严重的威胁。"是什么让一个物种容易灭绝?索尔兹伯里问道。"人们有兴趣从化石记录中了解它是否能告诉我们任何有助于保护物种的信息。我们研究的悲观之处在于,在有些生态情况下,物种的命运并不是完全可以预测的;我们能够预测灭绝的程度是有一定限度的。在某种程度上,灭绝将由看似随机的力量决定历史的偶然。这一点在古生物学研究中得到了一些支持。"他说,人们一直在努力了解化石记录中灭绝的预测因素,但迄今为止并没有得出太多的一般性结论。"没有什么特征能使人永生或不容易灭绝。但我们的研究乐观的一面是,整个群落的灭绝模式是可以预测和理解的。我们可以很好地掌握生物群落的特征,比如物种灭绝的风险是如何随着年龄的增长而变化的。即使单个物种的命运难以预测,整个群落的命运也是可以很好理解的"。索尔兹伯里还提出了一个警告:对物种灭绝的中性解释在生命之树不同部分的成功率有多大,还有待观察。他说:"我们的研究也是在以百万年为单位的地质时间尺度上进行的。在我们一生的时间尺度上,情况可能会大不相同。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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综合数据库TetrapodTraits利用AI填补生物多样性数据中的长期空白 四足动物特征(TetrapodTraits)是由研究人员开发的全球四足动物数据库。其数据现在可用于更好的生态学、进化和保护研究。巴西坎皮纳斯州立大学的马里奥-莫拉(Mario Moura)和美国耶鲁大学的沃尔特-杰茨(Walter Jetz)今天(7月9日)在开放获取期刊《PLOS Biology》上发表了这一研究成果。巴西的Phyllomedusa burmeisteri叶蛙等体型较小或夜间活动的物种在检测方面面临挑战,这也是自然史数据缺口的原因之一。图片来源:Mario R. Moura(CC-BY 4.0)包括两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物在内的四足动物通常都是有据可查的物种,这使它们在全球生物多样性研究中成为有用的模型。然而,我们对其中许多物种的了解存在差距、数据不一致以及学名的变化都会导致对生物多样性的结论出现偏差。为了帮助解决这个问题,研究人员创建了四足动物特征数据库(TetrapodTraits),这是一个包含 33000 多个四足动物物种的综合数据库,其中包括动物的体型、栖息地、生态系统、地理位置、活动时间以及是否受到人类威胁等特征。在编制数据库的过程中,研究人员发现了我们在全球四足动物知识方面的多个空白点。例如,如果动物的身体较小、在夜间活动或生活在热带地区,它们的数据就更有可能不完整。研究小组根据现有的观察结果预测缺失的数据,从而填补了这些空白。他们发现,使用完整的数据集改变了生物多样性模式,使人们了解到一个地区常见的物种种类。由于在探测树冠栖息或夜间活动的物种(如斯里兰卡的Loris tardigradus)时遇到困难,自然历史数据可能会出现缺口。图片来源:Alexander Pyron(CC-BY 4.0)这项新工作揭示了我们缺失的四足动物数据的规模,并对不同四足动物群的差距和偏差进行了全面评估。这一点非常重要,因为缺失和有偏差的数据会导致对生态系统的功能和物种灭绝风险得出错误的结论。研究人员总结说,虽然需要收集更多的数据,但 TetrapodTraits 可以减少四足动物生态学和保护研究结果的偏差。作者补充说:"我们的研究利用人工智能来发现生物多样性数据中的偏差,并为提高实地研究和采样策略的有效性提供指导"。编译自/ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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保护仅占地球陆地面积1.22%的生物多样性热点地区就可以阻止物种灭绝 在一项革命性的新研究中,一群自然保护主义者和科学家证明,通过保护地球表面的一小部分,我们可以保护剩余的生物多样性。这项成本效益高且可行的战略可以帮助拯救最濒危的物种免遭灭绝,确保地球上的野生动物世世代代得到保护。