黑斑侧褶蛙蝌蚪断尾后的补偿生长和发育研究

动物在经历不利的生长条件或环境后往往出现补偿生长。研究了黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculatus)蝌蚪经历来自食蚊鱼(Gambusia affinis)捕食造成断尾损伤后的补偿生长模式、断尾损失对蝌蚪游泳能力以及变态时间与大小的影响。结果表明,经历捕食压力后,全尾组和1/3断尾组蝌蚪的体长显著大于1/2断尾组蝌蚪的体长,全尾组和1/3断尾组之间的蝌蚪体长差异不显著;第19天时,1/2断尾组蝌蚪经过补偿生长后体长显著大于全尾组蝌蚪,1/3断尾组与全尾组和1/2断尾组之间的蝌蚪体长差异均不显著;三个实验组之间蝌蚪尾长差异不显著;全尾组蝌蚪的疾游速显著大于1/2断尾组蝌蚪的疾游速,1/3断尾组蝌蚪的疾游速与全尾组和1/2断尾组之间差异不显著,表明严重断尾对蝌蚪疾游速产生了消极影响。三个实验组蝌蚪的变态时间和变态前后形态差异均不显著。黑斑侧褶蛙蝌蚪能够在变态前调整生长轨迹补偿早期捕食风险造成的生长损失,断尾损失并不影响变态时间与大小,断尾超过一半的蝌蚪经过补偿生长后仍要付出一定的运动代价。     

虎纹蛙选择体温和热耐受性在个体发育过程中的变化

体温是影响变温动物表现的最重要生理学变量。检测了国家二级保护动物虎纹蛙的雌性亚成体、雄性亚成体、幼体和蝌蚪这4个发育阶段的选择体温和热耐受性。单因子方差分析表明,虎纹蛙选择体温、耐受低温、耐受高温和温度耐受范围的组间差异均显著,幼体的选择体温(24.13℃)显著低于雌性亚成体(28.06℃)、雄性亚成体(29.27℃)和蝌蚪(28.23℃),雌性亚成体、雄性亚成体和蝌蚪之间差异不显著;幼体的耐受低温(13.85℃)显著高于雌性亚成体(11.27℃)、雄性亚成体(10.84℃)和蝌蚪(10.74℃),雌性亚成体、雄性亚成体和蝌蚪之间差异不显著;幼体具有显著低的耐受高温(35.48℃)、蝌蚪具有显著高的耐受高温(43.31℃),雌性亚成体(39.55℃)和雄性亚成体(39.02℃)的耐受高温差异不显著;幼体(21.62℃)具有显著小的温度耐受范围、蝌蚪(32.58℃)具有显著大的温度耐受范围,雌性亚成体(28.28℃)和雄性亚成体(28.18℃)的温度耐受范围差异不显著。虎纹蛙幼体和亚成体体温和水温之间在降温速度和升温速度的相关关系均显著。用回归剩余值去除水温变化速度对体温变化的影响,双因子方差分析(降温和升温速度为重复检验设置)表明,幼体的体温变化速度显著大于亚成体,两性亚成体间差异不显著;温度变化类型(降温和升温)和两因子的交互作用对体温变化的影响不显著。基本热生态位分离和体温调节能力的发育限制是形成上述现象的最可能的原因。     

不同程度的尾损伤对镇海林蛙(Rana zhenhaiensis)蝌蚪游泳速度的影响

无尾两栖类蝌蚪的尾巴通过产生强大的游泳速度在反捕食中起到了重要的作用。以镇海林蛙(Rana zhenhaiensis)蝌蚪为实验动物来评估断尾的运动代价。以74尾具有完整尾蝌蚪作为实验组,通过截去不同尾长片段,人为分成轻微尾损伤组(30%)和严重尾损伤组(30%)并测定两组蝌蚪在断尾前后的游泳速度。以16尾完整尾蝌蚪作为对照组在实验组断尾前后同时进行游泳速度的测定。实验结果显示断尾影响蝌蚪的游泳速度,但仅在尾损伤程度达到尾长的30%以上时才产生不利的影响。这表明轻微尾损伤并不对镇海林蛙蝌蚪的游泳速度产生严重影响。在断尾前后实验组蝌蚪的游泳速度均与尾长呈正相关。在相同尾长状态下,尾损伤蝌蚪的相对游泳速度明显快于完整尾蝌蚪。因此,尾损伤的镇海林蛙蝌蚪有可能通过改变尾和身体的摆动频次等方式在断尾后对游泳速度进行了一定的补偿。尾损伤在野外频繁发生于蝌蚪的尾远端,据此推测镇海林蛙蝌蚪在自然条件下的尾损伤并不会产生严重运动代价。     

