1. 研究背景

岛屿因其面积较小、隔离度高以及气候温和等特点，成为研究生态学、生物地理学和演化生物学的理想场所。岛屿上的物种在体型、大脑容量以及飞行能力等方面与大陆物种有明显差异，这些独特特征被统称为岛屿综合征。该综合征涵盖了中等化的体型、特殊的运动模式、较大的脑容量以及较弱的飞行能力等方面，并且多数特征与能量代谢密切相关。例如，较大的大脑需要持续稳定的能量供给，这提高了生物的能量需求；而较弱的飞行能力则减少了运动时的能量消耗，降低了机体的代谢成本。因此，岛屿物种的代谢特征可能会经历一系列可预测的适应性演化。

生态策略包括生活史、饮食和栖息地宽度等，在脊椎动物中显示出了极其丰富的多样性。物种可以利用这些策略来适应不断变化的环境，并维持有效的种群大小。一个物种所采用的生态策略，尤其是生活史策略，决定了物种能够承受其所面临的威胁的程度，可能会影响其对灭绝的脆弱性。鉴于此，2013年英国生态学协会在其公布的百大基础生态学问题中，特别列出了“生活史权衡的生理基础是什么（What are the physiological bases of life-history trade-offs?）”这一困扰生态学家几十年的难题。能量代谢通常被认为与生活史平行演化，共同塑造了生命的节奏。因此，代谢可能作为塑造生活史策略的关键组成部分，并共同影响岛屿动物的适应性演化。

通常情况下，岛屿环境的食物资源较为稀缺，种间竞争和捕食压力相对较低，因此动物可能会演化出更为缓慢的生活史策略和较低的能量消耗特征。尽管在某些现存的岛屿蜥蜴和已灭绝的岛屿物种中观察到了缓慢的生活史策略，但岛屿物种普遍向缓慢生活节奏演化的现象仍然存在争议。此外，变温动物往往比恒温动物的生活节奏更慢，食物资源短缺更易导致恒温动物的代谢率降低和种群规模缩小，从而增加其灭绝风险。因此，在一些小型岛屿上，恒温动物常常会被变温动物所替代。然而，岛屿脊椎动物的代谢与生活史之间的进化权衡以及这些权衡对灭绝脆弱性的影响，至今仍未被充分理解。 

2. 研究结果

该研究构建了2813种四足脊椎动物的代谢数据库，包括695种变温动物和2118种恒温动物，利用系统发育与演化路径分析等方法揭示了岛屿鸟类和哺乳动物向慢生活节奏的代谢策略的趋同演化。岛屿恒温动物演化出了更慢的代谢率和更长的世代时间，而岛屿变温动物中并未观察到类似的代谢策略。值得注意的是，这种慢生活节奏的趋同代谢特征加剧了岛屿特有物种在面对入侵物种和其他人为威胁时的灭绝风险，提示生理性状在物种生存与灭绝中扮演重要角色。

该研究结果对于理解与岛屿综合症相关的生理适应以及针对不同代谢模式的动物类群制定保护策略具有重要意义。同时，该研究也解答了“生活史权衡的生理基础是什么（What are the physiological bases of life-history trade-offs?）”这一重要的生态与演化生物学难题。

3. 研究团队及资助

该研究以“Convergent evolution toward a slow pace of life predisposes insular endotherms to anthropogenic extinctions”为题在2024年7月12日发表于Science Advances杂志。四川农业大学熊鹰博士、德国莱布尼茨进化与生物多样性研究所Roberto Rozzi博士与四川农业大学本科生张一舟为本文第一作者，熊鹰博士与中国科学院动物研究所雷富民研究员为共同通讯作者。此外，西藏农牧学院范丽卿副教授、川农大生命科学学院肖洪涛博士、姚永芳副教授、徐怀亮教授、曾宪垠教授与姜延志教授、陕西省动物研究所赵吉东博士、河北师范大学李东明教授、海南师范大学刘景博士等参与了部分工作。该研究获得了国家自然科学基金青年项目与四川农业大学人才引进项目等经费的资助。

4. 参考文献

(1) Rozzi, R., Lomolino, M. V., van der Geer, A. A., Silvestro, D., Lyons, S. K., Bover, P., ... & Chase, J. M. (2023). Dwarfism and gigantism drive human-mediated extinctions on islands. Science, 379(6636), 1054-1059.

(2) Sutherland, W. J., Freckleton, R. P., Godfray, H. C. J., Beissinger, S. R., Benton, T., Cameron, D. D., ... & Wiegand, T. (2013). Identification of 100 fundamental ecological questions. Journal of ecology, 101(1), 58-67.

(3) Spatz, D. R., Zilliacus, K. M., Holmes, N. D., Butchart, S. H., Genovesi, P., Ceballos, G., ... & Croll, D. A. (2017). Globally threatened vertebrates on islands with invasive species. Science advances, 3(10), e1603080.

(4) Healy, K., Ezard, T. H., Jones, O. R., Salguero-Gómez, R., & Buckley, Y. M. (2019). Animal life history is shaped by the pace of life and the distribution of age-specific mortality and reproduction. Nature ecology & evolution, 3(8), 1217-1224.