雨林多样性

冰期和过渡带对生物多样性的影响

2012年7月31日



过渡带:森林边缘


最近的研究表明,栖息地之间的过渡带在热带雨林的生物多样性中起着重要作用。雷竞技体育下载与热带雨林和稀树草原、次生林、人工林和雷竞技体育下载其他森林类型接壤的交错带是进化的温床,在那里,进化竞争可能导致新物种的出现。科学家们说,在生态交错带的种群可能专门针对生态位,与森林内部的种群有明显的差异。这个新理论最初似乎挑战了流行的观点,即冰河时代在雨林多样性中起着非常重要的作用。然而,一些科学家推测,森林的消退和冰河期的分裂将创造出更大面积的过渡带,进一步促进生物多样性。因此,这两种条件的结合可能促成了众所周知的热带雨林的多样性。雷竞技体育下载雷竞技官网欢迎

冰河时代/冰川作用

热带雨林的相对年龄在其多样性中起着重要作用,雷竞技官网欢迎尽管这一作用仍在很大程度上存在争议。雷竞技官网欢迎热带雨林可能是地球雷竞技体育下载上最古老的连续生态系统。雷竞技官网欢迎热带雨林在大约1.雷竞技体育下载4亿年前的恐龙时代,即白垩纪晚期开始形成。正是在这一时期,世界上大部分地区的气候都是热带或亚热带,开花植物起源于此,后来扩散到全球各地。雷竞技官网欢迎

在漫长的历史中,物种来了又去,群落被摧毁又被改造,整个系统被改变。随着这些变化,随着新物种的出现,系统内形成了新的关系。一般来说,变化是相对缓慢的,尽管也有动荡时期,在短时间内发生了巨大的变化。这些自然的剧变似乎促进了生物多样性的增加,这一点由气候变化的影响所证明冰河时代尤其是在东南亚的马来群岛。

今天,马来群岛的大约2万个岛屿中有许多被热带森林覆盖。雷竞技官网欢迎这些热带雨林中的一些已经以某雷竞技体育下载种形式存在了1亿年,尽管,正如在一个节在美国,古代森林中大型哺乳动物较少,也没有开花植物。当冰河时代到来,海水凝结或被极地冰锁住时,南海浅海的底部暴露出来,使得来自亚洲大陆的物种得以杂交。虽然由于靠近海洋和赤道,该地区受气温下降的影响比其他地区小,但气候明显变冷,足以导致热带雨林退缩成零星的小块。雷竞技官网欢迎原先的热带雨林被热带草原和山地森林生态系统所取代。雷竞技官网欢迎该地区的大部分地区都有一个明显的短暂雨季。

当冰河时代结束时,温暖的气候又回来了,海水再次上升,再次淹没了中国南海的浅水区。许多从大陆来的动植物被困在改造后的岛屿栖息地。此外,一些山地和温带物种适应了逐渐变暖的气候,成为热带物种。雷竞技官网欢迎在冰川期幸存下来的小片热带雨林充当了生物蓄雷竞技官网欢迎水池,使扩大的热带林区得以重新繁衍。一些被分离到不同区域的热雷竞技官网欢迎带物种在隔离期间辐射足够大,当它们再次交叉时,它们的习惯和生理特征已经发生了足够大的变化(适应了它们在热带区域内的生态位),以至于它们不能再繁殖,可以被认为是不同的物种。

婆罗洲的大象

2003年的一项研究表明,婆罗洲的大象可能是一个独特的种群,在大约1.8万年前婆罗洲与大陆切断联系时,与大陆的亚洲象隔离开来。

国家地理新闻

随后的冰河时代再次使物种多样性成倍增加,这造成了隔离和随后的适应性辐射,形成了更独特的物种。举个例子,假设一种大象开始是亚洲大陆的单一物种。在冰河时代,它将活动范围扩大到马来群岛的一些岛屿,这些岛屿由于海平面较低,已经与大陆相连。当冰河时代结束时,大象被困在岛上。在较小的岛屿上,那些体型较小的大象往往能更成功地生存和繁殖,因为它们较低的饮食需求可以通过岛上少量的食物来维持。体型较大的个体往往繁殖成功率较低。因此,在几千年的进化过程中,岛屿上的大象变得矮小,当下一次冰河时代交叉到来时,岛上的大象不会与大陆的大象繁殖。由于岛象在跨界期间在亚洲大陆上扮演了不同的角色,一些矮小的岛象在下一次水位下降时留在了大陆上。这些大象现在与它们的岛屿祖先隔离开来,可能会在下一次杂交时无法与岛上的大象繁殖。因此,在两个冰河时代的过程中,一种大象变成了三种,这还没有考虑到在不同生态位的岛屿上发展起来的其他形式,比如那些多山的地形、沼泽沼泽或不同的植物物种。 And so the process of进化通过地理上的隔离,更多的物种得以形成。

