生態過程如何影響表型進化是生態學與進化生物學研究的關鍵與熱點問題之一。種間資源競爭與本地環境適應是同域分布物種表型分化的重要驅動因素。其中，近緣物種種間競爭一直被認為是同域分布物種表型多樣化的主要原因。早在1934年，Gause就通過實驗指出，如果兩個物種的資源需求完全重疊，則它們不能穩定共存，一個物種必然排斥另一物種。基于這些前期研究，Hardin（1960）提出了生態學中著名的競爭排斥原理，如果兩個物種要共同穩定生活，必然存在某種生態學差別（具有不同的生態位）。同域分布物種通過表型分化能減小種間競爭，進而使物種共存成為可能。已有較多實驗和理論研究揭示了同域分布物種表型性狀分化的模式。但存在種間競爭時，物種對非生物環境的局部適應如何影響表型性狀進化的研究卻仍較為匱乏。
在原有研究基礎上，研究生黃燕和汪曉意在胡軍華研究員與江建平研究員的指導下，以分布區在秦嶺中部地區部分重疊的隆肛蛙（Feirana quadranus）和太行隆肛蛙（F. taihangnica）為對象，結合形態特征和分子生物學鑒定結果，采集與整理了78個種群信息，基于27項性狀度量指標，揭示了種間競爭和本地環境適應在物種表型分化中的作用。研究發現，隆肛蛙的體型總體上比太行隆肛蛙大。從異域分布到同域分布，兩個物種頭體長趨異變化。兩物種在同域分布時頭體長的差異比在異域分布時的差異大。資源利用相關的特征（內蹠突長與寬、外掌突長等）在同域分布時趨異；與視覺相關的特征（眼徑、眼間距）在同域分布時差異小于異域分布時，即同域趨同。該研究揭示了生態過程對隆肛蛙屬近緣物種表型分化的作用：資源利用相關特征的同域趨異，其產生原因可能與種間競爭有關，而視覺相關特征的同域趨同則是對本地特定環境條件的適應。這些結果揭示了兩棲類近緣物種在同域分布中表型趨同和趨異變化過程及可能的影響機制，解析了種間競爭和本地環境適應在塑造物種表型多樣化中的相對作用，為理解物種的共存和表型潛在進化過程提供了思路，有助于后續的保護生物學研究。該研究成果以“Unveiling the roles of interspecific competition and local adaptation in phenotypic differentiation of parapatric frogs”為題發表于國際動物學主流期刊Current Zoology（Huang Y, et al., 2020. DOI: 10.1093/cz/zoaa001）.
圖1. 相互作用的物種間發生性狀替換的可能場景圖示
圖2. 調查種群分布圖與性狀度量指標示意圖
圖3. 同域與異域分布時性狀差異與變化趨勢