摘要：其实，这正是自然界中的一种特殊进化过程。岛屿孤立性给了物种一个相对封闭的环境，物种在这里被迫面对独特的挑战，而这些挑战推动着它们通过不断进化来适应环境。这样的过程被称为“适应性辐射”。那么，岛屿的孤立性是如何影响物种的进化的，这个过程又是如何在自然界中发挥作用

本文来源于“海洋与湿地”（OceanWetlands）：

作者 | 王芊佳

©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

本文约5200字，阅读约11分钟

想象一下，如果你生活在一个与世隔绝的小岛上，那里没有任何外界的干扰，你的生活会是怎样的？在这样一个孤立的环境中，物种们会经历什么样的变化呢？

其实，这正是自然界中的一种特殊进化过程。岛屿孤立性给了物种一个相对封闭的环境，物种在这里被迫面对独特的挑战，而这些挑战推动着它们通过不断进化来适应环境。这样的过程被称为“适应性辐射”。那么，岛屿的孤立性是如何影响物种的进化的，这个过程又是如何在自然界中发挥作用的呢？这个问题，是笔者的同事最近赴也门开展岛屿生物多样性调查之后，引发笔者思考的一个问题，故而写了这篇小文。

▲科科斯岛（Cocos Island），全称可可斯岛国家公园（Isla del Coco National Park），是位于东太平洋哥斯达黎加西南约550公里处的一座火山岛，1997年被联合国教科文组织列为世界自然遗产。该岛面积仅24平方公里，却是全球最重要的海洋生物多样性热点之一。科科斯岛周边海域因洋流交汇形成独特的生态系统，滋养着300多种鱼类（包括双髻鲨、丝鲨、鲸鲨等大型迁徙物种）、600多种软体动物，以及密集的珊瑚礁和巨型海藻森林。岛上还保留着原始热带雨林，拥有100多种特有植物和濒危鸟类（如可可斯岛鹪鹩）。因与世隔绝，达尔文曾称其为“自然实验室”上图是潜水所摄。©赵宇 | 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

岛屿孤立性，可以被看作是为物种提供了一个特殊的“进化实验室”。

为什么这么说呢？当物种进入岛屿后，由于地理上的隔离，它们与外界的交流变得非常有限。换句话说，岛屿上的物种不能和大陆上的物种相互交配，那么，也无法从外界获取新的基因资源了。因此，这些物种的“基因池”开始逐渐变得独特，它们的进化轨迹也开始与其他地方的物种渐渐地变得相差甚远。在这种隔离的环境中，物种不得不不断适应岛屿特有的气候、土壤和资源条件，这就为它们提供了独特的进化机会。

▲也门索科特拉岛海岸。©熊昱彤 | 也门索科特拉岛屿生物多样性调查

更有意思的是，岛屿的环境通常与大陆有很大的不同。岛屿上的气候可能非常干旱、潮湿，或者是非常寒冷，岛屿的生态环境往往面临着比大陆更严酷的挑战。而这些挑战，迫使岛屿上的物种经历了一种叫做“适应性辐射”（adaptive radiation）的过程。

简单来说，“适应性辐射”就是物种在新的环境中通过不断变化，逐渐演化出不同的形态和功能，以适应这些独特的环境条件。

你可以想象一下，一个物种在一个岛屿上面临的干旱环境，可能会迫使它进化出更强的水分储存能力；而在另一个湿润的环境中，物种则可能会发展出能够适应潮湿的特性。随着时间的推移，物种的适应性逐渐发生变化，甚至演化成了多个不同的种、或者亚种。

上图：卢恩迪岛（Lundy Island）是英格兰西南部的布里斯托尔海峡中的一个火山岛，有丰富的野生动植物物种。摄影：Kong ©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

