鞘翅愈合的形态学特征及其与拟步甲生境选择的关系

论文摘要

受极端环境胁迫,分布于荒漠半荒漠和高寒地区的许多步甲进化出鞘翅愈合、后翅退化的适应性性状,并形成了一种特别的装置——“亚鞘窝”。此类结构的出现有效缓解了甲虫身体水分的丧失,有利于拟步甲加固体壁、阻止异质入侵等。鞘翅愈合与后翅退化这种看起来退化了的特征,在拟步甲适应荒漠(半荒漠)和极端高寒环境的演化及物种多样性的形成过程中具有十分重要的意义。揭示这种特征,对于解释该类型拟步甲在物竞天择、适者生存和繁衍的自然选择进程中具有重要科学价值。鉴于学术界鲜有这方面的研究报道,本研究显示出一定的探索价值。期望通过标本解剖、显微CT以及电镜扫描等比较研究,寻找拟步甲的鞘翅愈合与体壁结构以及环境的对应关系。经过对样品的显微CT观察和扫描、3D图像重构、保留预览图像和3D图像切面截图、CTan测量鞘翅厚度、体长指标相关性分析等获得相关数据。扫描电镜主要是对标本解剖过程中所获得的鞘翅段切面进行扫描,以获得清晰的微观结构。这项研究发现了鞘翅愈合型拟步甲体壁的共性连接构造,并总结了鞘翅愈合现象的生物学意义;初步总结出鞘翅愈合型拟步甲的4种特殊结构,分别为:中空类结构、加固型结构、特殊体态及其他结构,分析讨论了这些变化类型的甲虫与环境的适应关系。得出了小琵甲属鞘翅厚度与海拔成负相关的关系,并分析了其生物学原因。对比了荒漠(半荒漠)鞘翅愈合型拟步甲的变厚致密体壁与高寒类群的细微结构。初步结论如下:(1)鞘翅愈合现象在拟步甲科的拟步甲亚科、漠甲亚科与伪叶甲亚科中存在,并且存在共性的愈合结构。(2)鞘翅的愈合为拟步甲腹腔形成闭合腔体提供了基础,增强了体壁的机械强度,改变了体型体态,并催生了鞘翅内中空、脊状加固等新结构。(3)荒漠类群的愈合鞘翅演化趋势为愈合瘤中间的空洞逐渐向两侧消失,愈合结构逐步与两侧鞘翅同质化;体壁较厚且高度致密化、多脊状结构,形成坚硬的体壁。(4)高寒类群的鞘翅愈合型拟步甲愈合瘤逐步与两侧鞘翅融合形成孔洞状结构,多出现体壁内中空等结构应对极端温度。以小琵甲属为例,分布的海拔高度与鞘翅厚度成负相关,随海拔升高其体壁内中空结构有增多的趋势。(5)鞘翅愈合是拟步甲应对极端环境的适应行为,是“退化中的进化”类型,鞘翅愈合与后翅退化是相辅相成的进化现象。

论文目录

摘要

Abstract

1 前言

1.1 鞘翅愈合型拟步甲的分类与分布

1.2 鞘翅愈合及后翅退化与拟步甲的环境适应

1.3 国内外研究进展

1.4 研究目的及意义

2 材料与方法

2.1 所用仪器、软件及研究材料

2.1.1 标本来源及检视标本信息

2.1.2 所用仪器及软件

2.2 研究方法

2.2.1 标本解剖

2.2.2 标本脱水

2.2.3 显微CT图像采集及处理

2.2.4 数据采集与分析

2.2.5 扫描电镜断层扫描

3 结果与分析

3.1 体壁连接构造与后翅观察结果

3.1.1 体壁的连接构造

3.1.2 后翅观察结果

3.2 拟步甲鞘翅愈合的类型与梯度

3.2.1 鞘翅粘合方式

3.2.2 愈合鞘翅的类型

3.3 特殊形态构造

3.3.1 中空类结构

3.3.2 脊状加固结构

3.3.3 特殊体态

3.3.4 其他结构

3.4 小琵甲属海拔、翅厚的测量及相关性分析

4 讨论

4.1 鞘翅愈合的形态学及生物学意义

4.2 鞘翅愈合类群的体壁与环境适应

4.2.1 鞘翅愈合型拟步甲的高寒适应

4.2.2 鞘翅愈合型拟步甲的荒漠适应

4.2.3 愈合鞘翅演化趋势与环境适应

4.3 关于进化与退化的讨论

5 结论

6 研究不足与展望

6.1 研究不足

6.2 展望

参考文献

致谢

硕士期间的科研活动和学术交流

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邵宪磊

导师: 任国栋,潘昭

关键词: 拟步甲,鞘翅愈合,体壁结构,特殊构造,环境适应

来源: 河北大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 河北大学

分类号: Q964;Q968

总页数: 59

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