非政府组织"决心"(Resolve)的 Eric Dinerstein 博士是《科学前沿》(Frontiers in Science)上这篇文章的第一作者,他说:"地球上的大多数物种都很稀有,这意味着这些物种要么分布范围很窄,要么出现的密度很低,要么两者兼而有之。"稀有性非常集中。在我们的研究中,我们放大了这种稀有性,发现我们只需要地球表面约1.2%的面积就能阻止地球上第六次生命大灭绝。保护 1.22% 的土地将有助于拯救濒临灭绝的物种。资料来源:Dinerstein et al/Frontiers为了实现雄心勃勃的保护目标,2018 年至 2023 年间,又有 120 万平方公里的土地受到保护。但这些新保护区是否能有效保护重要的生物多样性?据 Dinerstein 和他的同事估计,2018-2023 年的扩张仅覆盖了 0.11 万平方公里的范围有限和受威胁的物种。规划保护区至关重要,它能确保我们尽可能有效地利用我们的努力和资源。科学家们首先利用六层全球生物多样性数据绘制了全球地图。通过将这些数据层与现有保护区地图和部分土地覆盖分析(利用卫星图像识别稀有和受威胁物种的剩余栖息地)相结合,科学家们确定了最关键的、目前尚未受到保护的生物多样性区域。他们把这些地区称为"保护要务":一个帮助各国和各地区在更大范围内规划保护工作的全球蓝图。稀有和濒危物种的栖息地在新保护区中代表性不足。资料来源:Dinerstein et al/Frontiers这 16825 个保护区占地约 1.64 亿公顷,如果得到充分保护,可以防止所有预测的物种灭绝。仅仅保护热带地区的保护区就可以避免大多数预测的物种灭绝。38% 的 "保育要务 "还非常靠近已受保护的地区,这使得将它们纳入保护区或找到其他保护方式变得更加容易。"这些地点是世界上生物多样性最丰富但受威胁最严重的生态系统中4700多种濒危物种的家园,"共同作者、"决心"组织的安迪-李(Andy Lee)说。"这些物种不仅包括依赖大型完整栖息地的哺乳动物和鸟类,如菲律宾的金丝猴和印度尼西亚苏拉威西岛的西里伯斯冠猕猴,还包括分布范围受限的两栖动物和珍稀植物物种。"为了计算这种保护的价格,科学家们利用 14 年来数百个土地保护项目的数据,并考虑到所购土地的类型和数量以及特定国家的经济因素,建立了一个成本估算模型。这些数字是近似值,因为各种土地购买或长期租赁方案,每种方案的成本都不同,但都可能很好地保护"自然保护的当务之急"。世界各地的利益相关者,包括原住民、对"大保护"遗址拥有管辖权的社区以及公民社会的其他成员,需要决定哪些方案最适合他们。保护的当务之急是保护生物多样性的可实现且可负担的解决方案。资料来源:Dinerstein et al/Frontiers李说:"我们的分析估计,在未来五年内,保护热带地区的自然保护措施每年将耗资约 340 亿美元,这不到美国国内生产总值的 0.2%,不到全球化石燃料行业每年补贴的 9%,也只是采矿业和农林业每年收入的一小部分。"保护野生动物也是阻止和扭转气候危机的关键。保护生物多样性意味着保护作为碳汇的地球森林植被:通过保护富含碳、野生动物丰富的森林地区,我们既保护了受威胁的物种,也保护了人类。虽然确保"保护大计"只是工作的一部分例如,仅仅购买土地并不能防止偷猎但这是我们需要迈出的关键第一步。"我们将留给后代什么?一个健康、充满活力的地球对我们来说至关重要,"Dinerstein 说。"因此,我们必须行动起来。我们必须阻止物种灭绝的危机。保护环境是我们的当务之急。"编译自/ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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研究人员提出一种在政府成本效益分析中评估生物多样性的新方法

