不同生境无尾两栖动物皮肤结构的比较分析研究

作     者：袁连菊 

作者单位：西华师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：廖文波

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

主      题：无尾两栖动物 皮肤结构 栖息地类型 生态因子 差异性 

摘      要：两栖动物在由水生向陆生转变的过程中产生了许多适应陆生环境的特征,如肺的出现、皮肤初步角质化等。气候变化和人类活动影响了两栖动物的栖息地环境。皮肤作为两栖动物与环境接触的第一道屏障,其对环境变化的适应性是进化生态学中一个重要的科学问题。本研究以中国的102种无尾两栖动物作为研究对象,使用石蜡切片和H.E染色对皮肤进行切片和染色处理,统计测量了皮肤(表皮、真皮、钙化层、腺体等)的形态结构特征,收集了栖息地的气候数据,从海拔、纬度、栖息地类型和环境因子等方面探讨皮肤结构的差异性,揭示了环境选择压力对无尾两栖动物皮肤结构的影响。研究结果如下:1.马尔可夫链蒙特卡罗广义线性混合模型(MCMCglmm)解释了栖息地类型对无尾两栖动物皮肤结构的影响,具体表现为:陆栖物种有更厚的背部皮肤和疏松层、更大的颗粒腺和更长的钙化层,水栖和半水栖物种次之,树栖物种最小;水栖物种有更厚的表皮、致密层、真皮以及更大黏液腺,陆栖和半水栖物种次之,树栖物种最小。陆栖物种腹部皮肤更厚,水栖和半水栖物种次之,树栖物种最小;水栖物种有更大的腹部黏液腺,树栖物种次之,陆栖和半水栖物种最小。2.系统发育广义最小二乘法(PGLS)分析发现,背部表皮厚度(β=1.316,P=0.003)、毛细血管密度(β=1.669,P=0.027)、相对颗粒腺面积(β=5.292,P0.001)、相对黏液腺面积(β=2.341,P=0.004)随纬度的升高而增加。海拔对背部皮肤结构的影响均不显著。腹部的表皮厚度(β=0.991,P=0.012)、相对颗粒腺面积(β=5.638,P=0.014)、相对黏液腺面积(β=1.663,P=0.010)随纬度的升高而增加,相对黏液腺数量(β=-0.414,P=0.036)随纬度的升高而减少。腹部致密层厚度(β=-0.176,P=0.027)随海拔的升高而变薄,相对黏液腺数量(β=-1.845,P=0.035)随海拔的升高而减少。3.系统发育广义最小二乘法(PGLS)发现背部疏松层厚度(β=-0.579,P=0.008)随年均地表温度的增加而变薄,相对黏液腺面积(β=-1.631,P=0.043)随年均地表温度的增加而减小,黏液腺数量(β=0.799,P=0.034)随年均地表温度的增加而增加。背部表皮厚度(β=-1.656,P=0.016)随环境相对湿度的增加而变薄,相对黏液腺面积(β-5.010,P=0.028)随环境相对湿度的增加而减小。背部钙化层厚度(β=0.208,P=0.049)随年均气温的增加而增加。对腹部皮肤结构的分析发现,黏液腺面积(β=-0.713,P=0.040)随年均地表温度的增加而减小;表皮厚度(β=0.175,P=0.049)、钙化层长度(β=0.448,P=0.018)随年均气温的增加而增加;皮肤厚度(β=-1.087,P=0.044)、表皮厚度(β=-1.470,P=0.014)、钙化层厚度(β=-2.479,P=0.009)随环境相对湿度的增加而变薄,相对黏液腺面积(β=-3.086,P=0.002)随环境相对湿度的增加而减小,相对黏液腺数量(β=2.023,P=0.041)随环境相对湿度的增加而增加。上述研究结果表明,皮肤结构与栖息地类型、海拔、纬度和栖息地环境因子密切相关。栖息地环境选择压力导致了皮肤结构的差异性,从而使皮肤结构在不同程度上对环境变化产生了适应性改变。本研究结果可为无尾两栖动物在不同栖息地环境中的适应性变化提供基础资料,以期为两栖动物的保护和辅助呼吸机制的研究提供一定的理论依据。