气候变化和人类活动的双重胁迫正在导致野生动物种群数量持续衰退，这一现象已构成紧迫的全球性生物多样性危机。基于基因组学的大数据分析，尤其是通过利用成对序列马尔可夫溯祖模型（PSMC）模拟历史有效种群大小（N_e），进而评估物种的进化潜力与长期生存能力的方法已成为解析历史种群波动的研究范式，在保护生物学领域具有重要的理论价值与实践意义。

晚更新世以大型动物灭绝为特征，深刻重塑了生物多样性格局，陆生脊椎动物经历了剧烈的种群衰退和全球性灭绝，但是由于气候避难所的存在和物种生活史特征的差异，不同脊椎动物类群在此地质时期的种群变化模式并非完全一致。目前在基因组学层面，仍然缺少对晚更新世全球陆生脊椎动物种群历史的系统性评估。空间上，由于地理效应和区域气候变异性的影响，全球范围内的种群波动应该呈现差异性特征。但相关地理格局研究仍匮乏，因此，综合绘制全球陆生脊椎动物N_e空间分布图谱，进而探究晚更新世期间潜在的纬度梯度效应，具有重要的科学价值。气候变化和人类活动被认为是晚更新世物种灭绝的主要驱动因素，但二者对所有陆生脊椎动物种群波动的综合地理异质性影响仍需深入探究。

为解决上述科学问题，中国科学院动物研究所魏辅文团队重建了527种现存陆生脊椎动物在晚更新世的种群历史，并估算其潜在适宜分布区，首次在宏观遗传学尺度上揭示了晚更新世冰期旋回中陆生脊椎动物群体历史的全球时空分布格局。研究重点考察了物种特性（扩散能力、所属类群等）、非生物因素（如年均温、年降水量等）和人类干扰对塑造种群历史动态的作用。

这项基于全基因组数据的陆生脊椎动物种群动态模拟研究揭示了在末次间冰期（LIG）至末次冰盛期（LGM）期间，所有陆生脊椎动物类群都经历了种群衰退过程。而LGM之后，类群之间呈现出明显的分化趋势：鸟类和两栖类种群开始扩张，而哺乳类和爬行类则持续衰退。在倒数第二次冰期期间，除鸟类种群保持相对稳定外，哺乳类、爬行类和两栖类均表现出种群衰退特征。这一现象反映了不同脊椎动物类群因其特有的生物学属性差异，对冰期气候变化的响应模式产生了显著分异（图1）。

另一方面，该研究通过模拟晚更新世时期物种的适宜栖息地分布，创新性地评估了全球N_e的时空变化格局，首次提出并利用SES-N_e指标量化N_e热点区域的动态演变规律。研究结果表明，N_e热点区域呈现出明显的空间迁移特征：从新热带区逐渐转移至非洲热带区，最终迁移至古北区。并且所有生物地理区系的N_e在末次盛冰期均达到最低值，这一现象可能与当时极端的气候条件密切相关。进一步分析发现，部分N_e热点区域与已知的冰期避难所和现代生物多样性热点地区存在显著的空间重叠（图2）。这一重要发现不仅验证了基因组学方法在识别冰期避难所方面的有效性，同时也为深入理解物种分布格局的历史演变过程及其驱动机制提供了强有力的研究工具。

最后，研究揭示了气候因素与人类活动对N_e影响的时空差异性。研究表明，气候相关因素对N_e具有长期而持续的影响，这一发现支持了气候变化在物种演化过程中的重要作用。相比之下，人类干扰对N_e的影响可能主要局限于更新世？全新世过渡时期的特定区域，其影响范围和时间尺度相对有限。这一结果为晚更新世期间气候变迁和人类活动共同驱动物种灭绝的假说提供了新的基因组学证据，同时也强调了不同驱动因子在生物多样性演变过程中的差异性作用。

综上，该研究通过对陆生脊椎动物基因组和分布数据的模拟分析，首次在全球尺度上评估了晚更新世陆生脊椎动物的种群历史，并创新性地量化了SES-N_e的时空格局以及影响因素，该研究成果以“Global spatiotemporal patterns of demographic fluctuations in terrestrial vertebrates during the Late Pleistocene”为题于2025年5月24日在Science Advances期刊发表。中国科学院动物研究所博士研究生李梓田、助理研究员樊惠中和中国科学院成都生物研究所副研究员廖梓延为共同第一作者，中国科学院动物研究所魏辅文为通讯作者。该研究得到了国家科技部重点研发项目（2023YFF1304800）、国家自然科学基金（31821001、32201424）、江西省自然科学基金重大项目（20233ACB209001）的联合资助。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq3938

图1 晚更新世陆生脊椎动物种群动态

图2 晚更新世全球哺乳动物标准化有效种群大小热点的空间分布格局