研究人员提出一种在政府成本效益分析中评估生物多样性的新方法 研究人员建议各国政府采用一种新方法来量化为子孙后代保护生物多样性和自然环境所带来的益处。政府可在公共基础设施项目的成本效益分析中使用该方法,将动植物物种和"生态系统服务"(如过滤空气或水、为作物授粉或空间的娱乐价值)的损失转换为当前的货币价值。这一进程旨在使生物多样性的丧失和自然保护的益处在政治决策中更加明显。然而,该国际研究团队表示,目前计算生态系统服务价值的方法"存在不足",并设计了一种新方法,他们认为这种方法可以很容易地应用于财政部对未来预算报表的分析。他们的研究方法发表在《科学》杂志上,考虑到了随着人类收入的增加,自然的货币价值也会随时间推移而增加,同时也考虑到了生物多样性可能会恶化,从而使其成为更加稀缺的资源。这与当前的方法形成了鲜明对比,当前的方法不考虑生态系统服务的价值如何随时间而变化。经济原则和价值调整汉堡大学可持续发展经济学教授、本研究的主要作者莫里茨-德鲁普(Moritz Drupp)说:"我们的研究为政府提供了一个估算稀缺生态系统服务未来价值的公式,可用于决策过程。"在这一价值调整中,有两个因素起着关键作用:一方面,收入将增加,世界人口的富裕程度也将随之提高在扣除通货膨胀因素后,估计每年将提高 2%。随着收入的增加,人们愿意为保护自然付出更多。"另一方面,生态系统提供的服务越稀缺就越有价值",Drupp教授说。"稀缺商品变得更加昂贵是经济学的基本原则,在这里也同样适用。鉴于目前的发展态势,不幸的是,我们必须期待生物多样性的丧失继续下去"。研究人员认为,在当今的成本效益分析中,生态系统服务的现值必须定得高得多,如果只包括收入的增加,则必须超过 130%。如果再考虑到对红色名录指数濒危物种的影响,价值调整幅度将超过 180%。考虑这些影响将增加保护生态系统服务的项目通过成本效益测试的可能性。对政策和保护工作的影响研究团队包括三位来自英国的作者:Mark Freeman 教授(约克大学)、Frank Venmans 博士(伦敦政治经济学院)和 Ben Groom 教授(埃克塞特大学)。格鲁姆教授说:"决策者目前在评估公共投资和监管变革时使用的环境货币价值意味着,随着时间的推移,自然的价值相对低于其他商品和服务。我们的工作表明这是错误的。我们建议随着时间的推移提高生态系统的价值。这项建议可以很容易地应用于财政部的分析中,作为未来预算声明的基础"。Venmans 博士补充说:"以珊瑚礁为例。随着气候变化,预计珊瑚礁的面积和生物多样性都将减少,这意味着剩下的珊瑚礁将比现在更有价值,而且随着家庭收入的增加,价值会更高。当我们评估具有长期影响的珊瑚礁保护时,这一点非常重要。"Freeman教授说:"政府正面临着来自多方面的巨大压力,要求增加公共投资。确保生态系统保护的评估方式与其他公共项目(包括 HS2 和其他基础设施支出)保持一致至关重要。这正是我们工作的目标"。研究人员说,由于政治决策可以减轻生物多样性的损失,因此政府必须能够充分评估其决策在当前和未来造成的后果。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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科学家发现大型新角龙 再次改写对其种群多样性的认识

科学家发现大型新角龙 再次改写对其种群多样性的认识 7800万年前,恐龙Lokiceratops rangiformis栖息于现在美国蒙大拿州的湿地。图片来源:FABRIZIO LAVEZZI/EVOLUTIONSMUSEET, KNUTHENBORG6月20日,研究人员在PeerJ上首次描述了这种恐龙,宣布它为一个新物种,并以挪威神话人物洛基为其命名为Lokiceratops rangiformis。未参与这项研究的加拿大自然博物馆古生物学家Jordan Mallon说:“这是一种看起来很有趣的动物,但我认为,关于它是否代表一个新物种,会有一些争议。”2019年,商业“化石猎人”Mark Eatman在蒙大拿州一个采石场发现了这只恐龙的头骨和部分骨骼。丹麦进化博物馆于2021年购买了这些化石,并委托一个国际研究团队与Fossilogic公司合作,在犹他州准备、安装和研究标本。当研究团队收到头骨化石时,它已经成了很多碎片。论文作者之一、美国史密森热带森林研究所古生物学家Joseph Sertich说:“最大的挑战之一就是把它重新组合起来。这花了几个月的时间。”对化石的分析表明,L. rangiformis属于角龙类,是该地区最大的角龙之一。研究人员估计它长6.7米,重5吨。与其他角龙类相比,它没有鼻角,而且鼻部更低、更长。L. rangiformis的褶边与迄今描述的任何褶边都不同。它不仅有两个大而弯曲的角,中间还有两个尖刺,一个比另一个长。这使团队成员确信他们正在观察一个新物种。L. rangiformis可能与之前在该地区发现的其他4种角龙一起生活。