東西問丨侯仲娥:為何說天山是世界冷水性生物的起源地?
中新社烏魯木齊4月18日電 題:為何說天山是世界冷水性生物的起源地?
——專訪中國科學院動物研究所研究員侯仲娥
作者 茍繼鵬
第三次新疆綜合科學考察階段性成果此前公布,其中一項重要成果是在額爾齊斯河(以下簡稱“額河”)流域發(fā)現(xiàn)鉤蝦新種。研究證明鉤蝦起源于天山,也證明天山及其周邊地區(qū)是世界冷水性生物起源地。
調查組是怎樣發(fā)現(xiàn)鉤蝦新物種的?鉤蝦如何走出天山起源地?天山是世界冷水性生物起源地如何證明?中國科學院動物研究所研究員侯仲娥近日接受中新社“東西問”獨家專訪,對此進行解答。
現(xiàn)將訪談實錄摘要如下:
中新社記者:鉤蝦有何獨特之處?您和團隊是怎樣在額河流域發(fā)現(xiàn)鉤蝦新物種的?
侯仲娥:鉤蝦廣泛分布在溪流和湖泊中,營底棲生活,是重要的環(huán)境指示生物。鉤蝦靠鰓瓣呼吸,對水體中含氧量和化學組成要求較高,對環(huán)境變化非常敏感,一旦水質有變,將很快導致鉤蝦死亡。
2022年第三次新疆綜合科學考察額河流域生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性調查項目,對額河流域開展了系統(tǒng)調查采樣,詳細測量每個采樣點的基礎水文指標和鉤蝦等水生生物多樣性數(shù)據(jù),共收集到鉤蝦等2000余號標本。
通過科學考察和歷史資料分析,我們發(fā)現(xiàn)了額河流域特有的鉤蝦新物種,將之命名為“和布克賽鉤蝦”;還摸清了新疆各流域鉤蝦的物種組成和分布特征,構建了鉤蝦資源庫和分子信息庫,發(fā)現(xiàn)額河流域蘊藏著豐富的冷水性生物多樣性,新物種有待進一步探索。
中新社記者:如何證明天山是世界冷水性生物的起源地?這對全球生物多樣性研究有何價值?
侯仲娥:鉤蝦是高山湖泊中的優(yōu)勢類群,廣泛分布在青藏高原和天山地帶的高山湖泊中,這類鉤蝦統(tǒng)稱湖泊鉤蝦。我們基于全球567個鉤蝦的分子數(shù)據(jù)和3180個分布數(shù)據(jù),整合應用生物地理學和生態(tài)位模擬等方法,發(fā)現(xiàn)湖泊鉤蝦從天山起源后,沿著三條線路演化擴張:向西至阿爾卑斯山,向南至青藏高原,向東到達東亞北部并沿著白令陸橋到達落基山脈的高山湖泊,并拓殖到環(huán)北寒帶冰川湖中。鉤蝦走出起源地天山后,分化速率加快。
鉤蝦是感知氣候變化的重要水生生物,研究其物種多樣性分布格局,對深入了解氣候演化和動物對氣候變化的響應機制有重要意義,為開展生物多樣性調查和預測氣候變化背景下,喜冷生物的響應機制提供了理論依據(jù),也為冷水資源保護提供了科學依據(jù)。
科學界認為,全球氣候變暖將驅使物種分布向極地延伸,并遷移到高海拔地區(qū);氣候變冷將驅使物種向赤道方向和低海拔地區(qū)移動。鉤蝦作為喜冷生物的典型代表,在氣候變冷的過程中沿著北寒帶擴散,對全球溫度變化的適應模式與上述觀點不同。這種應對氣候變化的新擴散模式,反映出氣候變化和生物多樣性的關系還有很多未解之謎。
中新社記者:鉤蝦是如何走出天山起源地的?呈現(xiàn)怎樣的分布規(guī)律?
侯仲娥:年均溫是決定鉤蝦分布的關鍵因素,適生分布區(qū)在氣候較冷的時期(末次冰盛期,LGM)比氣候溫暖時期(中全新世,Mid-Holocene)大;未來氣候變暖(2070年)可能導致其在歐洲、東亞和天山分布區(qū)縮小,而在青藏高原的分布區(qū)向高海拔高緯度擴張。
此次野外調查研究發(fā)現(xiàn),高山湖泊是冷水性鉤蝦全球遷移擴展的通道,更新世氣候變冷形成大量高山湖泊或冰川湖,驅動鉤蝦多次從天山拓殖到全球高山湖泊以及環(huán)北寒帶冰川湖泊中,該研究定義這種新的分化方式為“出芽式分化”。研究還發(fā)現(xiàn),未來氣候變暖將導致鉤蝦局限在更高海拔更高緯度,造成遺傳多樣性降低。
中新社記者:東西橫跨四國的天山,在全球生物多樣性保護方面有何重要地位?第三次新疆綜合科學考察在生物多樣性保護方面還有哪些重要成果?
侯仲娥:天山是干旱區(qū)中的巨大水塔,是眾多河流湖泊的發(fā)源地,孕育了豐富的水生生物多樣性。天山是許多喜冷動物的起源地,由于水生動物遷移受到水系連通性的限制,分布區(qū)較窄,易受氣候環(huán)境變化影響,需要加大對溪流、湖泊等生態(tài)環(huán)境的保護。
“新疆天山”具有顯著的生物多樣性,是中亞山地殘遺物種、眾多珍稀瀕危物種、特有物種的重要棲息地,突出代表了這一區(qū)域,由暖濕植物區(qū)系,逐步被現(xiàn)代旱生的地中海植物區(qū)系取代的生物進化過程。第三次新疆科考階段性成果,支撐新疆生態(tài)屏障建設和生物多樣性保護取得新進展,還在天山野果林區(qū)發(fā)現(xiàn)2個蘚類植物新種、39個寄生性天敵昆蟲中國新記錄種。(完)
受訪者簡介:
侯仲娥,中國科學院動物研究所研究員,甲殼動物生物地理學研究組組長。從事鉤蝦分類與系統(tǒng)學、生物地理學以及系統(tǒng)基因組學等研究,發(fā)現(xiàn)鉤蝦4新屬102新種。在Global Change Biology、PNAS、Biological Reviews、Molecular Ecology、Journal of Biogeography、Cladistics等發(fā)表論文80余篇,研究成果被引1100次。