自然选择的原因是什么,40多年前,范瓦伦提出了红皇后假说,该假说强调在驱动自然选择的过程中,除去非生物环境的影响外,生物环境本身也能驱动着长期和宏观的进化。面对不断进化的敌人,生物自身也必须不断进化才能长久地生存下去。红皇后动力学及相关研究进一步地发展了红皇后假说,它定义了生物协同进化中的三种模式,波动模式、军备竞赛模式及循环模式。该理论认为,想要理解是何种力量推动了各物种之间的相互作用及进化过程,就需要一个比红皇后假说更加系统的框架,于是进一步地提出了应将相关研究分为对抗性相互作用与竞争性相互作用,以分别研究其中的动力学过程。本研究利用上海市淡水湖泊中常见的两种枝角类浮游动物角突网纹溞（Ceriodaphnia cornuta）和微型裸腹溞（Moina micrura）作为研究对象,用常见的浮游植物蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）作为研究对象的食物来源。通过对不同时期的历史种群和不同空间位置的地理种群在实验室条件下进行模拟竞争实验、选择实验和生命表实验,利用结果绘制出两物种的40天逻辑斯蒂曲线,并得到两物种的总密度、环境容纳量、瞬时增长速率、生活史特征、形态等数据,最后通过该结果来验证红皇后假说中的相关理论。1.利用水溞历史种群的种间竞争验证红皇后假说本研究以上海市淀山湖中夏季常见的两种浮游动物角突网纹溞及微型裸腹溞作为研究对象,其休眠卵证据表明两物种在淀山湖地区长期共同存在,且相关证据表明两物种属于竞争关系。通过使用实验室已孵化出的50年间的两种枝角类,在实验室中模拟其对空间及食物的竞争,每隔4天记录一次种群的数量。结果发现淀山湖角突网纹溞历史种群在实验室恒温单一食物培养下的竞争力较淀山湖微型裸腹溞历史种群强,大部分裸腹溞在10代后（约40天）就已接近灭绝,且种间竞争对两物种均导致了种群增长率与种群密度的下降。角突网纹溞作为较强的竞争对手,与同一时间段内的微型裸腹溞发生过协同进化的群体要比未发生过协同进化的群体对竞争对手的适应度更高,但作为较弱竞争对手的微型裸腹溞群体内却并没有发现这一规律,实验结果同时证明上述结果并不受克隆差异的影响。2.利用水溞地理种群的种间竞争验证红皇后假说本研究采集了上海市各大封闭水体环境中的两种浮游动物角突网纹溞及微型裸腹溞,每个物种筛选出3个野外丰度较高的地理种群,通过在实验室中模拟其对空间及食物的竞争,每隔4天记录一次种群的数量。结果发现上海市角突网纹溞地理种群在实验室模拟竞争培养下的竞争力较微型裸腹溞地理种群强,与历史种群类似,大部分裸腹溞在10代后就已接近灭绝。角突网纹溞作为较强的竞争对手,与同一地区内发生过协同进化的微型裸腹溞群体要比未发生过协同进化的群体对竞争对手的适应度更高,但作为较弱竞争对手的微型裸腹溞群体内却并没有发现这一规律,实验结果也证明上述结果并不受地区差异的影响。3.利用水溞受控种群的种间竞争验证红皇后假说本研究利用上述两种浮游动物角突网纹溞及微型裸腹溞的地理种群,每个物种筛选出1个野外丰度较高且生长情况类似的地理种群,通过在实验室中模拟其对空间及食物的竞争,每隔4天记录一次种群的数量,同时每隔10天进行一次生殖-生长相关表型的测量分析,并通过比较各实验组之间的差异及其在时间尺度上的差异,由此证明竞争双方对竞争的反应方式是不同的,这也证明了前面两章实验中的部分结果是正确的。即种间竞争对两物种均为负面影响,同时也正如红皇后假说预测的那样,生物可以快速响应竞争环境的改变。并且通过生殖-生长相关表型发现,种间竞争确实导致了具有相似生态位的两个物种的分化,两物种在面对生物环境改变时的策略也并不相同。