那么，为什么岛屿上的物种能如此快速地进化呢？这里有几个原因。

最重要的原因是，岛屿的隔离性提供了一个封闭的环境，让物种不受外界干扰。这样的隔离，使得岛屿上的物种在遗传上跟其他地方的物种分开，慢慢地它们的基因结构开始发生变化。长时间的隔离，让物种逐渐失去了跟大陆物种的基因交流机会，形成了独特的基因库。这种基因的独立演化，促使物种逐渐适应岛屿的特殊环境，甚至形成新的品种。

通常岛屿的资源也是有限的，岛上的物种必须以有限的资源生存下去。所以，为了生存，这些物种不得不优化自己的资源利用方式。比如说，一些物种可能会进化出能够更高效地利用食物、水源的能力，或者通过改变形态来适应资源的限制。岛屿上的资源竞争相对较少，物种之间的互动也不像大陆上那么复杂，这让物种能够在某些方面更快地找到最合适的生存方式。

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再者，岛屿上极端的环境条件，也会加剧了物种的适应性进化。岛屿的气候可能非常干旱、寒冷或者湿润，物种必须通过变异来适应这些特殊的气候条件。在这样严苛的环境下，那些能够在极端条件下生存的个体，往往会存活下来并繁衍后代。随着时间的推移，这些适应性强的特征逐渐在物种中普及，形成了新的生物群体。

在这样的环境下，物种不仅要面对气候和资源的压力，还要适应岛屿上特有的地理环境。比如说，一些岛屿的土壤质量较差，水源不足，而其他岛屿则可能面临着过多的降水；这些不同的环境条件，就促使物种不断地调整自己、以便能在岛屿的特定生态条件下生存下来。通过长期的进化，物种的形态和行为逐渐发生变化，最终演变成一个全新的品种或亚种。

应了那句话：物竞天择，适者生存。

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上图：第28届联合国气候变化大会会议现场的一个poster。摄影：爱德华多·摩纳哥（Edoardo Monaco）博士。©绿会融媒·海洋与湿地

一个非常典型的例子就是沙漠玫瑰（Adenium obesum）在索科特拉岛上的进化。这种植物原产于非洲和阿拉伯地区，能在干旱的环境中生长。而在索科特拉岛，沙漠玫瑰经过长期的进化，逐渐形成了一个特殊的亚种——Adenium obesum subsp. socotranum。这一亚种的沙漠玫瑰与其他地方的沙漠玫瑰在形态、花色、甚至生长习性上都有所不同。由于岛屿的气候非常干旱、土壤又贫瘠，沙漠玫瑰不得不在这些极端的条件下进行进化。它的根系变得更加强大、跟个水桶似的（参见熊昱彤老师分享的视频），可以更好地吸收和储存水分；而它的叶片则经过适应，变得更能抵抗干旱的环境。

▲也门索科特拉岛上的“沙漠玫瑰”（瓶子树）开花。©熊昱彤 | 也门索科特拉岛屿生物多样性调查

▲尽管索科特拉岛位于地球的一个相对孤立的地方，位于阿拉伯半岛的东南沿海，距大陆有一定的距离，但它的生物多样性却异常丰富，成为了许多独特物种的栖息地。事实上，在地球上，许多岛屿的孤立性为物种提供了特殊的进化条件。在漫长的地质历史中，物种在与大陆隔离的环境中经历了适应性辐射（adaptive radiation）。索科特拉岛的特殊地理位置和独特的气候条件促使了不同物种的进化和分化。上图是也门索科特拉岛在地球上的位置。图源：GoogleEarth

这种演化过程，其实就是“适应性辐射”的典型例子——沙漠玫瑰不断适应岛屿上的特殊环境，就逐渐形成了与原种不同的特征。随着时间的流逝，岛屿上的沙漠玫瑰不仅在外观上发生了变化、还在生理上适应了当地的干旱环境，形成了一个独特的亚种。这种通过适应性辐射形成的新物种，正是岛屿孤立性+资源限制共同作用的结果。

