菊頭蝠科蝙蝠適應輻射的感官生態機制研究

《菊頭蝠科蝙蝠適應輻射的感官生態機制研究》是依託東北師範大學，由馮江擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：菊頭蝠科蝙蝠適應輻射的感官生態機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：馮江
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

為什麼一些世系含有豐富的物種多樣性且具有廣泛的生態變化，而另一些僅包括很少量的物種且生態多樣性極低？目前的證據表明物種藉助形態革新並抓住生態機會是觸發世系適應輻射的關鍵。然而，感官表型的革新是否也能觸發適應輻射尚無定論；革新表型的性能對物種開拓和適應生態機會的作用仍不確定；感官推動的物種形成模式是否參與適應輻射的過程尚不清楚。本項目針對上述科學問題，在多學科交叉的基礎上，通過對菊頭蝠科蝙蝠的感官表型、表型性能和生境特徵的綜合比較，結合菊頭蝠物種的分子系統發育歷史，闡明3個性狀的進化及關係，驗證生境特徵和提高菊頭蝠表型性能的感官表型的進化將與物種分歧速率的增加相關這一假說，揭示菊頭蝠科蝙蝠適應輻射的驅動力和機制，將在進化生物學和感官生態學領域取得創新性成果，對揭示物種形成的感官推動機制、生態適應性的起源和生物多樣性的進化具有重要意義，為蝙蝠生物多樣性保育提供科學對策和依據。

結題摘要

適應輻射由新物種形成和候選物種對多樣化生態位的適應兩個過程構成，其內容是橋連生態和進化的最重要過程。本項目以菊頭蝠科和蹄蝠科蝙蝠為研究對象，綜合物理聲學、生態學和遺傳進化等的理論和方法，通過行為實驗、種群間和種間比較，試圖闡明菊頭蝠科蝙蝠物種形成的過程和機制。研究發現菊頭蝠科蝙蝠感官表型（鼻腔和外耳）能更好地預測其回聲定位聲波頻率的變化。且普氏蹄蝠鼻葉運動能動態地調控其回聲定位聲波的發射和聲場。這些結果證實菊頭蝠科和蹄蝠科蝙蝠感官表型（鼻葉、鼻腔和外耳）和其表型性能（回聲定位聲波）之間存在緊密聯繫。這種表型的“形態革新”使菊頭蝠科和蹄蝠科蝙蝠發出有別於其他蝙蝠類群的恆頻型回聲定位聲波，能夠在複雜的森林環境中捕食振翅的昆蟲，進而成功地抓住“生態機會”。以代表物種馬鐵菊頭蝠和大蹄蝠為研究對象，發現其種群間回聲定位的分歧受文化漂變和生態選擇的驅動。同時，以隱藏種大耳菊頭蝠複合體為典型研究對象，證實大耳菊頭蝠複合體具有複雜的進化歷史，包括體型和回聲定位聲波均顯著差異的兩個物種。揭示更新世冰期循環導致了種群分化和異域物種形成，冰期後種群間發生了二次聯繫和基因滲入。上述結果闡明菊頭蝠科蝙蝠物種形成的基本過程，即環境變化可能同時或次序地促使形態改變和信號分歧，並進一步促進交配隔離和物種形成。本研究在進化生物學和感官生態學領域取得創新性成果，驗證和發展了物種形成的感官驅動假說，豐富了物種形成理論，為蝙蝠生物多樣性保育提供科學對策和依據。