气候变化对荒漠沙蜥(Phrynocephalus przewalskii)体型的影响

来源 :兰州大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:zmz28859330
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近年来,全球变暖已成为全世界广泛关注的问题之一,而与环境温度密切相关的生物地理学规律,如贝格曼规律和阿伦规律也再次成为生态学研究的热点之一。研究表明,温度是影响外热动物活动(生理、行为、生存、繁殖力)的最重要因素,而外热动物主要依赖环境温度来达到最适体温。在人类活动对环境影响越来越大的背景下,能否应用已有的生物地理学规律科学合理地预测动物表型变化具有重要的科学意义。因此,本论文选择广泛分布于我国西北荒漠地区的荒漠沙蜥作为研究对象,分析荒漠沙蜥11个地理种群的体型变化,以及1987-2015年民勤地区荒漠沙蜥体型随气候所发生的变化,以检验(1)荒漠沙蜥体型的地理变异是否遵循贝格曼规律和阿伦规律;(2)上述规律是否可以用来预测荒漠沙蜥体型的年间变异。本研究收集了11个地理种群共计467只荒漠沙蜥,检验荒漠沙蜥体型的地理变异规律;另外,收集民勤地区的样本438只,检验气候变化对荒漠沙蜥体型的影响。同时从国家气象局气象资料中心(CDC)获取每个采样点附近气象站(不超过50 km)5年内的月值气候数据,根据每年荒漠沙蜥活动季节(4-10月)的平均气温、降雨量和日照时数,按实验所获年龄计算样本的气候因子,以检验气候因子对荒漠沙蜥体型的影响。使用游标卡尺测量每个样本的7个形态学数据,确定性别并使用骨龄切片法分析年龄。参照文献对形态学数据使用主成分分析,保留的主成分PCBS和PCAS分别作为体型大小、四肢和尾的指标。分析雌雄的体型指标(log10SVL、PCBS)和温度之间的相关性,以检验荒漠沙蜥的体型变异是否遵循贝格曼规律。类似地,通过四肢和尾(PCAS)与温度之间的相关性来检验阿伦规律。使用SPSS 20.0软件进行双因素协方差和GLMM分析,以检验荒漠沙蜥体型的地理变异和相关地理变异规律。体型地理变异的结果表明:荒漠沙蜥地理种群的体型大小(PCBS)、四肢和尾(PCAS)均存在显著的地理差异。荒漠沙蜥的体型随着温度的升高而增大,不遵循贝格曼规律。雌性的四肢和尾与温度呈正相关,遵循阿伦规律,而雄性未表现出阿伦规律。GLMM分析发现,荒漠沙蜥地理种群的体型大小仅受年龄影响,四肢和尾与温度呈显著正相关,与年龄、降雨量和日照时数呈显著负相关。气候变化对体型影响的结果表明:民勤荒漠沙蜥的体型大小(PCBS)存在显著的年间差异,四肢和尾(PCAS)存在显著的性别间和年间差异。雌性的体型大小、四肢和尾均随温度的升高而增大,不遵循贝格曼规律、遵循阿伦规律。而雄性表现出与雌性完全相反的规律,体型大小、四肢和尾均与温度呈负相关。GLMM分析发现,民勤荒漠沙蜥的体型大小与年龄呈显著正相关,与降雨量、日照时数呈显著负相关。四肢和尾与年龄呈显著正相关,与降雨量呈显著负相关。荒漠沙蜥地理种群的体型变异不遵循贝格曼规律,推测是依赖于温度和食物可利用性决定的生长率的可塑性。雌性的四肢和尾的变异遵循阿伦规律,炎热的沙漠中相对较长的四肢和尾有利于保持最适体温。而雄性未表现出阿伦规律,寒冷环境中依然保留较长的四肢和尾与性选择有关。年龄结构是导致荒漠沙蜥体型变异的重要原因,建议在检验规律时考虑年龄并使用体型大小(PCBS)。研究地理变异时如果同时涉及纬度和海拔会出现复杂多变的情况,所以在验证规律时建议直接使用温度而不考虑纬度或海拔。全球变暖导致气温升高、降雨量增多,民勤雌雄荒漠沙蜥的体型大小、四肢和尾均表现出不同的变化。雌性的体型受生育力选择影响而增大,不遵循贝格曼规律,雄性的体型受性选择影响而减小,遵循贝格曼规律。雌性的四肢和尾的变异遵循阿伦规律,基于热量优势。雄性表现出反阿伦规律,与性选择有关。两性的年龄、生长率以及用于生长的物质和能量的分配是导致雌雄荒漠沙蜥在地理变异和气候变化中出现不同变异规律的原因。雄性荒漠沙蜥在地理变异和气候变化中的变化不同,通常认为不同种群体型的地理变异是其受栖息地不同环境因子长期作用的结果,也可能是不同环境因素导致的表型可塑性,或是两种因素共同作用的结果。推测民勤地区荒漠沙蜥体型的年间变异源于近因,可能与环境因素即时影响下的表型可塑性有关。综上,本研究认为在全球变暖的背景下,贝格曼规律和阿伦规律仅适于预测雌性荒漠沙蜥体型的年间变异。
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