生命科学学院江海声教授团队揭示贝格曼法则在全球内温动物中的适用性

来源: news.scnu.edu.cn

近日，全球变化生态学领域顶级期刊《Global Change Biology》（IF2022 = 11.6）在线发表了我校生科院江海声教授团队的研究论文“A global assessment of Bergmann’s rule in mammals and birds”（图1）。论文基于全球16,189种内温动物的体重及其分布纬度的关系，证明了贝格曼法则具有普遍性，并揭示了贝格曼法则在不同动物类群的适用性受到物种体型大小、营养级、迁徙、冬眠、栖息地和气候带等生物和地理因素的影响。

生态地理法则(ecogeographical rules)描述了生物性状和生活史与地理分布、环境气候之间存在的联系。1847年，德国生物学家卡尔·贝格曼(Carl C. Bergmann)发现，同一种类的内温动物的体型由赤道到两极呈现变大的趋势，例如生活于北极地区的北极熊比其他地区的熊类体型更大，这一生物地理现象被称为贝格曼法则。他认为体型较大的物种的表面积与体积比较低，因此具有更好的保温效率。贝格曼法则的解释机制引起广泛的争论，吸引了众多科学家们在不同地理区、对不同类群进行了广泛的研究和报道。然而，迄今尚未有研究基于全球所有内温动物对贝格曼法则的适用性进行全面评估；特别是，生物和地理因素如何影响不同动物类群遵循贝格曼法则的强度等问题至今尚不清晰。

该研究基于全球16,187种内温动物(包括5,422种哺乳类和10,765种鸟类)的数据，首先运用贝叶斯系统发育广义线性混合模型，发现所有内温动物物种间体重-纬度相关性的后验平均斜率显著为正，体重-温度相关性的后验平均斜率显著为负，支持了贝格曼法则在内温动物中具有普遍的适用性（图2）。随后通过比较内温动物不同的目之间体重-纬度相关性的斜率，证明了不同类群遵循贝格曼法则的强度存在差异。最后，评估了一系列的生物和地理因素如何影响体重-纬度相关性，发现贝格曼法则是否适用于特定的类群，不仅取决于它们的生物学特征，还取决于其所处的气候条件（图3）。由于高纬度和体型较大的物种更显著符合贝格曼法则，在全球变暖背景下，尤其是高纬度地区的气候变暖速率更快的情况下，预期这些物种将面临更大的小型化压力。另一方面，体型的纬度变化还会受到物种迁徙、冬眠等行为策略的调节，这表明体型变小并不一定是内温动物应对全球变暖的普遍现象。它们也可能通过采取特定的行为策略或改变地理分布来适应不断变化的气候环境。该研究通过整合物种分布、功能性状和系统发育等信息，基于贝叶斯系统发育比较的框架，验证了贝格曼法则在全球内温动物的适用性，为经典的生态地理法则在全球尺度上的评估提供了新的思路。

华南师范大学生命科学学院是该论文的唯一通讯单位，何杰坤副研究员为论文第一作者，江海声教授和何杰坤副研究员为论文通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金和广州市科技计划项目的资助。

论文链接：

Jiekun He*, Jiahao Tu, Jiehua Yu, Haisheng Jiang*. A global assessment of Bergmann’s rule in mammals and birds, Global Change Biology, https://doi.org/10.1111/gcb.16860