这些恐龙看起来非常相似,但其褶边有明显变化。研究人员认为,褶边要么像一些现代鸟类一样被雄性用来吸引雌性,要么是作为识别同一物种和其他物种个体的方式。这一发现提供了更多证据证明该地区的动物多样性比以前想象的要多得多。不过,未参与这项研究的美国迪金森州立大学恐龙古生物学家Elizabeth Freedman Fowler表示,这些所谓不同化石中的一些实际上可能是同一物种的不同外观标本。重建的L. rangiformis头骨目前在进化博物馆展出。Sertich说:“考虑到美国许多化石最终落入私人收藏家手中,这个标本最终没有被科学界和全球公众遗忘。” ... PC版: 手机版:

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对所罗门群岛蹄蝠的遗传分析发现了意想不到的多样性

对所罗门群岛蹄蝠的遗传分析发现了意想不到的多样性 共同作者、昆士兰大学生物多样性研究所和自然历史博物馆鸟类学高级馆长罗布-莫伊尔(Rob Moyle)说:"这是一种叫做Hipposideros(蹄蝠)的蝙蝠属,在太平洋的东南亚地区有多个物种。在所罗门群岛,我们进行了大量的实地考察,每个岛上都可能有四五个不同的物种,它们的体型大小各不相同。有小型、中型、大型或者如果有三个以上的物种,就有小型、中型、大型和特大型。在一个岛上就有五种,所以还有一种特小的"。罗伯-莫伊尔(Rob Moyle)也是昆士兰大学进化生物学教授,他说,以前的研究仅根据体型特征就得出结论,不同岛屿上体型相似的蝙蝠都属于同一物种。他说:"从一个岛屿到另一个岛屿,中等大小的物种与其他岛屿的物种完全相同。生物学家们总是看着这些蝙蝠说,'好吧,这很明显。多个岛屿上分布着小型、中型和大型物种。'"所罗门群岛新乔治亚群岛沃纳沃纳泻湖中的岛屿。该岛群栖息着四种蹄蝠,其中包括在跨群岛趋同进化研究中出现的两种蹄蝠。资料来源:RG Moyle不过,莫伊尔和他的合作者迪拉德掌握了更多的现代分析方法。在对他们从野外收集到的蝙蝠(以及博物馆收藏的标本)进行DNA测序时,研究小组发现大型蝙蝠和特大型蝙蝠物种实际上并没有密切的亲缘关系。莫伊尔说:"这意味着,这些种群并非因为亲缘关系密切而形成了相同的体型和外貌但我们通常认为,长得一模一样的东西之所以会这样,是因为它们真的亲缘关系密切。这就带来了一些问题,比如这些岛屿有什么独特之处,使不同岛屿上的体型和外貌趋同,形成真正稳定的体型等级。"研究小组对来自不同岛屿的蝙蝠进行了精确测量,证实了所罗门群岛科学家之前的工作。莫伊尔说:"所有来自不同岛屿的大型生物在测量结果中都集中在一起。这不仅仅是早期的生物学家犯了一个错误。他们看着它们说,'哦,是的,它们是一样的'。而实际上它们并不一样。我们对它们进行了测量,它们都集中在一起,尽管它们是不同的物种。我们验证了某种程度上之前的形态学工作"。来自瓜达尔卡纳尔岛实地考察点的照片,展示了同域物种 H. diadema 和 H. dinops 之间的体型差异。资料来源:Lavery et al"当我们利用蝙蝠的DNA创建家族树时,我们发现,我们认为所罗门群岛只有一种大型蝙蝠,但实际上,在不同的岛屿上,大型蝙蝠多次从小型蝙蝠进化而来,我们认为,这些大型蝙蝠可能是为了捕食小型蝙蝠不吃的猎物而进化而来的。"迪拉德说,这项工作可能与保护工作"高度相关",因为它可以确定这个类群中具有重要进化意义的单元。"体型曾误导了分类学,事实证明,每个岛上的特大蝙蝠种群在基因上都是独一无二的,值得保护。了解这一点真的很有帮助。森林砍伐是个问题。如果我们不知道这些种群是否独特,就很难知道我们是否应该努力保护它们。"从纯粹的理论层面来看,对叶鼻蝙蝠的新认识令人着迷。他说:"我们研究的是导致生物多样性的进化过程。这表明大自然更加复杂。我们人类喜欢寻找模式,而研究人员则喜欢寻找适用于各种生物的规则。当我们发现这些规则的例外情况时,那就太酷了。我们可以在许多不同的岛屿上的许多不同类群中看到重复的模式一个大型物种和一个小型物种,或者两个密切相关的物种,它们在划分各自的生态位方面存在某种差异。我们发现有许多不同的进化情景都能产生相同的模式。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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