本文關(guān)鍵詞：菊頭蝠科蝙蝠表型的異速生長與進(jìn)化

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【摘要】：動(dòng)物體型的改變常伴隨著其發(fā)育、生理和功能等方面的協(xié)同變化。異速生長,是指有機(jī)體體型大小與形態(tài)、生理、行為和生態(tài)特征等表型之間以不同速率進(jìn)行生長或變化的過程。異速生長與表型進(jìn)化關(guān)系緊密,從而使其成為進(jìn)化生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。先前大量的研究主要關(guān)注動(dòng)物身體大小與其生理機(jī)能、捕食行為以及生態(tài)特征之間的異速生長關(guān)系,相對(duì)較少的研究關(guān)注動(dòng)物身體大小與其求偶相關(guān)表型之間的異速生長關(guān)系,如體型性別二態(tài)性和聲學(xué)交流信號(hào)等,這將導(dǎo)致對(duì)異速生長關(guān)系與表型進(jìn)化理解的片面化。倫施法則描述了體型性別二態(tài)性(sexual size dimorphism,簡(jiǎn)稱SSD)的異速生長:當(dāng)雄性體型比雌性體型大時(shí),SSD隨體型的增大而增大;當(dāng)雌性體型比雄性體型大時(shí),SSD隨體型的增大而減小。倫施法則的實(shí)質(zhì)是雄性體型比雌性體型變化更大。倫施法則在雄性較大和混合型的(既有雄性較大的物種又有雌性較大的物種)生物類群中更普遍,但對(duì)雌性體型較大的動(dòng)物類群,存在支持和反對(duì)的證據(jù)。因此,迫切需要在更多雌性比雄性大的類群中檢測(cè)倫施法則。蝙蝠,與大多數(shù)哺乳動(dòng)物不同,其多數(shù)物種一致地表現(xiàn)為雌性比雄性大的體型性別二態(tài)性特征。但對(duì)其SSD的異速生長規(guī)律是否符合倫施法則知之甚少。菊頭蝠科蝙蝠發(fā)出恒頻型回聲定位聲波,其在性選擇和物種形成過程中具有重要作用。每個(gè)物種都進(jìn)化出一個(gè)回聲定位聲波的“私有帶寬”,導(dǎo)致菊頭蝠科蝙蝠回聲定位聲波具有極高的多樣性,這種多樣性的進(jìn)化可以用體型與聲波之間的異速生長來解釋。然而,先前的研究通常只使用體重和前臂長來模擬菊頭蝠科蝙蝠回聲定位聲波頻率與身體大小之間的異速生長關(guān)系。對(duì)菊頭蝠科蝙蝠回聲定位聲波頻率與其發(fā)聲和接收回聲直接相關(guān)的形態(tài)特征(如鼻腔、耳蝸和外耳)之間的關(guān)系仍不清楚。本論文選擇SSD明顯和回聲定位聲波多樣性較高的菊頭蝠科蝙蝠為研究對(duì)象,在大地理尺度,通過種群間和種間的比較研究,探討SSD和回聲定位聲波頻率這兩個(gè)表型的異速生長與進(jìn)化,主要內(nèi)容及結(jié)果如下:1.在全球尺度,通過野外采樣和文獻(xiàn)查閱,收集了馬鐵菊頭蝠23個(gè)種群的雌雄體型數(shù)據(jù),采用主軸回歸分析,結(jié)合種群的緯度數(shù)據(jù),探討種群間SSD的變化是否符合倫施法則及其原因。研究結(jié)果表明馬鐵菊頭蝠種群間SSD的變化符合倫施法則,即雄性體型較雌性體型變化更大,也說明盡管雌性體型較大,但雄性體型面對(duì)的選擇壓力較雌性體型更大。雌雄體型均與緯度呈顯著負(fù)相關(guān),而我們并未檢測(cè)到雄性體型隨緯度變化較雌性體型顯著,因此,性別特異性的體型-緯度變化并不能解釋馬鐵菊頭蝠種內(nèi)SSD的變化符合倫施法則。2.在第3章,通過查閱文獻(xiàn)和野外采樣共收集45種菊頭蝠科蝙蝠的前臂長、體重、陰莖骨及生境類型數(shù)據(jù),檢測(cè)菊頭蝠科蝙蝠種間SSD變化是否符合倫施法則及SSD的進(jìn)化驅(qū)動(dòng)力。