白明團隊揭示罕見法醫昆蟲(皮金龜)的全球分布格局與驅動機製
生物的地理分布格局是宏觀生態學關注的熱點問題之一。受到麵積、能量、時間等的影響,低緯度熱帶地區的生物多樣性通常高於中、高緯度地區,被稱為緯度梯度多樣性分布模式。然而,並非所有類群都如此,部分類群的物種豐富度峰值出現在熱帶以外,形成逆緯度梯度多樣性分布模式(Inverse Latitudinal Diversity Gradients)。這種少見分布模式的解析與驅動機製研究,長期以來備受學者關注。
皮金龜(Coleoptera:Trogidae)是一類全球廣布、具有罕見的以幹燥角蛋白為食物的習性,與哺乳動物、鳥類伴生,取食屍體、皮革、羽毛、牛角、蹄子等殘骸,在生態係統中扮演幹燥角蛋白分解者角色。雖然皮金龜屬於罕見昆蟲,但在法醫昆蟲學中,皮金龜的出現可作為屍體處於腐敗後期的標誌之一。前人通過室內研究和昆蟲演替模型驗證,證實了皮金龜可以用於推斷屍體腐敗階段的時間錨點,並輔助判斷屍體是否遭受人為幹擾,使其成為法醫昆蟲學證據鏈中的重要一環。然而由於種種原因,皮金龜的全球分布格局並未得到解析,這影響了該類群在不同國家在法醫領域的應用範圍。
必威精装版app西汉姆联 白明團隊自主建立了迄今最大的標本級分辨率皮金龜分布數據集,共22,308個標本的地理坐標,覆蓋已知物種數的83%。研究發現皮金龜的四個豐富度熱點區和兩個特有區均位於溫帶,且物種豐富度的雙峰也位於中緯度溫帶(30°S和40°N附近)。而赤道附近僅有少數物種,且多為稀樹草原物種(圖1)。本研究首次揭示了皮金龜呈現逆緯度梯度分布格局,也揭示了皮金龜主要分布在地中海灌木叢和熱帶針葉林等季節性明顯、氣候不特別濕潤的生物群落中。
針對形成如此格局的驅動機製解析方麵,我們發現食物資源豐度與皮金龜多樣性並非總是正相關。例如,在南美洲、非洲和東亞的熱帶雨林中,盡管脊椎動物物種多樣、生物量高,但僅有五種皮金龜分布於此。研究猜測,空氣濕度影響屍體存續時間,加之競爭壓力導致的食物資源緊張,可能共同調節了皮金龜的生境適宜性,從而導致熱帶雨林地區皮金龜物種豐富度較低。
本研究促進了角蛋白食性昆蟲——皮金龜多樣性分布複雜機製的理解,尤其是揭示了食物資源、氣候以及環境異質性對其影響的相互作用。相關成果以“The inverse latitudinal diversity gradient and drivers in keratinophagous trogid beetles (Coleoptera: Trogidae)”為題在Insect Science上於近期在線發表。作為典型屍食性甲蟲,其全球多樣性格局及其驅動機製的精準解析,不但豐富了生物地理學理論,而且進一步推動了皮金龜在法醫昆蟲的應用範圍,同時為角蛋白分解酶開發利用提供有益參考。
必威精装版app西汉姆联 白明研究員為該研究的通訊作者,必威精装版app西汉姆联 博士生李露露、助理研究員路園園為該研究共同第一作者。該研究得到了科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、國家科技基礎資源調查項目以及東北亞生物多樣性研究中心等項目的資助。
文章鏈接:https://doi.org/10.1111/1744-7917.70035
圖1 皮金龜科的逆緯度梯度多樣性格局及驅動機製解析
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