發(fā)布時(shí)間：2020-04-30 13:16

【摘要】：受極端環(huán)境脅迫,分布于荒漠半荒漠和高寒地區(qū)的許多步甲進(jìn)化出鞘翅愈合、后翅退化的適應(yīng)性性狀,并形成了一種特別的裝置——“亞鞘窩”。此類結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)有效緩解了甲蟲(chóng)身體水分的喪失,有利于擬步甲加固體壁、阻止異質(zhì)入侵等。鞘翅愈合與后翅退化這種看起來(lái)退化了的特征,在擬步甲適應(yīng)荒漠(半荒漠)和極端高寒環(huán)境的演化及物種多樣性的形成過(guò)程中具有十分重要的意義。揭示這種特征,對(duì)于解釋該類型擬步甲在物競(jìng)天擇、適者生存和繁衍的自然選擇進(jìn)程中具有重要科學(xué)價(jià)值。鑒于學(xué)術(shù)界鮮有這方面的研究報(bào)道,本研究顯示出一定的探索價(jià)值。期望通過(guò)標(biāo)本解剖、顯微CT以及電鏡掃描等比較研究,尋找擬步甲的鞘翅愈合與體壁結(jié)構(gòu)以及環(huán)境的對(duì)應(yīng)關(guān)系。經(jīng)過(guò)對(duì)樣品的顯微CT觀察和掃描、3D圖像重構(gòu)、保留預(yù)覽圖像和3D圖像切面截圖、CTan測(cè)量鞘翅厚度、體長(zhǎng)指標(biāo)相關(guān)性分析等獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。掃描電鏡主要是對(duì)標(biāo)本解剖過(guò)程中所獲得的鞘翅段切面進(jìn)行掃描,以獲得清晰的微觀結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了鞘翅愈合型擬步甲體壁的共性連接構(gòu)造,并總結(jié)了鞘翅愈合現(xiàn)象的生物學(xué)意義;初步總結(jié)出鞘翅愈合型擬步甲的4種特殊結(jié)構(gòu),分別為:中空類結(jié)構(gòu)、加固型結(jié)構(gòu)、特殊體態(tài)及其他結(jié)構(gòu),分析討論了這些變化類型的甲蟲(chóng)與環(huán)境的適應(yīng)關(guān)系。得出了小琵甲屬鞘翅厚度與海拔成負(fù)相關(guān)的關(guān)系,并分析了其生物學(xué)原因。對(duì)比了荒漠(半荒漠)鞘翅愈合型擬步甲的變厚致密體壁與高寒類群的細(xì)微結(jié)構(gòu)。初步結(jié)論如下:(1)鞘翅愈合現(xiàn)象在擬步甲科的擬步甲亞科、漠甲亞科與偽葉甲亞科中存在,并且存在共性的愈合結(jié)構(gòu)。(2)鞘翅的愈合為擬步甲腹腔形成閉合腔體提供了基礎(chǔ),增強(qiáng)了體壁的機(jī)械強(qiáng)度,改變了體型體態(tài),并催生了鞘翅內(nèi)中空、脊?fàn)罴庸痰刃陆Y(jié)構(gòu)。(3)荒漠類群的愈合鞘翅演化趨勢(shì)為愈合瘤中間的空洞逐漸向兩側(cè)消失,愈合結(jié)構(gòu)逐步與兩側(cè)鞘翅同質(zhì)化;體壁較厚且高度致密化、多脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu),形成堅(jiān)硬的體壁。(4)高寒類群的鞘翅愈合型擬步甲愈合瘤逐步與兩側(cè)鞘翅融合形成孔洞狀結(jié)構(gòu),多出現(xiàn)體壁內(nèi)中空等結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)極端溫度。以小琵甲屬為例,分布的海拔高度與鞘翅厚度成負(fù)相關(guān),隨海拔升高其體壁內(nèi)中空結(jié)構(gòu)有增多的趨勢(shì)。(5)鞘翅愈合是擬步甲應(yīng)對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)行為,是“退化中的進(jìn)化”類型,鞘翅愈合與后翅退化是相輔相成的進(jìn)化現(xiàn)象。
【圖文】：

2圖 1-1 我國(guó) 3000-5500 m 海拔區(qū)域示意圖藍(lán)色部分表示海拔為負(fù)，綠色部分表示 0-3000 m 海拔，棕色部分表示 3000-5500 m，，白色部分表示 5500 鞘翅愈合及后翅退化與擬步甲的環(huán)境適應(yīng)擬步甲鞘翅的愈合是 1 種高度適應(yīng)環(huán)境的表現(xiàn)，其生物學(xué)重要性不言而喻。由于生態(tài)環(huán)境所高寒環(huán)境擬步甲多放棄飛行，進(jìn)化為土棲、半土棲，石塊下生活，在洞穴或植物根系土壤等。正是在此背景下，鞘翅愈合與后翅退化類群成為了荒漠以及高寒環(huán)境的優(yōu)勢(shì)甲蟲(chóng)類群。為應(yīng)對(duì)極端溫度及水分散失等環(huán)境因素，鞘翅愈合型擬步甲的鞘翅與體壁其他位置的連接為連接，這是一種堅(jiān)固而嚴(yán)密的連接方式（Bouchard 等，2001）。此種連接方式與鞘翅的愈合完全閉合。閉合的腔體起到了很好的防止水分散失的作用。一方面，無(wú)縫閉合的體腔可以有分的揮發(fā)；另一方面，亞鞘窩的出現(xiàn)使擬步甲的氣孔開(kāi)口包裹于其窩內(nèi)而不直接與外界連通

圖 3-4 4 種鞘翅愈合型擬步甲橫切面注：左上為貝氏貞琵甲、右上為黑色小琵甲、左下為喜馬小琵甲、右下為凹腹小琵甲如圖 3-4 中所示，貝氏貞琵甲體壁相對(duì)致密，愈合瘤僅有孔狀結(jié)構(gòu)為中空，鞘翅中中空結(jié)構(gòu)色小琵甲鞘翅中空腔明顯，愈合瘤中空，兩側(cè)鞘翅中空連續(xù)；喜馬小琵甲其他與黑色小琵甲區(qū)別其兩側(cè)鞘翅中的空腔斷續(xù)存在；凹腹小琵甲愈合瘤中空，鞘翅兩側(cè)中空較少，腹板中中空亦不這種中空結(jié)構(gòu)在種內(nèi)基本穩(wěn)定存在，但是其多少以及疏密會(huì)有改變。這一變化將在后續(xù)鞘翅愈步甲的高寒適應(yīng)中詳細(xì)說(shuō)明。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q964;Q968

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本文編號(hào)：2645807