結(jié)果表明:無論用前臂長還是體重代表體型大小,不論用傳統(tǒng)分析方法還是用考慮系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系的分析方法,雄性體型對(duì)雌性體型主軸回歸所得斜率均未顯著不同于1,表明菊頭蝠科蝙蝠物種間SSD隨體型變化不符合倫施法則。我們推測(cè),菊頭蝠科蝙蝠雌性體型受到較強(qiáng)的生殖力優(yōu)勢(shì)選擇壓力,以及由其寬廣的生態(tài)位和不同的交配制度所導(dǎo)致的每個(gè)物種雄性體型受到的性選擇壓力強(qiáng)度和方向不一致是菊頭蝠科蝙蝠種間SSD變化不符合倫施法則的原因。最大簡(jiǎn)約法推測(cè)菊頭蝠科蝙蝠的祖先雌雄體型均為中等大小(雄性前臂長=48.37mm;雌性前臂長=48.88mm)且表現(xiàn)為雌性較雄性大的SSD(SSD=1.009);回歸分析發(fā)現(xiàn)雄性陰莖骨的長度和SSD顯著相關(guān),但當(dāng)用雄性大小校正后,陰莖骨長度和SSD的關(guān)系不顯著,表明菊頭蝠科蝙蝠種間SSD的變化與陰莖骨形態(tài)無關(guān)。有趣的是,普通方差分析表明生境類型是影響SSD的重要因素,棲息于較開闊的生境中的菊頭蝠科蝙蝠比棲息于復(fù)雜森林中的具有更明顯的SSD。然而,在考慮系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系之后,生境類型和SSD之間在關(guān)系不再顯著,表明菊頭蝠蝙蝠物種SSD的差異更可能歸因于相同的進(jìn)化歷史(共同祖先)而非適應(yīng)不同生境利用類型的結(jié)果。3.本論文第4章共收集中國分布的常見的12種菊頭蝠科蝙蝠前臂長、耳蝸、外耳、鼻腔和回聲定位聲波的“靜止頻率”,通過多重線性回歸分析回聲定位聲波“靜止頻率”與以上形態(tài)表型之間的異速生長關(guān)系,結(jié)果表明:12種菊頭蝠科蝙蝠回聲定位聲波的“靜止頻率”與其前臂長呈弱相關(guān),但耳長、耳寬和鼻腔大小顯著負(fù)相關(guān)于菊頭蝠科蝙蝠的“靜止頻率”,闡明了回聲定位聲波隨形態(tài)表型變化的異速生長規(guī)律;同時(shí),“靜止頻率”與前臂長回歸的R平方值顯著小于“靜止頻率”與其它形態(tài)變量的,如外耳大小和鼻腔尺寸,證實(shí)與蝙蝠發(fā)聲和感知回聲直接相關(guān)的表型能夠更好地預(yù)測(cè)其回聲定位聲波頻率。因此,選擇壓力作用于菊頭蝠科蝙蝠的形態(tài)和回聲定位,并導(dǎo)致它們的異速生長,并因此可能推動(dòng)中國分布菊頭蝠科蝙蝠回聲定位聲波多樣性的進(jìn)化。綜上,本論文發(fā)現(xiàn)馬鐵菊頭蝠種內(nèi)SSD的變化符合倫施法則,但菊頭蝠種間SSD的變化不符合;證實(shí)與菊頭蝠發(fā)聲和感知回聲相關(guān)的表型比前臂長能更好地預(yù)測(cè)其回聲定位聲波頻率。這些研究強(qiáng)調(diào)了異速生長在研究蝙蝠表型進(jìn)化中的重要作用。有助于深入理解蝙蝠體型和聲信號(hào)的分歧、物種形成和生物多樣性維持機(jī)制,并為蝙蝠物種的保護(hù)提供科學(xué)對(duì)策和依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：Q958

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1 金龍如,孫克萍,劉穎,王琪,吳磊,孫麗輝;菊頭蝠科蝙蝠鼻葉寬與回聲定位聲波主頻率的相關(guān)分析[J];長春師范學(xué)院學(xué)報(bào);2005年05期

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本文編號(hào)：1272944