基于几何形态学的花臭蛙复合体头骨适应性进化研究.pdf

摘要

头骨是脊椎动物最复杂的结构之一，参与执行了感官、摄食、呼吸、通讯、支撑

大脑等多种功能，融合了多种生物学信息，一直以来是比较形态学和进化发育学中的

重点研究内容，也是物种分类的重要依据。花臭蛙复合体（Odorranaschmackeri

speciescomplex），隶属于臭蛙属（Odorrana），是中国特有的近缘的物种集合。早期花

臭蛙复合体研究，集中在其传统形态学、分类学、分子系统学、生态学等方面的研究，

但对其各物种间头骨的几何形态差异及其对环境的适应性进化尚不明确。

本文以花臭蛙复合体为对象，包含6个物种共9个种群56个样本（花臭蛙O.

schmackeri、贵州臭蛙O.kweichouensis、合江臭蛙O.hejiangensis、宜昌臭蛙O.

ichangensis、黄岗臭蛙O.huanggangensis、天目臭蛙O.tianmuii），运用Micro-CT扫描、

三维重建和三维几何形态学等方法进行研究。以探究（1）对花臭蛙复合体种内各物种

头骨的形态和大小进行两性异形和异速增长模式；（2）高家堰、通山、汝城三个地理

种群的花臭蛙头骨进行几何形态学研究，比较其形态大小差异，结合环境因子数据讨

论其形态适应性；（3）花臭蛙复合体头骨种间进行几何形态学差异、异速生长模式及

环境适应性进化。

研究结果与结论：

（1）花臭蛙复合体各物种的雌雄间头骨形态与大小存在显著差异，并且存在异速

生长现象；各物种雌雄个体间异速生长模式相似，产生异速生长现象可能与雌雄个体

间食性差异与繁殖行为有关。

（2）花臭蛙种内三个种群的头骨在形态、大小上均存在显著差异，其中高家堰种

群头骨质心最大，汝城次之，通山种群最小，而在形态差异上，汝城种群的头骨形态

与高家堰种群和通山种群差异较大，这些差异可能与环境影响相关。

（3）花臭蛙复合体6个种的头骨大小均存在显著差异，其中，合江臭蛙头骨的质

心大小最大，天目臭蛙的质心大小最小，花臭蛙、贵州臭蛙、黄岗臭蛙和宜昌臭蛙的

头骨质心差异较小。其中，物种间质心大小与年平均温度、最热月份最高温度、最冷

季度降水量成负相关，与最湿季度平均温度、季节性降水量以及海拔梯度成正相关。

（4）花臭蛙复合体6个种的头骨形态存在显著差异，差异主要体现在蝶筛骨、上

颌骨、方轭骨和外耳骨位置。这些形态差异可能与不同生活环境的适应性以及食性差

异、声通讯差异有关。

（5）花臭蛙复合体物种的头骨存在异速生长现象，异速增长模式相似，异速生长

对种间的形态变化和大小差异有显著贡献，但黄岗臭蛙的异速生长轨迹与其他物种存

在差异。

关键词：花臭蛙复合体；头骨；三维几何形态测量学；形态变异；异速生长

ABSTRACT

Theskullisoneofthemostcomplexstructuresinvertebrates.Itparticipatesintheexecutionof

variousfunctionssuchassensory,feeding,breathing,communication,supportingthebrain,andintegratesa

varietyofbiologicalinformation.Ithasalwaysbeenakeyresearchcontentincomparativemorphologyand

evolutionarydevelopment,andanimportantbasisforspeciesclassification.TheOdorranaschmackeri

speciescomplex,belongingtothegenusOdorrana,isacollectionofcloselyrelatedspeciesendemicto

China.EarlystudiesonOdorranaschmackerispeciescomplexfo