蜘蛛（蛛形纲）的最大奔跑速度的进化生物力学

背景：最大奔跑速度是一项核心性能性状，将形态、生理和行为与适应度联系起来。它既受物理能力和生态选择的塑造，也可能受到祖先谱系的约束。为考察这些力量如何在宏观进化时间尺度上相互作用，我们在一个物种极其多样化的节肢动物类群——蜘蛛（Araneae）——中开展了一项异速生长研究。 结果：基于来自现生139个蜘蛛科中64个科、共258个物种的奔跑性能数据，我们结合系统发育比较方法与生物力学建模，解析了体型、祖先谱系、足部形态、生态类群及偏好运动朝向的影响。最大奔跑速度在不同体质量之间以及体质量相近的物种之间均表现出显著差异。通过采用一个近期的生物力学模型对体质量进行校正，我们表明，体型特异性的性能具有强烈的系统发育信号，并且高性能奔跑者最早演化于较为衍生的后纺亚目（Araneomorphae）。在同时控制体型和共同祖先谱系后，较强的奔跑性能与相对更长的足相关，并在较小程度上与生态类群相关，但与足的细长程度或对倒置运动相较于直立运动的偏好无关。 结论：因此，奔跑性能的宏观进化格局不仅反映了体型大小的变异，也反映了体型特异性的足部形态、生态分化和系统发育历史。我们希望本研究有助于推动形式化进化生物力学的发展——这一研究框架旨在通过明确整合大尺度比较数据、博物学知识以及源自第一性原理的定量模型，来解释生物多样性格局。

背景：最大奔跑速度是一项核心的运动表现性状，将形态、生理和行为与适合度联系起来。它既受物理能力和生态选择的塑造，也可能受到祖先谱系的约束。为考察这些力量如何在宏观进化时间尺度上相互作用，我们在一个物种极其多样的节肢动物类群——蜘蛛目（Araneae）中开展了一项异速生长研究。

结果：基于来自现生139个蜘蛛科中64个科、共258个物种的奔跑表现数据，我们整合了系统发育比较方法与生物力学建模，以解析体型大小、祖先谱系、足部形态、生态行会以及偏好运动朝向的影响。最大奔跑速度在不同体重之间以及体重相近的物种之间均表现出显著差异。通过采用一个近期的生物力学模型来控制体重效应，我们表明，特定体型下的运动表现具有强烈的系统发育信号，并且高表现奔跑者最早演化于较晚衍生的后纺亚目（Araneomorphae）。在同时控制体型大小和共同祖先谱系之后，优异的奔跑表现与相对更长的足相关，并在较小程度上与生态行会相关，但与足的细长程度或对倒置与直立运动的偏好无关。

结论：因此，奔跑表现的宏观进化格局不仅反映了体型大小的变异，也反映了体型特异性的足部形态、生态分化和系统发育历史。我们希望本研究有助于推动形式化进化生物力学的发展——这一研究方向旨在通过明确整合大尺度比较数据、博物学以及基于第一性原理推导的定量模型，来解释生物多样性的格局。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.11.731532v1?rss=1

🏷️ 蜘蛛 奔跑速度 进化生物力学 系统发育比较 足部形态