Biological Reviews:古地中海变迁重塑水生动物多样性分布格局

        古地中海(Tethys,又称特提斯海)在6500万年前横贯欧亚大陆的南部地区,连通了大西洋和太平洋,青藏高原也被古地中海所覆盖。4000万年前印度板块、非洲板块与欧亚的碰撞形成了阿尔卑斯-喜马拉雅造山带,标志着古地中海的海退,1500万年前阿拉伯板块与欧亚大陆的碰撞导致古地中海的闭合,到550万前盐度危机促使古地中海最终消失。如今,古地中海残迹自阿尔卑斯山、扎格罗斯山、青藏高原至中南半岛,涵盖了地中海盆地、高加索地区、喜马拉雅山区和印度-西太平洋群岛等地区。

        古地中海变迁重塑了现代海洋生物分布格局。本研究整理分析了软体动物、甲壳动物、涡虫、苔藓虫和鱼等水生动物的化石及现生分布资料,提出古地中海变迁历史中的三次重要隔离分化事件。其中6500年前大西洋的变宽阻断了大西洋东、西两岸的生物交流,1500万年前古地中海闭合导致地中海和印度-太平洋生物隔离分化,300万年前巴拿马地峡的形成促使东太平洋和西大西洋姐妹种的独立演化。古地中海分解为今天的东太平洋、西大西洋、东大西洋、地中海和印度-西太平洋5大生物区域。板块运动极大地扩大了印度-西太平洋地区的浅海生境,促进生物多样性中心从古地中海西部(现在的东太平洋和地中海盆地)转移到印度-西太平洋地区。

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图1 古地中海闭合促进地中海和印度-西太平洋区鱼、软体动物、甲壳动物和苔藓虫的隔离分化

        古地中海海退为欧亚大陆生物多样性分化提供了生态机遇。古地中海海退扩大了欧亚大陆淡水生境,为海洋动物向淡水生境转移提供了新的生态机遇,促进欧亚大陆淡水生物生物多样性的快速增加。本研究重点讨论了甲壳动物钩虾和鱼类从海洋到淡水不同演化模式:钩虾从海洋到淡水为古老的、单一起源,并占扩张到欧亚大陆内陆;而鱼类等为近期的、多次从海洋到淡水的演化,只占据了陆地边缘。

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图2 古地中海海退促进海洋动物不同的登陆模式

        古地中海是中国动物区系的源头之一。李枢强研究组围绕古地中海变迁和青藏高原隆升等地质事件开展了水生和陆生动物多样性起源研究,证实中国淡水钩虾的古地中海起源,相关研究成果于2011年发表在PNAS;对于蜘蛛的研究发现古地中海海退和青藏高原露出海面后,新呈现的大片陆地为蜘蛛的起源与分化提供了生态机遇。

        该项研究系统阐述了古地中海变迁重塑了现代海洋和欧亚大陆淡水生物分布格局,揭示了全球生物多样性中心从大西洋-地中海地区向印度-西太平洋地区的转移,并最终解释了中国水生生物物种多样性的起源。相关文章以“Tethyan changes shaped aquatic diversification”为题发表于Biological Reviews期刊上。

        侯仲娥研究员为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金委优秀青年基金项目(31422048)和重点项目(31530067)以及东南亚生物多样性项目(Y4ZK111B01)等的资助。