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黑斑蛙是中国分布范围最广的两栖动物之一。利用一段704bp的线粒体Cyt b基因片段和10个微卫星位点对这一物种的遗传格局进行了研究,根据所得的结果探讨了地质构造活动和气候变化对其演化历史的影响。也对黑斑蛙的分子钟进行了估计,从而可以对不同的谱系分化的时间进行推测。根据谱系分化的时间,对古地质,古气候事件发生的时间进行了推测,作为独立的证据,与地质学方面的假说/推测进行对比。 由于一些历史的原因,中国生物地理学方面的研究主要集中在青藏高原隆升带来的影响,以及秦岭山脉的地理隔离。秦岭山脉位于黄土高原的南部边缘,被认为是中国的南部和北部之间物种扩散最为重要的地理屏障,阻碍了生物在纬度方向上的迁移扩散。然而,关于其他地区在这方面的研究,尤其是经度方向上的生物地理研究,则十分有限。 实际上,考虑到中国从西向东方向上的三级阶梯状地形,以及三级阶梯之间在气候,地质,生态,地理地形等方面的巨大差异,经度方向上的生物地理过程对于认识中国的生物多样性演化是非常重要的。利用线粒体Cytb基因和微卫星位点研究了整个分布区内黑斑蛙的遗传多样性,发现黄土高原的黑斑蛙谱系与其他的谱系存在很深的分化。黄土高原的黑斑蛙应该看作是一个隐存种。这个谱系分化的时间约为5.65 Ma(95% HPD∶3.49-8.10 Ma),而这个谱系分化可能是由于吕梁山脉的隆升形成了地理屏障,从而造成了黄土高原的黑斑蛙与其他地方的黑斑蛙发生隔离。这一结果为吕梁山脉发生显著隆升的时间是在晚中新世提供了独立的证据。这些时间估计将为中国其他的谱系生物地理学和进化生物学方面的研究提供有用的参考。 末次盛冰期(the Last Glacial Maximum,LGM)对种群的遗传结构和演化历史产生了深远的影响。末次盛冰期时,中国各个地区出现了不同程度的降温。东部地区年平均气温比现在低7-12℃。东北地区的最北部年平均气温在-15℃以下,0℃等温线从辽东半岛南端,经燕山、太行山至黄土高原。除了气温下降,末次盛冰期时中国绝大部分地区降水量有不同程度的减少。华北大部分地区和东北中部地区退化为草原气候。由于降水量减少,东部地区偏干,中国东部海平面下降了约140米。LGM时,上述的降温和干旱两个因素对物种的遗传结构产生了很大的影响。根据本文的研究结果,末次盛冰期对中国北方的黑斑蛙种群有比较大的影响,而对南方黑斑蛙的影响则较小。 末次盛冰期时,中国东北地区多年冻土带南缘边界是地质学上一个重要的问题。通过对中国东部黑斑蛙种群结构的研究,以及生态位模型的结果,推测LGM时中国东北地区多年冻土带南缘边界可能是在东北平原的北界,比地质学上的研究结果在纬度上更北。本文的研究结果从谱系生物地理学的角度为认识这一地质学上的问题提供独立的启示。