亚马逊雨林受到冰河时代影响的方式与东南亚不同,因为海平面的变化并不像岛屿的存在那样起作用。相反,较低的温度可能导致热带雨林的大收缩,并导致其被稀树草原取代。雷竞技官网欢迎在冰河时代,二氧化碳含量下降了50%,导致大多数需要高浓度二氧化碳的植物(被称为C3植物)数量下降。一些被称为C4植物的植物,尤其是草,在低二氧化碳条件下生长良好。因此(根据一种主流理论),当冰川时期二氧化碳水平下降时,长满C3植物的热带雨林退缩了,而热带草原草(C4植物)扩大了它们的范围。雷竞技体育下载热带雨林被热带稀树草原分割成岛屿,而物种群落则被分割成孤立的小块。一些群落分化了,当森林扩大,群落重新结合时,它们发生了足够的变化,所以它们可以或不可以繁殖。

这种“避难所”理论,虽然看似合理,并得到了一些花粉证据的支持,但并没有被普遍接受。最近在一些有限地点进行的研究表明,亚马逊河在过去的冰河时期可能一直保持着茂密的森林。1999年,Hooghiemstra和van der Hammen提出花粉证据支持这两种理论,两种情况可能发生在亚马逊盆地的不同地区和不同的时间。

一个理论2005年提出的一项研究认为,亚马逊雨林的生物多样性与气候变化的关系要比与本地物种和森林本身的生物学关系大得多。伦敦大学学院的科学家们通过研究亚马逊盆地蝴蝶物种的“dna时钟”得出结论,雨林蝴蝶的进化速度非常不同,这一发现表明,它们的进化在很大程度上不受冰河时代等外部因素的影响。该研究的主要作者吉姆·马莱特(Jim Mallet)说,这项研究“排除了过去气候变化造成的地理隔离是物种进化的主要原因。相反,物种的进化在很大程度上必须是由每组物种的内在生物学特征引起的。”

位于安第斯山脉下游亚马逊一侧的河谷。照片由Rhett A. Butler拍摄

检查问题:

  • 气候变化如何影响物种的分布?

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续/下一篇:图像的多样性

  • “保护区”冰期理论的优点在Colinvaux, p.a.等人之间争论,“来自亚马逊低地的长花粉记录:冰川时期的森林和冷却”,科学卷274(85-88),1996年10月;Turcq, B.等人,“亚马逊雨林火灾:7000年的湖泊记录”,《环境》27卷第2期(139-142),1998年3月;和Hooghiemstra, H.和van der Hammen, T.,“新热带雨林的新近纪和第四纪发展:避难假说和文献综述”,地球科学评论,第44卷,第3-4期(147-183)雷竞技官网欢迎1998年9月。
  • T.C. Whitmore(马来群岛生物地理演化,牛津:克拉伦登出版社,1987)和Van Oosterzee, P. (世界碰撞的地方(纽约:康奈尔大学出版社,1997年)在讨论华莱士线时回顾了冰河时代对印度尼西亚和新几内亚的影响。他们还简要地讨论了全球冰期成因的一些理论。更多关于冰河时代的细节见J. Imbrie, (《冰河时代:解开谜团,哈佛:哈佛大学出版社,1986);劳普,D, (灭绝:坏基因还是坏运气?纽约:W.W.诺顿,1991);Lundqvist, J.(“第四纪气候波动、全球环境变化与人类的影响”,《自然与资源》,1996年第32卷第4期);范·奥斯特泽(世界碰撞的地方,纽约:康奈尔大学出版社,1997年);布莱德利,R.S.(古气候学(国际地球物理丛书第64卷),学术出版社有限公司,1999)。
  • 关于种群多样性的框来自Hughes, j.b., G.C. Daily和P.R. Ehrlich,“种群多样性:它的范围和灭绝”,科学278:689,1997年10月24日。