近日,浙江师范大学生命科学学院张加勇教授团队在动物学顶级期刊《Zoological Research》(中科院一区TOP,IF=5.6)以封面论文的形式发表题为“Environmental factors and biotic interactions mutually shaped the heterogeneity of deep-time diversification in predatory insect groups”的研究论文,系统揭示了多个捕食性昆虫类群的深时宏观演化规律,并探究了其演化异质性的潜在驱动因素。


生物多样性的时空动态是宏观演化生物学的核心议题。经典的“Court Jester”假说强调非生物环境(如气候、构造运动)的主导作用,而“Red Queen”假说则聚焦于生物间相互作用(如竞争、捕食)的驱动效应。然而,现有研究多集中于植食性昆虫或特定类群,对于捕食性昆虫这一占据多重营养级、具有复杂捕食策略的类群,其深时演化动态是否遵循统一的模式?环境因子与生物互作在其中扮演何种角色?这些问题尚缺乏大尺度、多类群的整合性证据。
本研究构建了涵盖7个主要捕食性昆虫类群(蜻蜓目、食虫虻科、胡蜂科、螳螂目、猎蝽科、脉翅目、步甲科)的综合化石数据集。研究发现,捕食性昆虫整体及各功能群均表现出显著的时间依赖性生灭过程,但不同类群的分化轨迹存在高度异质。而MBD分析(多元生灭分析)与SEM因果推断一致表明,植物群落的重组,特别是被子植物的辐射演化,是驱动捕食性昆虫多样化的核心生物因子。被子植物多样性与捕食性昆虫的物种形成率呈显著正相关,与灭绝率呈显著负相关。尽管捕食者不直接取食植物,但被子植物的繁盛通过支持植食性昆虫(猎物)的多样化,产生了自下而上的级联效应。同时,复杂的植被结构为掠食者提供了多样的微生境与伪装背景,降低了其被捕食风险。在非生物因子的间接作用中,大气CO2与O2浓度与大陆破碎化未显示出对分化率的直接效应,其影响主要通过改变植被群落结构间接实现。利用MCDD模型(多类群多样性依赖模型)分析揭示了负向生物相互作用在塑造捕食性昆虫演化格局中的主导作用。类群内密度依赖:食虫虻、胡蜂、螳螂及猎蝽均表现出显著的类群内多样性依赖,即随着类群多样性增加,物种形成率显著下降,暗示种内竞争或同类相食限制了进一步分化。研究发现显著的不对称演化压制效应,活跃的“空中猎手”(蜻蜓目、食虫虻科)对行动相对受限的“植被关联型”类群(螳螂目、猎蝽科)产生显著的负向影响。例如,蜻蜓目新物种的形成显著抑制了螳螂目和胡蜂科的物种形成率。这种压制可能源于对共同猎物资源的激烈竞争。

本研究突破了单一因子驱动的简化视角,提出了“环境-生物”协同驱动模型。该研究不仅填补了捕食性昆虫深时宏观演化研究的空白,也为理解当前全球变化背景下,复杂食物网中顶级无脊椎消费者的多样性维持机制提供了重要的古生物学依据。
浙江师范大学为该论文的第一单位与唯一通讯单位。生命科学学院马越博士为第一作者兼共同通讯作者,张加勇教授为通讯作者,硕士生张文宁、俞丹娜副教授与加拿大卡尔顿大学Kenneth Storey教授参与本研究。英国牛津大学Corentin Jouault研究员对论文提供了重要建议与帮助。本研究得到浙江省自然科学基金的资助。



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