生態(tài)過程如何影響表型進(jìn)化是生態(tài)學(xué)與進(jìn)化生物學(xué)研究的關(guān)鍵與熱點問題之一。種間資源競爭與本地環(huán)境適應(yīng)是同域分布物種表型分化的重要驅(qū)動因素。其中，近緣物種種間競爭一直被認(rèn)為是同域分布物種表型多樣化的主要原因。早在1934年，Gause就通過實驗指出，如果兩個物種的資源需求完全重疊，則它們不能穩(wěn)定共存，一個物種必然排斥另一物種。基于這些前期研究，Hardin（1960）提出了生態(tài)學(xué)中著名的競爭排斥原理，如果兩個物種要共同穩(wěn)定生活，必然存在某種生態(tài)學(xué)差別（具有不同的生態(tài)位）。同域分布物種通過表型分化能減小種間競爭，進(jìn)而使物種共存成為可能。已有較多實驗和理論研究揭示了同域分布物種表型性狀分化的模式。但存在種間競爭時，物種對非生物環(huán)境的局部適應(yīng)如何影響表型性狀進(jìn)化的研究卻仍較為匱乏。
在原有研究基礎(chǔ)上，研究生黃燕和汪曉意在胡軍華研究員與江建平研究員的指導(dǎo)下，以分布區(qū)在秦嶺中部地區(qū)部分重疊的隆肛蛙（Feirana quadranus）和太行隆肛蛙（F. taihangnica）為對象，結(jié)合形態(tài)特征和分子生物學(xué)鑒定結(jié)果，采集與整理了78個種群信息，基于27項性狀度量指標(biāo)，揭示了種間競爭和本地環(huán)境適應(yīng)在物種表型分化中的作用。研究發(fā)現(xiàn)，隆肛蛙的體型總體上比太行隆肛蛙大。從異域分布到同域分布，兩個物種頭體長趨異變化。兩物種在同域分布時頭體長的差異比在異域分布時的差異大。資源利用相關(guān)的特征（內(nèi)蹠突長與寬、外掌突長等）在同域分布時趨異；與視覺相關(guān)的特征（眼徑、眼間距）在同域分布時差異小于異域分布時，即同域趨同。該研究揭示了生態(tài)過程對隆肛蛙屬近緣物種表型分化的作用：資源利用相關(guān)特征的同域趨異，其產(chǎn)生原因可能與種間競爭有關(guān)，而視覺相關(guān)特征的同域趨同則是對本地特定環(huán)境條件的適應(yīng)。這些結(jié)果揭示了兩棲類近緣物種在同域分布中表型趨同和趨異變化過程及可能的影響機(jī)制，解析了種間競爭和本地環(huán)境適應(yīng)在塑造物種表型多樣化中的相對作用，為理解物種的共存和表型潛在進(jìn)化過程提供了思路，有助于后續(xù)的保護(hù)生物學(xué)研究。該研究成果以“Unveiling the roles of interspecific competition and local adaptation in phenotypic differentiation of parapatric frogs”為題發(fā)表于國際動物學(xué)主流期刊Current Zoology（Huang Y, et al., 2020. DOI: 10.1093/cz/zoaa001）.
圖1. 相互作用的物種間發(fā)生性狀替換的可能場景圖示
圖2. 調(diào)查種群分布圖與性狀度量指標(biāo)示意圖
圖3. 同域與異域分布時性狀差異與變化趨勢