气候变化将缩小新热带蛙类的系统发育特有性：关乎生物多样性保护的关键洞察

为探究气候变化对新热带蛙类生物多样性的影响，研究人员开展新热带蛙类物种丰富度（SR）、系统发育多样性（PD）和系统发育特有性（PE）受气候变化影响的研究，结果表明未来气候变化将改变其多样性，该研究对蛙类保护意义重大。

　　在地球生态系统中，两栖动物宛如生态平衡的微妙 “晴雨表”，而新热带地区的蛙类更是其中独特的存在。新热带地区蛙类种类繁多，约 3000 种两栖动物中 94% 为该地区特有。然而，如今它们却深陷多重危机。人类活动致使温室气体排放剧增，全球气候变暖，新热带蛙类生存的 “舒适圈” 不断被打破。与此同时，该地区还面临着森林砍伐、自然资源过度开发等严峻问题，这些因素相互交织，正迅速将众多蛙类物种推向灭绝边缘。

在此背景下，来自巴西圣克鲁斯州立大学（Programa de Pós-gradua??o em Ecologia e Conserva??o da Biodiversidade, Universidade Estadual de Santa Cruz）、美国德克萨斯大学奥斯汀分校（Department of Integrative Biology, College of Natural Sciences, The University of Texas, Austin）等机构的研究人员，决心深入探究气候变化对新热带蛙类多样性的影响。他们深知，仅关注物种数量的变化远远不够，生物多样性还蕴含着物种进化历史的关键信息，于是，一场聚焦于物种丰富度（Species Richness，SR）、系统发育多样性（Phylogenetic Diversity，PD）和系统发育特有性（Phylogenetic Endemism，PE）的研究就此展开。最终，研究成果发表在《Nature Communications》上，为蛙类保护带来了重要的启示。

研究人员运用了多种关键技术方法。首先，借助物种分布模型（SDMs），将全球生物多样性信息设施（GBIF）获取的蛙类分布数据与 WorldClim 数据库的生物气候变量相结合，以此预测蛙类在不同气候情景下的潜在分布。同时，利用系统发育树分析物种间的进化关系，进而计算出 SR、PD 和 PE 等多样性指标，通过这些方法深入剖析气候变化对新热带蛙类多样性的影响。

研究结果

1. 分布范围变化：通过模型预测，到 2050 年，在悲观气候情景下，42.20%（n=213）的物种分布范围预计会缩小，1.71%（n=9）的物种分布范围将完全消失，如 Aplastodiscus leucopygius、Boana microderma 等。同时，许多物种（n=304，57.79%）的分布范围预计会扩大，如 Megastomatohyla mixe、Incilius spiculatus 等。而且，分布范围缩小的物种所属谱系的平均进化历史与分布范围扩大的物种相似，但分布范围缩小的幅度显著大于扩大的幅度，并且当前分布范围大的物种未来分布范围下降幅度更高。
2. 物种丰富度模式：新热带蛙类目前有两个物种丰富度较高的区域，分别位于巴西东南部和南美洲西北部。不过，在乐观和悲观排放情景下，多个地区的物种丰富度预计会发生变化。圭亚那地盾、委内瑞拉东部、秘鲁东部和东北部等地区的物种丰富度预计会大幅下降，而墨西哥南部、哥斯达黎加、厄瓜多尔中部等地区的物种丰富度预计会增加。
3. 系统发育多样性模式：当前拥有高 PD 的区域与高 SR 的区域重合，未来 PD 的空间分布也与预测的 2050 年高 SR 区域一致。圭亚那地盾、墨西哥北部、阿根廷中部和北部等地区的 PD 预计会显著下降，而与 SR 增加区域相同的地区，PD 预计会增加。此外，不同地区 PD 与 SR 的相对高低关系在当前和未来有所不同。
4. 系统发育特有性模式：目前 PE 集中在圭亚那地盾、巴西东南部、安第斯山脉北部等地区。气候变化预计会使 PE 的空间模式发生变化，大部分地区的 PE 值预计会大幅下降，如圭亚那地盾、墨西哥南部等。不过，哥伦比亚西北部和东南部、哥斯达黎加东南部以及巴西南部的一个小区域的 PE 值预计会增加。
5. 多样性指标关系：PD 和 SR 在当前和未来都呈现出很强的相关性，但这种关系在空间上存在差异。PE 与 SR 的关系较弱，存在一些 PE 高但 SR 不高的区域，如加勒比群岛。研究还确定了一些对保护系统发育成分具有重要意义的区域，如巴西东南部和北部、巴拉圭南部等。

研究结论与讨论
这项研究明确表明，未来气候变化将显著改变新热带蛙类的 SR、PD 和 PE，使蛙类群落的空间分布更加聚集。部分物种分布范围的缩小甚至消失，可能导致生态系统的失衡，功能和遗传多样性丧失。一些被国际自然保护联盟（IUCN）列为濒危的物种，加上气候变化的影响，生存更加艰难，如小丑蛙（genus Atelopus），迫切需要针对性的保护措施。那些目前被列为 “无危” 但分布范围预计缩小的物种，也警示着非濒危物种的保护状况可能迅速改变。

研究还发现，新热带蛙类的 SR 和 PD 目前主要集中在两个区域，这与该地区复杂的生物地理历史有关。而气候变化预计会改变这些多样性模式，热带物种对气候变化更为敏感，降水等气候变量对蟾蜍的分布范围变化起着重要作用。

此外，一些高 PE 区域并非高 SR 或高 PD 区域，如加勒比群岛，地理隔离是这些区域成为特有性中心的重要因素。研究预测的一些蛙类多样性可能被忽视的区域，为保护决策提供了新的视角，综合考虑多种多样性指标的保护方法更为科学合理。

不过，研究也存在一定的不确定性，如数据观测和建模假设等方面。但总体而言，该研究为新热带蛙类的保护提供了重要依据，强调了在保护规划中考虑系统发育信息的重要性，为未来的保护工作指明了方向，有助于更好地保护蛙类的进化历史，应对气候变化带来的挑战。