▲上图：加拉帕戈斯群岛上发现的14种雀类中的4种。这些雀类被认为是经历了一次适应性辐射演化而来，其喙的形状呈现多样化，从而能够利用不同的食物来源。这四种雀类分别是大地雀 (Geospiza magnirostris)、中地雀 (Geospiza fortis)、小树雀 (Geospiza parvula，现分类为小地树雀 Camarhynchus parvulus) 以及小莺雀 (Certhidea olivacea)。这幅由约翰·古尔德（John Gould，1804年9月14日~1881年2月3日）绘制的插图，出自查尔斯·达尔文于1845年出版的《贝格尔号航海记》中的相关研究，这些雀类，又被称为达尔文雀或加拉帕戈斯雀，是达尔文进化论的重要证据之一。图源：公域

另外一个经典的例子，就是加拉帕戈斯岛上的达尔文雀（进化论的经典案例啊！）。这些雀鸟的种群在岛屿之间分布非常广泛，每个岛屿的生态环境略有不同，比如食物种类、栖息地等。由于这些岛屿相互隔离，每个岛屿上的雀鸟都要根据所在岛上的具体条件作出适应。例如，有的岛屿上食物以坚硬的种子为主，这些地方的达尔文雀就演化出了坚硬而粗大的喙，以便能够轻松地啄开种子；而在其他食物丰富的岛屿上，鸟儿们的喙则较小，适应了不同的食物资源。正是由于这种适应，达尔文雀群体便形成了不同的种类和喙形，展现了适应性辐射的典型特征。

▲上图：海鬣蜥（Amblyrhynchus cristatus）是加拉帕戈斯群岛特有的冷血爬行动物，也是世界上唯一一种适应海洋生活的蜥蜴。它们以海藻为食，通常在海边岩石上晒太阳来维持体温。海鬣蜥能潜入水中长达30分钟，以锋利的爪子攀附礁石采食藻类，但气候变化正威胁它们的生存。©赵宇 潜水摄影| 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

类似的情况，也发生在澳大利亚的袋鼠身上。袋鼠是澳大利亚的标志性动物，而在澳洲这个孤立的大陆上，袋鼠种类繁多，体型差异明显。澳大利亚的内陆地区非常干旱，因此生活在这儿的袋鼠通常体型较小，这样能够更好地减少水分流失，适应极端的气候条件。相比之下，生活在湿润地区的袋鼠体型较大，这有助于它们在更为宽广的空间中生存和觅食。袋鼠种群在这个大自然“实验室”中，根据栖息地的不同，演化出各自不同的形态特征。

▲奇异鸟（Kiwi）是新西兰特有的、不会飞行的珍稀鸟类，属于平胸鸟类中体型最小的一种。它们拥有独特的生理特征，如几乎不可见的退化翅膀、不成比例的大卵以及利用长喙末端鼻孔探测猎物的能力。已知的有五种奇异鸟，分布范围各不相同，其中四种目前被列为易危物种，一种为近危物种。目前，它们生存的最大威胁是入侵哺乳动物捕食者的捕食。上面的这张照片拍摄于芒格atautari山，图中是一只雄性北岛褐奇异鸟（Apteryx mantelli），名为“Te Tuatahi a nui”。图片记录了2007年初发生的一件具有重要意义的事件：当时五岁的“Te Tuatahi a nui”佩戴的追踪器显示它正在孵化一枚卵，这在该生态保护区尚属首次。北岛褐奇异鸟的育雏方式独特，由雌鸟产卵，而雄鸟则承担长达85天的孵化责任。图源：atautari生态岛信托基金会

新西兰的奇异鸟，也是一个非常有趣的例子。我们知道，新西兰地处偏远，周围也没什么大型的掠食者，这使得奇异鸟进化出了许多独特的特征。最显著的就是它们不能飞行。奇异鸟的体型小而笨重，适应了在地面上生活。由于没有天敌，奇异鸟演化出了不需要飞行的生活方式，而是通过夜间活动和地面栖息来避开潜在的危险。这个物种的演化，也正是岛屿孤立性的一个体现，它们在与外界隔离的环境中找到了适合自己的生存方式。不过如今，这类岛国的生物多样性丧失的问题也非常令人头疼。因为它们在漫长的进化史中，没有机会学会应对这些新型的猎食者、或者威胁因素。