浙江丽水中华大蟾蜍和黑眶蟾蜍蝌蚪对水位变化的表型响应

全球气候变暖引发栖息地干涸将对生活在水中的无尾类幼体提出了挑战。通过浙江丽水中华大蟾蜍(Bufo gargarizans)和黑眶蟾蜍(Duttaphrynus melanosticus)蝌蚪在实验条件下对不同水位变化的表型响应,检测表型可塑性的遗传性和环境近因性影响。结果表明,水位变化对中华大蟾蜍蝌蚪早期发育历期、头宽和体重影响不显著,对体长影响显著,其中逐减水位最大、恒低水位最小,慢波、恒高与快波、逐增水位依次减少;水位变化对黑眶蟾蜍蝌蚪早期发育历期、体长、头宽和体重影响均显著;发育历期以恒高水位最大,恒低水位最小;体长以逐减水位最大,恒低、快波和慢波水位显著偏小,逐增和快波水位居中;头宽以恒低水位最小,逐增水位居中,其余较大;体重以恒低水位最小、恒高水位最大,其余居中。水位变化对中华大蟾蜍蝌蚪的变态时间、体长、头宽和体重影响均不显著;水位变化对黑眶蟾蜍蝌蚪的变态时间、体长和体重影响均显著,对头宽影响不显著;恒低水位的变态时间最长,恒高水位的变态时间最短,其他水位变化之间差异不显著;恒高水位的体长最大,恒低和快波水位最小,其他居中;逐增和快波水位的体重最大,恒低水位最小。研究结果表明,繁殖季节不同的中华大蟾蜍和黑眶蟾蜍蝌蚪响应水位变化的表型可塑性差异显著,长期在容易发生干旱和水位变化的冬季繁殖的中华大蟾蜍蝌蚪的表型可塑性低,在雨水充沛的春季繁殖的黑眶蟾蜍蝌蚪的表型可塑性高,表现出表型可塑性的种间差异和遗传性;在早期发育过程中,两种蝌蚪体长的共同的表型变异与缺乏遗传基础的环境近因性影响有关;黑眶蟾蜍蝌蚪对低水位或水位下降作出减速分化的消极响应,响应程度与环境信号的强弱直接相关。     

断尾对蓝尾石龙子能量储存和运动表现的影响

在许多蜥蜴种类中,尾自切是一种主要的逃避天敌捕食的防御性策略。虽然断尾使蜥蜴获得短期的生存利益,但同时也需为此承受多方面的代价。利用从丽水采集的117条蓝尾石龙子来评价该种动物断尾的能量和运动代价。81条(约69%)石龙子至少经历过1次尾自切。断尾个体中,原先断尾事件的发生频率在不同尾区间存在显著差别,但两性间无差别。将实验组17条具完整尾的石龙子依次切去3个尾段,然后测定断尾前后石龙子的运动表现以及每个尾段、身体各部分中的脂肪含量。另15条具完整尾的石龙子作为对照组,仅测量其运动表现。尾部的脂肪含量与尾基部宽呈正相关,说明具较粗尾部的石龙子一般具有相当较多的尾部储能。尾部脂肪含量随尾长呈非等比例分布,大部分脂肪集中于尾近基部端。断尾几乎不影响蓝尾石龙子的运动表现,仅当大部分尾部被切除时疾跑速有较小程度的降低。显示了蓝尾石龙子因遭遇天敌捕食攻击或其它因素作用而产生的部分断尾可能并不会导致严重的能量和运动代价。由于野外种群蓝尾石龙子个体的断尾情况主要发生在尾近基部或中部位置,因此可以认为自然条件下该种动物的尾自切通常会遭受明显的能量和运动代价。     

