气候因子和人类活动对两栖及哺乳动物不同遗传多样性指标的影响

doi:10.17520/biods.2025022

生物多样性

气候因子和人类活动对两栖及哺乳动物不同遗传多样性指标的影响

范平^1,2, 温知新², 宋刚^2*

1. 陕西中医药大学基础医学院，咸阳，712046；2. 中国科学院动物研究所，北京，100101

收稿日期:2025-01-13 修回日期:2025-04-24 接受日期:2025-06-03
通讯作者: 宋刚
基金资助:
国家自然科学基金项目(32400417); 海南热带雨林保护研究基金项目(ZDYF2023RDYL01); 海南国家公园研究院项目(KY-24ZK02); 雅鲁藏布江流域典型大中型哺乳动物分布数量、活动规律的动态监测项目(54000022T000000071200)

The effect of climatic factors and anthropogenic activities on different genetic diversity indicators of amphibians and mammals

Ping Fan^1,2, Zhixin Wen², Gang Song^2*

1 College of Basic Medicine, Shaanxi University of Chinese Medicine, Xianyang 712046

2 Institute of Zoology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101

Received:2025-01-13 Revised:2025-04-24 Accepted:2025-06-03
Contact: Gang Song

摘要/Abstract

摘要： 气候变化与人类活动已成为威胁全球生物多样性的首要因素。遗传多样性作为生物多样性的核心组成部分，在物种适应环境变化的过程中发挥关键作用。作为陆生脊椎动物的两大类群，两栖动物和哺乳动物在演化背景、生理功能、生态行为等方面有明显不同，尤其是体温调节和活动能力方面的显著差异使得两栖动物较哺乳动物对气候变化及人类活动更为敏感，但我们尚不清楚这些差异是否会导致不同的遗传多样性水平响应模式。同时，单倍型多样性和核苷酸多样性作为量化遗传多样性重要指标，二者对气候与人类活动的响应模式的异同也值得探究。本研究以两栖动物和哺乳动物为研究对象，选取细胞色素氧化酶亚基I（COI）基因片段，探讨气候因子与人类活动对两个脊椎动物类群单倍型多样性和核苷酸多样性的影响。结果表明，两栖动物与哺乳动物的整体核苷酸多样性（D=0.230， P < 0.01）和单倍型多样性（D=0.211， P < 0.05）均存在显著差异。气候因子和人类影响因子对两栖动物和哺乳动物核苷酸多样性和单倍型多样性的影响呈现出不同的模式。对于两栖动物的单倍型多样性而言，降水季节性范围与其呈显著正相关（SPR； β=0.467， P < 0.05），而年均温范围则与其呈显著负相关（ATR； β=−0.223， P < 0.05），同时人类影响因子与核苷酸多样性呈显著正相关（HII； β=0.035， P < 0.05）；对于哺乳动物的单倍型多样性而言，人类影响因子与其呈显著负相关（HII； β=-0.018， P < 0.05），而年均温则与核苷酸多样性呈显著正相关（AT； β=0.002， P < 0.05）。上述结果揭示了遗传多样性响应气候和人类活动影响的复杂性，我们建议应综合不同多样性指标探讨遗传多样性分布格局及其驱动因素。未来研究需针对不同动物类群，深入探究人类活动和气候因子对遗传多样性的影响机制，以制定更具针对性的生物多样性保护策略。

关键词: 气候, 人类活动, 遗传多样性, 两栖动物, 哺乳动物

Abstract

Aims: Climatic change and anthropogenic activities have become the principal threats to global biodiversity. Genetic diversity, a fundamental component of biodiversity, is integral to species' adaptation to environmental changes. Amphibians and mammals have distinct differences in evolutionary history, physiological functions, and ecological behaviors. Notably, their contrasting thermoregulatory capacities and mobility render amphibians may be more susceptible to climate change and human activities than mammals. However, it remains uncertain whether these differences result in divergent patterns of genetic diversity. Haplotype diversity and nucleotide diversity are the critical metrics in assessing genetic diversity, yet their respective responses to climatic and anthropogenic influences need to be further investigated.

Methods: This study concentrates on amphibians and mammals, employing the cytochrome c oxidase subunit I (COI) gene fragment to investigate the impacts of climatic factors and human activities on haplotype diversity and nucleotide diversity of these two vertebrate groups.

Results: We found a substantial difference in overall nucleotide diversity (D=0.230, P < 0.01) and haplotype diversity (D=0.211, P < 0.05) between amphibians and mammals. Distinct patterns were record on that how climatic and anthropogenic factors influenced nucleotide and haplotype diversity between the two groups. For amphibians, haplotype diversity was positively correlated with precipitation seasonality range (SPR; β=0.467, P < 0.05), while it was negatively correlated with the annual temperature range (ATR; β=−0.223, P < 0.05). Furthermore, the Human Influence Index (HII) showed a positive correlation with amphibian nucleotide diversity (HII; β=0.035, P < 0.05). Conversely, in mammals, HII was negatively correlated with haplotype diversity (HII; β=-0.018, P < 0.05), whereas the annual temperature exhibited a positive correlation with nucleotide diversity (AT; β=0.002, P < 0.05).

