跳鼠科系统进化、谱系地理结构与环境变化的关系

跳鼠科（Dipodidae）是北半球的代表和广布类群，具有丰富的种类和漫长的演化历史。跳鼠科的生境多样化程度较高，涵盖了森林、草原，荒漠、半荒漠等多种类型，并因适应相异的环境而采取不同的生存策略，分化出了不同的生态型。跳鼠科对干旱和湿润环境不同方向的适应性进化，特别是干旱类群的高度分化与特化伴随着北半球干旱、荒漠环境形成，与历史环境演变具有良好的协同关系。对跳鼠科系统进化、动物地理和对荒漠适应性特征的研究可为全球气候变化研究提供重要的基础信息。本项目拟综合运用几何形态学、分子系统学、生物信息学、谱系地理学、古生态学研究方法, 对跳鼠科从种间系统发育关系到种下不同地理种群的遗传结构，从时间到空间，从宏观进化到微观进化进行大尺度、多层次的系统研究，全面而深入的探讨跳鼠科进化历史、地理种群分化、分布格局形成的历史过程及其与地质历史事件气候、环境变化之间的关系。

物种分布格局的形成以及形态分化一直是生物演化研究的主要问题。作为广布于北半球的古老物种之一，跳鼠科（Dipodidae）漫长的演化历史、显著的形态分化、生态位的异质性以及系统发育关系上的单系性，使之在研究以气候和环境变化为背景的分布格局的形成、物种分化以及形态演化方面具有明显的优势。本论文以跳鼠科的主要类群为研究对象，从分布格局的变迁和形态演化两方面对现生类群的分布特点和形态多样化进行了解释。.(1) 我们通过对不同地质历史阶段的化石记录以及现生种的分布进行了比较分析，结果显示，现今跳鼠科分布格局的形成受到了物种扩散和生境变化的共同作用，蹶鼠类、林跳鼠类和荒漠跳鼠类经历了不同的分布格局的变迁。一方面，白令海峡（北美洲－亚洲）和图尔盖海峡（欧洲－亚洲）是影响跳鼠扩散并限制其分布范围的主要因素；另一方面，生境的改变使跳鼠科的属级多样性在不同的地质历史阶段呈现出不同的水平。.(2) 我们基于光受体间类视色素结合蛋白基因（IRBP）构建了系统发育树，并采用化石标定法，在BEAST软件中运算得到主要节点的时间推断，进一步佐证了跳鼠科在重要地质历史阶段的分化，并与化石记录基本吻合。跳鼠科的演化历史可以追溯到晚始新世（约35.3 Ma），晚渐新世至早中新世是跳鼠科发生显著分化的阶段（23.15 Ma–18.72 Ma）。中中新世至晚中新世，荒漠跳鼠类中的三趾跳鼠类和五趾跳鼠类开始分化，分别可追溯至11.15 Ma和8.15 Ma，而在晚中新世之后主要进行属级和种级水平的分化。林跳鼠类（包括现生北美林跳鼠和四川林跳鼠）的共同祖先可追溯至晚中新世早期（约10.62 Ma），但晚于该类群最早的化石记录。.(3) 分子系统发育关系除了用于分化时间的推断，还可以通过比较生物学的方法探讨不同的形态性状在系统发育信号水平上的差异。利用几何形态学分析、系统发育信号检验和祖先性状重建的方法，我们发现，不同的形态性状（体长、后足体长比、头骨的背面和腹面）表现出有差异的系统发育信号，表明较强的选择压力会对性状的系统发育信号表现造成干扰。