不同基质对北草蜥和中国石龙子运动表现的影响

动物在野外生境中的活动能力通常会受到许多方面(例如,运动基质表面粗糙程度、遭遇障碍物的大小与形状)的影响。在特定体温(30 ℃)条件下,测量主要分布区重叠的两蜥蜴种类(北草蜥和中国石龙子)在四种不同基质表面(塑料草坪;表面粗糙不透底的塑料地毯;光滑具透底网格的塑料地毯和表面光滑的塑料地毯)的运动表现,以及两者的攀附能力和最大游泳耐力。基质类型显著影响两种蜥蜴的运动表现。两种蜥蜴在粗糙表面运动时的疾跑速明显大于光滑表面(例如,塑料草坪上北草蜥为15.7 SVL/s,中国石龙子为8.1 SVL/s;光滑塑料地毯上则分别为11.4 SVL/s和3.5 SVL/s)。中国石龙子在光滑塑料地毯上具有最大的持续运动距离(10.6 SVL)和最少的停顿次数(1.9次)。北草蜥在光滑塑料地毯上具有最多的停顿次数(4.6次)。两种蜥蜴运动能力的种间差异显著。北草蜥具有较大的相对疾跑速度(北草蜥和中国石龙子:13.5 SVL/s vs 5.8 SVL/s)和攀附能力(143.8 ° vs 101.2 °),但较小的游泳耐力(83.5 s vs 238.5 s)。运动速度与耐力之间存在种间权衡关系而与攀爬能力无进化冲突的结论。     

外来捕食者克氏原螯虾对黑斑侧褶蛙不同发育阶段幼体表型与运动能力的影响

外来物种入侵是造成本土无尾两栖类种群下降和灭绝的最严重威胁之一。在中国南部丽水地区,克氏原螯虾(Procambarus clarkiion)是一种捕食本土无尾类蝌蚪的入侵物种。在实验室条件下,通过对黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculatus)受精卵和蝌蚪先后进行克氏原螯虾捕食风险的不同处理,检测孵出蝌蚪的形态特征、中期蝌蚪的形态特征、游泳表现及活动水平、变态时间与大小以及幼蛙跳跃表现,评估克氏原螯虾的捕食风险对黑斑侧褶蛙不同生长阶段幼体生长发育、运动能力及行为的综合影响。单因素方差分析表明,捕食者长期存在条件下黑斑侧褶蛙孵出蝌蚪的体长、尾长和尾肌宽均显著短于无捕食者的空白对照组和捕食者仅存在2 d的实验组,后两者处理下的蝌蚪体长差异显著,但尾长和尾肌宽差异不显著。长期捕食者存在条件下黑斑侧褶蛙蝌蚪的游泳总路程和平均游速均显著小于无捕食者和捕食者存在2 d的实验组,而蝌蚪体长、尾长、尾鳍高和尾肌高的组间差异均不显著。有捕食者存在下黑斑侧褶幼蛙的体长和体重均显著大于无捕食者和捕食者存在2 d的实验组的情况,而变态时间和幼蛙跳跃距离组间差异不显著。两因素方差分析表明,测试时间、捕食者设置和两因素的相互作用均显著影响蝌蚪的活动频次。不同实验时间,长期捕食者存在实验组蝌蚪活动频次均小于无捕食者和捕食者存在2 d的实验组。无捕食者实验组蝌蚪的活动频次前期高于捕食者存在2 d的实验组,后期低于捕食者存在2 d的实验组。线性回归分析结果显示,捕食者存在2 d实验组蝌蚪相对活动频次与检测时间相关不显著,长期捕食者存在实验组相对蝌蚪活动频次与检测时间呈显著的正相关。本研究表明了黑斑侧褶蛙蝌蚪能够感知来自入侵捕食者克氏原螯虾的捕食风险,诱导产生较小的孵出个体、蝌蚪较低的活动水平,但这种不足可通过后期补偿生长,不影响进入陆地生境的变态个体的表型与运动能力。     