Conclusion: Our results underscore the complexity of genetic diversity responses to climatic and anthropogenic influences. We advocate for the integration of multiple metrics to investigate the distribution patterns of genetic diversity and their driving factors. Future research should further explore the mechanisms through which human activities and climatic factors impact genetic diversity across various animal groups, aiming to develop more targeted biodiversity conservation strategies.

Key words: Climate, Anthropogenic activities, Genetic Diversity, Amphibians, Mammals

范平, 温知新, 宋刚. 气候因子和人类活动对两栖及哺乳动物不同遗传多样性指标的影响. 生物多样性, DOI: 10.17520/biods.2025022.

Ping Fan, Zhixin Wen, Gang Song. The effect of climatic factors and anthropogenic activities on different genetic diversity indicators of amphibians and mammals. Biodiversity Science, DOI: 10.17520/biods.2025022.

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[1]	顾婧婧, 刘宜卓, 苏杨. 基层地方政府在完成《昆蒙框架》中的作用和难点: 基于《联合国气候变化框架公约》任务的比较[J]. 生物多样性, 2025, 33(3): 24585-.
[2]	李华亮, 张明军, 张熙斌, 谭荣, 李诗川, 冯尔辉, 林雪云, 陈珉, 颜文博, 曾治高. 海南东寨港国家级自然保护区两栖类群落组成及影响因素[J]. 生物多样性, 2025, 33(2): 24350-.
[3]	王嘉陈, 徐汤俊, 许唯, 张高季, 尤艺瑾, 阮宏华, 刘宏毅. 城市景观格局对大蚰蜒种群遗传结构的影响[J]. 生物多样性, 2025, 33(1): 24251-.
[4]	卢佳玉, 石小亿, 多立安, 王天明, 李治霖. 基于红外相机技术的天津城市地栖哺乳动物昼夜活动节律评价[J]. 生物多样性, 2024, 32(8): 23369-.
[5]	吴琪, 张晓青, 杨雨婷, 周艺博, 马毅, 许大明, 斯幸峰, 王健. 浙江钱江源-百山祖国家公园庆元片区叶附生苔多样性及其时空变化[J]. 生物多样性, 2024, 32(4): 24010-.
[6]	曹可欣, 王敬雯, 郑国, 武鹏峰, 李英滨, 崔淑艳. 降水格局改变及氮沉降对北方典型草原土壤线虫多样性的影响[J]. 生物多样性, 2024, 32(3): 23491-.
[7]	钟超, 廖亚琴, 刘伟杰, 隋昊志, 陈清华. 广东沿海海草床的现状、面临的威胁与保护建议[J]. 生物多样性, 2024, 32(2): 23201-.
[8]	何智荣, 吴思雨, 时莹莹, 王雨婷, 江艺欣, 张春娜, 赵娜, 王苏盆. 壶菌感染对两栖动物种群影响的研究现状与挑战[J]. 生物多样性, 2024, 32(2): 23274-.
[9]	杜聪聪, 冯学宇, 陈志林. 桥头堡效应中气候生态位差异的缩小促进了红火蚁的入侵[J]. 生物多样性, 2024, 32(11): 24276-.
[10]	原雪姣, 张渊媛, 张衍亮, 胡璐祎, 桑卫国, 杨峥, 陈颀. 基于飞机草历史分布数据拟合的物种分布模型及其预测能力[J]. 生物多样性, 2024, 32(11): 24288-.
[11]	李庆多, 栗冬梅. 全球蝙蝠巴尔通体流行状况分析[J]. 生物多样性, 2023, 31(9): 23166-.
[12]	冯晨, 张洁, 黄宏文. 统筹植物就地保护与迁地保护的解决方案: 植物并地保护(parallel situ conservation)[J]. 生物多样性, 2023, 31(9): 23184-.
[13]	齐海玲, 樊鹏振, 王跃华, 刘杰. 中国北方六省区胡桃的遗传多样性和群体结构[J]. 生物多样性, 2023, 31(8): 23120-.
[14]	冯莉. 国际法视野下生物多样性和气候变化的协同治理[J]. 生物多样性, 2023, 31(7): 23110-.
[15]	董庆栋, 陈超男, 李艳红, 赵体侠, 孙梓欣, 张哲, 朱连奇. 基于NPP和人类扰动指数评估河南伏牛山地区国家级自然保护区群保护成效与溢出/泄漏效应[J]. 生物多样性, 2023, 31(5): 22503-.