▲马达加斯加的狐猴，可以说是这个岛上最具代表性的“本地明星”。这些毛茸茸的小家伙只在马达加斯加才看得到，是岛上独有的灵长类动物。上图是马达加斯加的狐猴。图源：#马达加斯加大危机 项目

再来看看马达加斯加岛上的狐猴。马达加斯加岛是一个非常孤立的地方，这里有着许多独特的物种。狐猴就是其中之一。岛屿的隔离使得狐猴群体经历了适应性辐射，演化出了多种不同的物种。不同的狐猴适应了岛屿上不同的栖息环境和食物来源，有的以果实为主食，而另一些则以昆虫为主食。每种狐猴根据环境的不同，发展出了不同的特征。这些差异不仅体现在食物选择上，还有体型、毛发和行为等方面。

▲上图是夏威夷茂宜岛哈雷阿卡拉火山上的一种银剑菊（Argyroxiphium sandwicense macrocephalum）。银剑菊所属的Argyroxiphium属及其近缘属，都被认为是从北美洲的共同祖先进化而来，它们的长距离传播到夏威夷后，在缺乏激烈竞争和天敌的环境下，特别是哈雷阿卡拉火山独特的高海拔、火山灰土壤和极端气候条件下，朝着独特的方向进化，最终形成了仅在夏威夷可见的特有物种。这种演化，充分体现了“适应性辐射”的强大力量。摄影：Caterpillar （CC BY-SA 3.0）

还有就是夏威夷的许多物种，也比较有意思，一些独特的物种是世界上其他地方找不到的。比如说，夏威夷群岛由于其孤立性，成千上万种蝴蝶在这里繁衍生息。由于不同岛屿上的花朵种类、气候条件和生态环境有所不同，蝴蝶们也在这里经历了适应性辐射。它们的形态、颜色和习性也随之发生了显著变化。有的蝴蝶根据岛屿的花朵特征，进化出了特定的翅膀形状，适应了最佳的授粉方式；而有的蝴蝶，则通过颜色“伪装”来迷惑捕食者，以提高生存机会。

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由此，我们可以更清楚地理解岛屿孤立性对物种进化的影响。岛屿的孤立环境，为物种提供了一个封闭的进化空间，物种在这里经历了长期的进化，逐渐形成了独特的适应性特征。适应性辐射的过程，不仅让物种在岛屿上找到了新的生存方式，也让岛屿成为了生物多样性的重要源泉。岛屿上的物种，正是在这样的进化过程中，逐渐形成了各自独特的生态角色和生物特征。这一切，都是自然界赋予物种的一份珍贵礼物，让它们在孤立的岛屿上，找到了属于自己的生存之道。

（注：1.本文仅代表资讯，不代表平台观点。欢迎留言、讨论。2.通常物种的拉丁学名一般以斜体显示；但是因本平台的文章被拷贝到外部平台时经常出现斜体内容自动丢失的情况，故而未作斜体设置。特此说明。）

文 | 王芊佳

编辑 | Linda Wong

审核 | 熊昱彤

排版 | 绿叶

引

用

本

文

王芊佳.岛屿隔离是“进化加速器”？.海洋与湿地.2025-04-13

植物科学·海洋与湿地

OceanWetlands

©摄影：Linda Wong | 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

【参考资料】

S, Al-Fathima, and Urfi Fatmi. 2024. “Evaluation of Different Adenium (Adenium Arabicum) Hybrids Performance for seed Germination and Seedling Growth under Prayagraj Agro-Climatic Conditions”. International Journal of Plant & Soil Sience 36 (7):1092-97.

Alanazi K M, Ali M A, Kim S Y, et al. The cp genome characterization of Adenium obesum: Gene content, repeat organization and phylogeny[J]. Saudi Journal of Biological Sciences, 2021, 28(7): 3768-3775. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1319562X21002205

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