中国两栖类和有鳞类的贝格曼规律研究

发布时间：2018-12-10 18:29

【摘要】：贝格曼规律是研究动物体身体大小随着环境梯度变化而发生相应变化的一个生物地理学规律。贝格曼规律认为栖息在寒冷地区的动物的身体往往会比它们栖息在温暖地区的亲缘种的身体更大,因为更大的身体具有更小的表面积与体积的比,这样更加有利于在寒冷的环境条件下保存身体热量。迄今为止,大多数对贝格曼规律的探究都集中在欧洲和世界其他地区,针对生活在中国的动物类群的研究进行的还很少。为了更好的探究贝格曼规律,我们首先总结了迄今为止对于贝格曼规律的研究进展以及相关发现,其次重点关注了栖息在中国的有鳞类和两栖类动物,探究以两栖类和爬行类为代表的外温脊椎动物是否也表现出了身体大小随环境梯度的变化而变化的地理格局。通过综合归纳前人的研究成果我们发现：大部分的鸟类和兽类这样的内温脊椎动物表现出了贝格曼规律；而两栖类和爬行类以及鱼类等外温脊椎动物表现出了复杂的身体大小与环境梯度之间的关系；无脊椎动物亦是表现出了复杂的身体大小随着环境梯度的分化格局。通过进一步分析我们推测导致这样复杂格局的原因可能是因为不同动物类群具有不同的生态特征导致的。为了更进一步的探究贝格曼规律,我们综合运用种内水平上,种间水平上以及集合水平上的比较,分别关注了栖息在中国的有尾两栖类,无尾两栖类,蜥蜴类以及蛇类的贝格曼规律。我们发现栖息在东亚的有尾两栖类中,种间水平和集合水平上的比较都显示无论是所有有尾类还是水栖有尾类,亦或者是陆栖有尾类都没表现出身体大小随着环境中冷热、干湿梯度的变化而变化的格局。导致这种现象的原因可能是因为水栖有尾两栖类主要生活在水中,总是生活在一个相对稳定的环境中,所以不需要通过增大身体来保存水分或者热量；而营陆栖生活的有尾两栖类没有表现出贝格曼规律可能是因为它们善于利用小环境,陆栖有尾类一般都生活在森林中,并且大多生活在枯枝落叶层中,这样的生活环境同样可以极大的缓冲外界大环境的波动对其造成的影响,同样使营陆栖生活的有尾类不必通过改变身体大小来适应其生活的环境条件。对于栖息在中国的无尾两栖类来说,无论是种间水平上还是种内水、平上的比较,我们都发现它们总的来说没表现出贝格曼规律。但是当考虑不同类群的生活型之后,主要营陆栖生活的类群表现出了明显的身体大小沿着环境冷热梯度的变化而变化地理格局,而主要营水栖生活以及主要营树栖生活的类群则没有表现出身体大小与环境梯度之间的联系。导致这一现象的机制可能是因为陆栖类群由于主要生活在陆地上,面对多变的、不稳定的环境条件,通过增大身体它们可以在寒冷的地区更好的保存身体热量；而水栖类群由于主要生活在水中,水体作为一个很好缓冲剂可以极大的减轻外界环境的波动对水栖无尾类的影响,生活在一个相对稳定的环境条件下,水栖无尾类不需要通过改变身体大小来适应冷热梯度；树栖类群没有表现出贝格曼规律,可能是因为它们主要都生活在中国南方,这里温暖并且潮湿,环境条件稳定,所以同样不需要通过改变身体大小来适应环境。在栖息于中国的蜥蜴类中,种内水平和种间水平上的比较都表明无论是所有蜥蜴类还是主要营日行性生活的蜥蜴类亦或是主要营夜行性生活的蜥蜴类,都没表现出身体大小随着环境梯度的变化而变化的地理格局。我们推测导致蜥蜴类没有表现出身体大小随环境梯度的变化而变化的原因可能是因为它们具有较强的体温调节能力,可以通过各种生理学、行为学策略将体温维持在最合适的范围内,不必通过改变身体大小来适应环境中冷热干湿梯度。无论是在种间水平上还是在种内水平上,栖息在中国的蛇类总体上没有表现出贝格曼规律。但是当区分不同类群的生活型之后,主要营穴居生活以及营水栖生活的蛇类同样没有表现出身体大小随环境梯度的变化而发生变化的现象,可能是因为穴居生活和水生生活一般很少使它们直接暴露于多变的外界环境中,面对的冷热干湿波动很小,所以它们不需要通过改变身体大小来适应环境梯度；营地表生活的日行性的蛇类亦没有表现出贝格曼规律,可能是因为这个类群的蛇类可以通过各种生理学以及行为学策略来使体温维持在一个较为恒定的范围内,所以不需要通过增大身体来保存热量；但是营地表生活的夜行性蛇类则表现出了身体大小随着环境温度的降低而增大的趋势,导致这种现象的原因可能是因为更大的身体有利于在白天吸收储存更多的热量利于在寒冷的地区增加夜间的活动时间。本文通过对贝格曼规律的研究历史的总结归纳并对主要栖息在中国的两栖类和有鳞类的贝格曼规律的研究,我们再次强调了不同类群具有的不同生态特征对其身体大小地理变化格局的影响,为今后更好的探究贝格曼规律提供了新的思路。
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【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q958

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