預測物種分佈範圍變化適應性和族群復原力的理論

 (https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2604510123)

 物種生態位和分佈範圍邊緣變化的原因不僅是一個基礎性的理論問題，而且直接影響我們如何評估自然族群在當前和未來環境中的適應能力。然而，儘管迫切需要能夠預測氣候加速變化時期進化和生態響應的理論，但當前生態進化理論的假設仍然具有局限性，其預測忽略了生態和進化力量之間的重要相互作用。在本研究中，我針對不斷變化的環境中適應的極限，提供了可量化且可檢驗的預測，這些極限源自於選擇、遺傳漂變和族群動態之間的回饋。這種生態演化回饋形成了一個臨界點，一旦超過這個臨界點，適應就會失敗，因為遺傳漂變會壓倒選擇，物種的分佈範圍會從邊緣收縮或突然破碎——即使是在環境緩慢變化的情況下也是如此。這個「擴張閾值」由三個參數決定：兩個參數量化了空間和時間變異性對族群適應性的影響，一個參數則反映了遺傳漂變的影響：即有限族群中局部遺傳多樣性在世代間的降低。在「鄰域規模」較小的族群中，遺傳漂變作用顯著。增加擴散，例如透過輔助遷移，可以擴大鄰域規模，從而抵消遺傳漂變導致的遺傳變異損失。這增強了適應潛力，並有助於在不斷變化的環境中進行進化拯救。相反，一旦超過擴張閾值，局部遺傳變異就會耗竭，增加滅絕機率。該理論對物種的分佈範圍和生態位動態提供了超越標準生態位模型的普遍預測，突顯了生態演化相互作用的根本性影響。