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研究发现进化过程在多个层面上起作用以塑造整个社区

长期以来,进化论一直认为自然选择在很大程度上取决于个人的水平。最近在《生态,进化与系统学年度评论》上发表的北亚利桑那大学研究人员的发现表明,选择也可以在多个层面上发生,以塑造整个社区。这种多层次的选择源于关键物种的相互作用,这些关键物种级联以改变群落和生态系统。

例如,要弄清成千上万个相互作用物种居住的复杂森林社区的演变,对于理解构成地球生命的基本原理至关重要。基于遗传的性状,例如树木的化学成分和叶面潮红或芽集,通常会驱动这些社区中物种之间的相互作用。这些类型的复杂交互需要比单独选择更为复杂的概念框架。

“我们的发现对于理解进化过程非常重要,特别是在当前因气候变化而导致的快速环境变化时期,”生物学主要负责人的摄政教授汤姆•惠特姆说。“如我们的发现表明,如果选择是在社区一级进行的,那么人为引起的气候变化将消除整个社区,这尤其令人不安,因为它将对整个生态系统产生影响。”

作者对复杂的自然系统进行了研究,以显示社区进化的过程。例如,耐旱的松树松树支持一组与耐旱的松树树不同的土壤真菌。在2002年有记录的干旱之前,耐旱树木占主导地位,但是这些树木及其相关真菌的死亡率是耐旱树木的三倍。

这次选择事件将松果松及其真菌群落的组成大大转变为耐旱基因型,从而导致了社区一级的选择。这种类型的快速社区进化与在多个级别上进行选择以在面对气候变化时建立一个更具弹性的社区相一致。

NAU生物科学系教授Stephen Shuster说:“重要的研究前沿将是量化社区成员之间的遗传变异和结构,以准确了解复杂系统如何响应变化而进化。” “不幸的是,而且幸运的是,在前所未有的环境变化时期,大规模的死亡,入侵物种的统治以及其他改变正在发生,为实时评估社区演变提供了理想的机会。”

生物科学教授杰拉德·艾伦说:“最终,了解社区和生态系统的发展方式对于缓解全球变化至关重要。” “如果社区中的物种之间只有松散的联系,那么丧失一个物种可能不会造成重大后果,但是如果社区成员一起进化,那么必须将它们作为一个互动单位进行保存。”

合著者,博士后希拉里·库珀说:“我们的发现不仅可以用来更好地理解社区的发展方式,而且可以为今后的修复工作提供重要的见解。” “对于具有复杂的基于遗传学联系的自然系统,如亚利桑那州的河岸栖息地,恢复项目应使用源自同一地点的物种,因为它们一起进化,当作为适应单位种植时表现最佳。”

NAU研究人员是社区遗传学领域的领导者,该领域旨在了解影响整个社区进化的基于遗传的相互作用。

“通过这项研究,Whitham教授和合作者为理解社区内部复杂的相互作用,并为最终的缓解策略提供了重要的贡献。这项工作在《年度评论》上发表,这是同行评议的顶级期刊,反映了北亚利桑那大学的这个团队”,研究副总裁大卫·舒尔茨(David Schultz)说。“ NAU继续扩大研究的范围和影响,特别是在我们生物学,林业和生态科学的核心优势内,这项工作显然是这些核心优势和我们杰出的研究人员的成功。”

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