生物圈正以前所未有的速度在各个组织层次发生变革。污染物、生境破碎化、全球变暖、物种入侵及土地管理的变化正在诱发集合生态系统(metaecosystem)功能的重大变化,而这些变化可通过物理/化学环境的变化(温度、湿度、侵蚀等)、生境可用性的变化(生境丧失、生境破碎化和生境退化),以及生物多样性动态的变化(入侵物种、物种组成变化等)来实现。数千年来,生物体已进化出应对非生物和生物环境中时间与空间波动的有效策略,如局部适应、选择和表型可塑性。但是,这些策略都存在一定的局限性,特别是环境变化太快或变化太大,正如我们当前所处的世界。因此,在多数情况下,应对局部环境大规模改变的唯一机制便是离开,在更适宜的环境中定居,即扩散。 长期以来,扩散一直被认为是一个重要的生活史性状。扩散会随着生物和非生物环境中的任一变化做出响应,并深刻地改变了局部适应和种群遗传分化的潜力。扩散在集合种群(及集合群落和集合生态系统)动态、物种入侵、生境范围转移,以及保护生物学和种群管理等方面发挥重要作用。随着大多数生态系统正在经历的快速变化,人们对扩散的原因、后果、机制与过程重新燃起了兴趣。在过去的20年中,扩散和迁移的相关研究稳步增加,特别是在大约10年前,Dispersal、Dispersal Ecology这两本重要书籍的出版(Clobert et al., 2001; Bullock et al., 2002),其新颖的理论和实证进展证明了学者对这一课题的研究兴趣。尽管生物体这种特殊生活史性状的重要性已得到广泛认可,但就其在空间生态学中的总体重要性而言,目前还未得到充分的研究。这一事实产生主要有几个方面的原因:发生扩散所涉及的空间尺度往往难以覆盖;扩散是一种复杂的行为,它是遗传、形态、生理,有时还有行为因素与个体所在特定环境综合作用的结果(Benton et al., 2005; Clobert et al., 2009);扩散常与迁移相混淆(迁移通常是周期性运动),这种混淆被部分遗传学家进一步命名为扩散迁移。扩散大致是一个三阶段过程,包括离开当前生境、跨越(一定程度的非友好)基质,以及在新的生境定居。每个阶段的流程不同,并且每个阶段所需要的成本也不同(Bonte et al., 2011)。此外,离开的直接原因、跨越基质的路径和在新生境定居的标准具有强烈的相互作用,可能会创造出各式各样的潜在策略。由此可见,根据所考虑环境的变异类型,扩散对(种群和演化)动态的影响可能是复杂而多变的。本书主体内容共分为7篇,我们试图涵盖扩散研究中最热门的主题。第一篇论述了扩散过程中多种相互作用的原因。第二篇涉及性状的遗传结构。第三篇是扩散与其他生活史性状的关系,考虑了扩散与其他生活史性状的共变异,强调了扩散综合体的现实性。第四篇整合了近年来出现的基于运动的扩散核函数发展。第五篇指出了扩散对空间动态的重要性。由于生物圈正在经历前所未有的快速变化,最后两篇将重点放在这些变化的两个重要方面:全球变化(特别是气候变化)和生境破碎化。 每篇由5章组成:前2章回顾了近期的研究及相关的理论,介绍相关工作;后3章分别描述脊椎动物、无脊椎动物和植物的案例研究。在某些情况下,案例章是该篇的微综述,特别是经过充分研究的主题。唯一不符合这种结构的是“第二篇扩散遗传学”,这是因为目前还没有形成真正的理论,来解释、支撑扩散过程的遗传结构是如何进行演化的。