生物多樣性的威脅因素及對(duì)全球變化的響應(yīng)

物種瀕危與適應(yīng)

近年來，我國(guó)已經(jīng)利用基因組學(xué)方法開展了許多針對(duì)瀕危物種遺傳多樣性、瀕危歷史和原因、生存和適應(yīng)策略的研究。許多瀕危物種種群數(shù)量和遺傳多樣性都非常低，容易導(dǎo)致這些種群的衰退，凸顯保護(hù)瀕危物種遺傳多樣性的緊迫性。相比之下，瀕危的大熊貓、藏羚羊、中華小熊貓仍具有較高水平的遺傳多樣性，表明這些種群仍具有較好的環(huán)境適應(yīng)性。基于這些研究工作，我國(guó)學(xué)者最近提出了?2?個(gè)新的保護(hù)生物學(xué)分支學(xué)科——保護(hù)演化生物學(xué)和保護(hù)宏基因組學(xué)。

利用基因組信息，可以了解物種瀕危的過程和驅(qū)動(dòng)因素，從而更有效地保護(hù)野生動(dòng)物。例如，根據(jù)基因組數(shù)據(jù)，可以把大熊貓的進(jìn)化歷史追溯到?800?萬年前，包括?2?次種群擴(kuò)張、2?次種群瓶頸和?2?次分化，而更新世的氣候變化和近期的人類活動(dòng)是大熊貓種群波動(dòng)和分化的主要驅(qū)動(dòng)力。金絲猴和中華小熊貓表現(xiàn)出與大熊貓相似的歷史種群波動(dòng)模式，這意味著更新世的氣候變化與近期人類活動(dòng)可能以類似的方式影響一些同域分布的動(dòng)物。同時(shí)，更新世期間分布較窄的黔金絲猴、滇金絲猴、緬甸金絲猴和喜馬拉雅小熊貓的種群數(shù)量持續(xù)降低，凸顯出保護(hù)這些物種遺傳多樣性的緊迫性。盡管瀕危植物的種群動(dòng)態(tài)與瀕危哺乳動(dòng)物類似，但它們種群擴(kuò)張和收縮的具體時(shí)間有所不同。了解氣候變化對(duì)物種的不同影響，并結(jié)合性狀數(shù)據(jù)理解瀕危機(jī)制，可以使管理策略更有效，從而減輕未來氣候變化對(duì)物種多樣性的影響。

全基因組研究為了解瀕危物種適應(yīng)策略的機(jī)制提供了新的視角。在歷史環(huán)境變化中幸存下來的物種通常進(jìn)化出了適應(yīng)性策略以應(yīng)對(duì)生存挑戰(zhàn)。例如，大熊貓和?2?個(gè)小熊貓物種之間的比較基因組學(xué)研究揭示了形態(tài)趨同和生理趨同的遺傳機(jī)制。DUOX2?基因的假基因化可能是大熊貓低能量代謝的遺傳機(jī)制。此外，腸道菌群也可能在瀕危物種的生存和適應(yīng)中發(fā)揮重要作用。腸道菌群的宏基因組學(xué)分析確定了重要的細(xì)菌和消化酶，它們可幫助消化大熊貓竹食和金絲猴葉食中的纖維素和半纖維素。腸道菌群還有助于其他物種適應(yīng)青藏高原的極端環(huán)境。

生物多樣性對(duì)全球變化的響應(yīng)

物種可以通過地理分布范圍、物候、行為和生理可塑性的變化及適應(yīng)性進(jìn)化，應(yīng)對(duì)全球變化。我國(guó)較大的緯度梯度和海拔梯度為研究物種分布范圍變化提供了極好的平臺(tái)。例如，研究表明，過去?1?個(gè)世紀(jì)的氣候變暖促進(jìn)了青藏高原高山樹線的上移。我國(guó)植物廣布種和狹域種對(duì)人類活動(dòng)的響應(yīng)不同，即人類活動(dòng)縮小了狹域種的分布范圍，卻擴(kuò)大了廣布種的分布范圍。 

我國(guó)的植物、昆蟲和兩棲動(dòng)物在過去的半個(gè)世紀(jì)中均發(fā)生了物候變化。樹木年輪數(shù)據(jù)顯示，隨著氣候變暖，青藏高原樹木的生長(zhǎng)季正在延長(zhǎng)，包括生長(zhǎng)季開始的提前與結(jié)束的延后。相反，高原草甸和草原植被的研究表明，盡管暖春使生長(zhǎng)季開始提前，但暖冬也導(dǎo)致滿足低溫需求的時(shí)間延后，從而最終導(dǎo)致春季物候推遲。

物種還可以通過行為和生理的可塑性及快速的適應(yīng)性進(jìn)化來應(yīng)對(duì)氣候變化。例如，即使是早期的海龜胚胎也可以在卵內(nèi)移動(dòng)，以適應(yīng)卵內(nèi)小范圍的熱量不均勻分布。這種體溫調(diào)節(jié)行為在爬行動(dòng)物和鳥類中也廣泛存在。胚胎還可以調(diào)整其生理機(jī)能，以減少不利熱條件的影響。此外，入侵性海洋被膜動(dòng)物——海鞘可以通過?DNA?甲基化修飾快速適應(yīng)環(huán)境變化。