大卫蝎蛉种团分类厘订和刘氏蝎蛉季节多型现象研究(长翅目:蝎蛉科)

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蝎蛉科Panorpidae是长翅目Mecoptera最大的科,包含8属约500种。蝎蛉属Panorpa是蝎蛉科最早建立的属,物种多样性最为丰富,包含约270个物种。学者依据形态特征将不同区系的蝎蛉属物种划分为多个种团。中国地区雄性腹部第6节无臀角的蝎蛉被划分为大卫蝎蛉种团P.davidi group。该种团的物种在形态上存在较强的异质性,形态和分子系统发育表明,大卫蝎蛉种团是并系群,急需进行厘订。因此,本文对大卫蝎蛉种团进行分类厘订,并通过整合分类学手段进行物种界定和系统发育分析。刘氏蝎蛉Panorpa liui Hua,1997原始描记体色黄色,透明翅带有黑色翅斑,广泛分布于中国东北地区。之后发表的吉林东辽和黑龙江岱岭的吉林蝎蛉P.jilinensis Zhou,2000,体为黄棕至黑棕色,其他形态特征与刘氏蝎蛉高度相似,且分布地亦有重叠。刘氏蝎蛉P.liui和吉林蝎蛉P.jilinensis究竟是不同物种,还是同一物种的不同色型,目前仍未知。本研究采用整合分类学方法,从形态学、形态测量学、分子生物学以及生物学饲养等角度,来明晰二者的关系。对大卫蝎蛉种团P.davidi group进行了厘订,仅包含大卫蝎蛉Panorpa davidi Navás,1908及其近缘种,抛弃了之前笼统将中国地区所有雄性腹部第6节不具臀角的蝎蛉归入大卫蝎蛉种团的做法。通过整合分子和形态数据,共识别31个有效物种,发现2个异名,山阳蝎蛉P.shanyangensis Chou&Wang,1981 syn.nov.和六刺蝎蛉终南亚种P.sexspinosa zhongnanensis Chou&Ran,1981 syn.nov.;16个新种:迪庆蝎蛉Panorpa diqingensis Li&Hua,2020(已发表)、散斑蝎蛉Panorpa dispergens Li&Hua,2020(已发表)、端带蝎蛉Panorpa apicata sp.nov.、高氏蝎蛉Panorpa gaokaii sp.nov.、哈巴蝎蛉Panorpa habaensis sp.nov.、花氏蝎蛉Panorpa huayuani sp.nov.、九寨沟蝎蛉Panorpa jiuzhaigouensis sp.nov.、康定蝎蛉Panorpa kangdingensis sp.nov.、陇南蝎蛉Panorpa longnanensis sp.nov.、黑斑蝎蛉Panorpa nigromaculata sp.nov.、净翅蝎蛉Panorpa puriala sp.nov.、天燕蝎蛉Panorpa tianyanensis sp.nov.、桐柏山蝎蛉Panorpa tongbaishanica sp.nov.、三角蝎蛉Panorpa triangulata sp.nov.、弯钩蝎蛉Panorpa uncinata sp.nov.鹞落坪蝎蛉Panorpa yaoluopingensis sp.nov.。系统发育分析结果支持该种团分为3大支系。生物地理研究结果表明,大卫蝎蛉种团的最近共同祖先起源于晚第三纪(6.47 Ma)的横断山脉,之后扩散至巴山、秦岭,再由秦岭扩散至太行山与大别山。该种团物种多样性和分布格局与第四纪气候变化和青藏高原隆升密切相关。采用整合分类学方法,通过比较形态学、形态测量学、分子生物学、以及生物学饲养,揭示了刘氏蝎蛉Panorpa liui Hua,1997的二化性和季节体色多型现象,春季代为黑色型,夏季代为黄色型。刘氏蝎蛉的翅斑、外生殖器结构、翅的大小和形状等在种群间和个体间均存在不同程度的变异;吉林蝎蛉Panorpa jilinensis Zhou,2000 syn.nov.所有形态特征均在刘氏蝎蛉的形态变异范围之内,因此将其作为刘氏蝎蛉的异名。研究表明,温度是影响刘氏蝎蛉体色多型的主要环境因素,且刚羽化的初期成虫是感受温度影响的关键时期。本文通过整合分类的方法有效界定大卫蝎蛉种团物种以及识别刘氏蝎蛉的季节体色多型。使用来自多个互补学科不同种类的数据和方法时,通常能够提升物种界定的置信水平。整合分类通过整合多种数据应用多种方法进而精确地识别物种。
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