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重建种群动态历史需要仔细考虑世代时间文献来源主要内容

世代时间(G),通常定义为个体在群体中繁殖的平均年龄,是使用聚结模型重建种群历史的关键组成部分。在作者最近在CurrentBiology上的研究中,Robinson等人提出了这样一种重建方法,它对了解安第斯秃鹰(Vulturgryphus)、加利福尼亚秃鹰(Gymnogypscalifornianus)和红头美洲鹫(Cathartesaura)的历史种群规模具有重要意义。

然而,在这里,作者认为不正确的世代时间估计会挑战前人的结果,即现在极度濒危的加利福尼亚秃鹰曾经的数量超过了红头美洲鹫——目前是美洲最丰富和分布最广的秃鹰。Robinson等人使用G=10这一参数——不到真实值的一半,作者估计约为25年(表S1)。

这种更短的世代时间高估了对历史有效种群大小(Ne),并且对具有不同生活史的物种使用相同的G使得它们的相对比较存在误差。在这里,作者重新评估Robinson等人的研究结果以强调仔细估计G在重建种群动态历史中的重要性,特别是对于受保护的物种。

表S1

基于遗传的重建种群动态历史使用当代个体的遗传多样性模式以及估计的突变率来推断过去的Ne随着时间的推移。这些重建的突变率通常来自分类群之间的序列差异度和估计的分化时间,每年产生突变,然后转换为每代突变率。对于固定的每年突变率,增加G会线性降低Ne估计值,但不会影响估计Ne趋势的整体形状。因此,在比较物种之间过去的种群轨迹或绝对历史Ne为当前的保护决策提供信息时,错误设定G不利于解析科学问题。

尽管G很重要,但在用于重建种群动态历史时,通常不会仔细定义或估计G。有几种方法可以定义G,最常见的是祖先的平均生育年龄。在重建种群动态历史中,作者有时将G估计为首次繁殖年龄F或首次繁殖年龄的两倍,但作者找不到任何已发表的工作来验证这些经验规律,这些经验在具有不同物种的物种中并不可靠。对于单次繁殖物种,G只能等于第一次繁殖时的年龄,因此这种方法不适用于大多数脊椎动物。

对于鸟类,G与F的比值范围为1.1至6.7(X=2.5),新大陆秃鹫(Cathartidae)的比值范围为1.7至5.3(X=2.8)。G的直接估计依赖于特定年龄的繁殖和存活率,但G可以通过使用平均F和成年个体死亡率M或寿命L的历程来估计。尽管F、M和L的估计值经常无法获得,但最近发表的基于这些参数的实际或模型衍生估计值的分析报告了所有鸟类和哺乳动物的G。作者注意到,这些最近的分析依赖于当前的群体比率,其中在不考虑人类活动的影响下,生存率和G可能偏高。

Robinson等人将相同的G应用于三只秃鹫——安第斯秃鹰、加利福尼亚秃鹰和红头美洲鹫——突出了G=10的结果,但也分析了G=5和G=10的结果。Robinson等人证明即使G现在不同,但随着进化时间的推移,它应该是相同的。然而,秃鹰物种与红头美洲鹫的共同祖先大约处在在7到14MYA间,并且几乎可以肯定,在Robinson等人重建的时间间隔内,其种群比值排除了G的影响。加利福尼亚和安第斯秃鹰天生具有极低生殖率和死亡率,并且是最大和最长寿的鸟类之一,而火鸡秃鹫的重量小于秃鹰物种的25%,具有更高的生殖率和死亡率,并且寿命明显更短(表1)。

表1

因为Robinson等人的分析是基于估计的每年突变率,所以作者估计的Ne值与G成线性关系。在用更合理的G值(表1)重新调整后,估计的加利福尼亚秃鹰Ne从未超过红头美洲鹫。事实上,使用作者的G值,估计10,年前的红头美洲鹫Ne分别是安第斯秃鹰和加利福尼亚秃鹰的6倍和23倍,这与土耳其秃鹰更大的祖先范围和更广泛的生态位相一致。

加利福尼亚秃鹰遭受了严重的群体收缩和遗传瓶颈,并且无法获得数量下降之前的种群数量;因此,在建立保护目标时,通过重建种群动态历史来估计它们的历史Ne可能会提供有用的信息。不幸的是,通过将相同的G分配给这三个物种并假设它们具有相似的生活史,Robinson等人错误地得出结论,加利福尼亚秃鹰比0.2-万年前的红头美洲鹫数量更多,这种生态比较可能会改变保护目标。作者的重新调整表明,加利福尼亚秃鹰的数量从未超过红头美洲鹫,10,年前它们的数量可能小于红头美洲鹫的5%,以及是安第斯秃鹰的25%。

基于种群动态历史的重建分析,例如Robinson等人使用的马尔可夫合并方法,对于推断濒危物种的种群历史可能很有价值,但需要大量假设和参数估计,这些假设和参数估计可以直接和严重影响结果。作者在这里

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