卵胎生入侵种食蚊鱼的两性异形和雌性繁殖输出

检测了卵胎生入侵种食蚊鱼(Gambusia affinis)繁殖期个体大小和形态特征的两性异形以及雌性繁殖输出。结果表明,繁殖期,雌性个体的数量显著大于雄性个体,雌性个体的体长显著大于雄性个体,食蚊鱼属于偏向雌性的两性异形。以体长为协变量的One-way ANCOVA及后续的Tukey's检验显示,特定体长食蚊鱼的雌性个体的头宽、眼间距、体宽和体重均显著大于雄性个体;头长和尾鳍长的两性间差异不显著。6个形态特征变量的主成分分析(Eigenvalue≥1)发现,前2个主成分共解释65.1%的变异。头宽、眼间距、体宽和体重在第一主成分有较高的正负载系数(解释45.4%变异),头长在第二主成分有较高的负负载系数(解释19.7%变异)。食蚊鱼的繁殖输出与母体个体大小的线性回归显示,窝仔数和窝仔重均与母体体长、体重呈显著的正相关;食蚊鱼的繁殖输出与母体局部特征的线性回归显示,窝仔数和窝仔重均与母体头宽、眼间距和体宽呈显著的正相关。窝仔数与后代个体的平均体长呈显著的正相关、与后代个体的平均体重相关不显著,后代个体大小与数量不发生权衡。食蚊鱼繁殖期的性别比例、个体大小和局部形态特征的两性异形受生育力选择、性选择、生态位分化、食物竞争等多种选择压力的作用,也有利于该物种种群扩张和快速入侵。     

气温对出蛰期泽陆蛙(Fejervarya limnocharis)日间活动的影响

以泽陆蛙(Fejervarya limnocharis)为模型动物,在浙江省温州市瑞安碧山镇涂厂村农田生境,通过近1个月时间的野外活动数量调查,检测出蛰期时间尺度和气温变化对白天泽陆蛙野外活动数量及活动个体大小的影响。结果显示:(1)月周期调查中泽陆蛙个体大小在不同采集时间上差异不显著,气温与个体大小相关亦不显著,气温与白天活动个体的数量呈显著正相关;(2)持续4天的泽陆蛙的活动数量的调查显示,上下午间差异显著,上午的活动数量显著少于下午,个体大小在上下午间差异不显著,气温与个体大小相关不显著,与白天活动个体的数量呈显著的正相关;(3)3月份时间推移的温度和数量的数据和4月初上午和下午数据的单因子协方差分析显示,两者回归关系具有平行性,但截距差异显著。据此我们推断气温是影响野外出蛰期泽陆蛙活动数量的重要的生态因子。     

单独隔离孵化对镇海林蛙蝌蚪生长发育、社交行为和运动表现的影响

两栖类胚胎呈卵群一起孵化在反捕食、维持胚胎间的温度平衡和促进胚胎的同步发育等方面具有重要作用。在实验条件下探究孵化条件(单独隔离孵化和卵群一起孵化)对镇海林蛙(Rana zhenhaiensis)蝌蚪的生长发育、社交行为及其运动表现能力的影响。结果表明,孵出2天后,单独隔离孵化组蝌蚪的体长和发育历期均显著大于卵群一起孵化组。以体长为协变量的协方差分析表明,特定体长的单独隔离孵化组蝌蚪的体宽和体重均显著大于卵群一起孵化组的个体。在蝌蚪的活动行为中,单独隔离孵化组蝌蚪在水体上层和中层出现的频次显著小于卵群一起孵化组,而在水体底层的出现频次显著大于卵群一起孵化组。单独隔离孵化组蝌蚪个体的分布面积率、最近邻个体的距离、个体间的距离均显著大于卵群一起孵化组,但个体间的接触频次显著小于卵群一起孵化组。在运动表现方面,单独隔离孵化组胚胎的摆尾搏动频次显著小于卵群一起孵化组。单独隔离孵化组蝌蚪的运动时长和运动频次均显著小于卵群一起孵化组。本研究结果将为无尾两栖类幼期的生长发育规律提供参考数据。