进化如何影响环境

胡椒蛾的故事是教科书般的进化故事。在工业革命期间，随着煤烟使英格兰城市附近的树皮变黑，白体胡椒蛾成为捕食者的显眼目标，其数量迅速减少。与此同时，原本罕见的黑体飞蛾在它们新近变暗的环境中茁壮成长并占据主导地位。

胡椒蛾成为环境变化如何推动物种进化的典型例子。但近年来，科学家们开始思考逆过程。是否存在物种进化驱动生态变化的反馈回路?现在，罗德岛大学的研究人员进行的一项新研究为这一现象提供了一些迄今为止最好的证据。

在《国家科学院院刊》上发表的一项研究中，研究人员表明，蜥蜴腿长的进化变化会对巴哈马小岛上的植被生长和蜘蛛种群产生重大影响。研究人员表示，这是第一次在自然环境中记录到这种戏剧性的进化对环境的影响。

“这里的想法是，除了环境通过进化塑造生物体的特征外，这些特征变化应该反馈并推动捕食者与猎物关系的变化以及物种之间的其他生态相互作用，”生物学教授 Jason Kolbe说。罗德岛大学的科学和该研究的资深作者之一。“我们真的需要了解这些动态是如何运作的，这样我们才能预测人口将如何持续存在，以及可能导致什么样的生态变化。”

在过去的 20 年里，Kolbe 和他的同事们一直在观察巴哈马群岛一系列小岛上变蜥蜴种群的进化动态。该链由大约 40 个岛屿组成，面积从几十米到几百米不等——小到研究人员可以密切关注生活在那里的蜥蜴。而且这些岛屿之间的距离足够远，以至于蜥蜴无法轻易地从一个岛屿跳到另一个岛屿，因此不同的种群可以相互隔离。

先前的研究表明，褐变色蜥能快速适应周围植被的特征。在灌木丛和树枝直径较小的栖息地，自然选择有利于腿较短的蜥蜴，这使得个体在逃避捕食者或追逐零食时能够更快地移动。相比之下，更瘦长的蜥蜴往往在树木和植物的枝条较粗的地方生活得更好。研究人员表明，这种肢体长度特征可以在棕色变色龙中快速进化——只需几代。

对于这项新研究，Kolbe 和他的团队想了解这种进化的肢长特征如何影响巴哈马小岛上的生态系统。这个想法是将短腿蜥蜴和长腿蜥蜴分开，然后寻找蜥蜴种群如何影响其岛屿家园生态的差异。

该团队配备了专门的蜥蜴缠斗装备——末端带有牙线制成的小套索的杆子——捕获了数百只棕色变色龙。然后他们测量了每只蜥蜴的腿长，保留四肢特别长或特别短的那些，其余的则放回野外。一旦他们有了不同的短肢和长肢蜥蜴种群，他们就会将每个种群释放到以前没有蜥蜴生活的岛屿上。

由于实验岛屿大部分被直径较小的植被覆盖，研究人员预计短腿蜥蜴会更好地适应这种环境，即机动性更强，能够更好地在树木和灌木丛中捕捉猎物。研究人员想要回答的问题是，是否可以检测到这些高效猎人的生态影响。

八个月后，研究人员再次检查这些岛屿，以寻找短腿和长腿种群栖息的岛屿之间的生态差异。事实证明，差异是巨大的。在有短腿蜥蜴的岛屿上，与长有瘦长蜥蜴的岛屿相比，蛛网蜘蛛(棕色无尾蜥的主要猎物)的数量减少了 41%。植物生长也存在显着差异。由于短腿蜥蜴更善于捕食昆虫食草动物，植物得以繁衍生息。研究人员发现，在有短腿蜥蜴的岛屿上，与有长腿蜥蜴的岛屿上的树木相比，梧桐树的枝条生长速度是后者的两倍。

Kolbe 说，这些结果有助于使生态学与进化之间的相互作用完整循环。

“这些发现有助于我们关闭反馈循环，”科尔贝说。“我们从之前的研究中知道生态因素会影响肢体长度，现在我们展示了这种进化变化对环境的相互关系。”

研究人员表示，了解进化与生态之间相互作用的全部范围将有助于预测环境结果——特别是当人类活动加速全球进化和生态变化的步伐时。