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鲤科鱼类拥有形态多样的下咽骨和下咽齿,它们既是鲤科鱼类重要的摄食器官,同时也是重要的分类学特征。本研究以鲤科鱼类下咽骨和下咽齿为研究对象,在已有的鲤科鱼类分子系统发育框架下,分析其形态演化规律。分别选择了鲤科鱼类中不同分类阶元,如鲤科、鮈亚科、裂腹鱼亚科、蛇鮈属和蛇鮈不同生态型的代表类群,采用了系统发育比较方法(PCMs)和相关性分析等方法分析形态特征演化与系统发育问的联系,以及形态特征之间的相互关联。获得的主要研究结果如下:
1.东亚鲤科鱼类下咽骨和下咽齿的形态多样,下咽骨可以分为3种形态类型(粗壮型、中间型和狭长型),下咽齿可以分为9种形态类型(扁锥型、尖齿型、臼齿型、粗壮扁型、粗壮匙型、粗壮侧扁型、铲型、鞋型和极扁侧扁型)。鲤科鱼类下咽骨和下咽齿间呈现多种形态组合,它们相互配合共同处理不同类型的食物。这种多样性的组合是鲤科鱼类能够发展成为今天最大的淡水鱼类类群的一个不可忽略的重要因素。
2.东亚鲤科鱼类下咽骨和下咽齿的演化可以分为系统发育限制型、适应型和环境限制型3种演化类型。所分析的5个下咽骨特征(下咽骨形态、前角形态、后角形态、后臂顶端形态和有齿区面积)和5个下咽齿特征(下咽齿形态、下咽齿长度、左右下咽齿相互作用方式、主副行齿差异和下咽齿行数)在系统发育限制性、演化方向性和演化相关性等方面均存在差异。东亚鲤科鱼类下咽骨和下咽齿这种差异性的演化特性符合演化功能整合体模型。
3.裂腹鱼亚科鱼类下咽骨可分为粗壮型、中间型和狭长型3种形态类型,下咽齿可以分为细圆锥型、扁锥型、匙齿型、宽厚侧扁型和铲齿型5种形态类型。裂腹鱼亚科鱼类下咽骨和下咽齿间呈现多种形态组合,不同形态类型的下咽骨和下咽齿在摄食过程中拥有不同的摄食功能,为裂腹鱼类成功适应高原环境提供了重要的摄食保障。
4.裂腹鱼亚科鱼类下咽骨和下咽齿的演化可以区分为横向演化和纵向演化两个方面。在所分析的3个下咽骨特征(下咽骨形态、PCIP附着区形态和下咽骨骨面形态)和3个下咽齿特征(下咽齿形态、下咽齿长度和下咽齿行数)中,属于纵向演化的特征(如下咽齿行数)显著地受系统发育限制,属于横向演化的特征(下咽骨形态和下咽齿形态等)不受显著的系统发育限制。我们的分析还发现,食性的变化和下咽骨和下咽齿形态的变化在裂腹鱼亚科鱼类演化过程中具有较大的可塑性。
5.鮈亚科鱼类下咽骨可分为粗壮型、中间型和狭长型3种形态类型,下咽齿可分为圆锥型、臼齿型、粗壮侧扁型、侧扁型和极扁侧扁型5种形态类型。鮈亚科鱼类下咽骨和下咽齿间呈现多种形态组合,相互配合共同处理不同类型的食物。下咽骨和下咽齿的形态差异为鮈亚科鱼类摄食不同类型的食物、充分利用不同的生境资源在摄食器官多样性方面提供了保证。
6.鮈业科鱼类下咽骨和下咽齿存在多样的形态组合,不同的形态类型对应不同的演化策略。中间型下咽骨上着生粗壮侧扁型齿适应复杂多变的生活环境和摄食类型,粗壮型下咽骨上着生臼齿适应摄食底栖软体动物生活习性,狭长型下咽骨上着生极扁侧扁型齿适应摄食纤维含量较高食物的生活习性。我们的分析还表明,鮈业科鱼类下咽骨和下咽齿经历过相关性演化模式。
7.蛇鮈属鱼类下咽骨可分为粗壮型和狭长型2种形态类型,下咽齿可以分为臼齿型和侧扁型2种形态类型。不同形态组合的下咽骨和下咽齿具有不同的摄食功能,为蛇鮈属鱼类适应不同摄食类型提供了摄食器官上的保障。
8.蛇鮈属鱼类下咽骨和下咽齿的演化同食性密切相关。所分析的3个下咽骨特征(下咽骨形态、前角形态和PCIP附着区形态)和1个下咽齿特征(下咽齿形态)均同食性间存在显著的相关性。分析表明,食性的选择可能是促使蛇鮈属鱼类下咽骨和下咽齿形态演化的一个非常重要的因为。
9.蛇鮈不同生态型鱼类下咽骨和下咽齿在下咽骨形态、有齿区面积和下咽齿顶点形态等方面均存在显著的差异,这些形态差异与其栖息的小生境及食物类型的差异是相适应的。