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动物为了保证繁殖成功率,通常通过权衡生长与繁殖、生存与繁殖、当前繁殖与未来繁殖、窝卵数与卵大小等生活史性状,采取最佳繁殖对策,以获得最大繁殖收益及适合度。然而,动物繁殖对策受多种因素的影响,特别是水陆两栖动物因其复杂的生活史,更易受到环境因素的影响,也因此成为动物生活史研究的理想对象。近年来,环境污染对两栖类生活史性状变异及其种群生存的影响效应得到越来越多的关注。重金属作为一种常见环境污染物,具易富集、难降解等特性,可经消化道、呼吸道和皮肤等途径进入两栖类体内,导致其精子质量下降、性别比例改变、性腺组织受损、生长发育迟缓等。目前,关于环境重金属长期暴露对两栖类自然种群繁殖特征及繁殖对策的影响研究还未见报道。本研究以西北广布种花背蟾蜍(Bufo raddei)为研究对象,以重金属铜(Copper,Cu)、锌(Zinc,Zn)、铅(Lead,Pb)和镉(Cadmium,Cd)为主要污染物的白银地区和相对无污染的刘家峡地区为研究样地,于2014年至2017年对两地花背蟾蜍生理生化水平、繁殖特征、繁殖对策等进行了持续监测,通过对比分析白银地区和刘家峡地区花背蟾蜍体内重金属富集水平、体况、抗氧化水平和波动性不对称水平的差异,探究环境重金属污染对花背蟾蜍体质的影响;通过对比分析两种群间性成熟个体大小、窝卵数、卵大小、性成熟年龄和繁殖投入的差异,探究环境重金属污染对花背蟾蜍繁殖相关生活史性状的影响;结合对比分析两种群间生存与繁殖权衡策略、窝卵数与卵大小权衡策略差异,阐明环境重金属污染对花背蟾蜍繁殖对策的影响。研究结果如下:1.重金属在花背蟾蜍体内的富集水平。研究结果表明:白银地区花背蟾蜍肝脏内Cu浓度、血液中Zn和Pb浓度、肾脏内Cd浓度均显著高于刘家峡地区(P<0.05)。说明在环境重金属污染胁迫下,Cu、Zn、Pb和Cd在花背蟾蜍体内显著富集。2.环境重金属污染对花背蟾蜍体况和抗氧化水平的影响。研究结果表明:白银地区花背蟾蜍体况低于刘家峡地区;白银地区花背蟾蜍肾脏内谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)活力显著低于刘家峡地区(P<0.05),肝脏内丙二醛(Malonic dialdehyde,MDA)含量显著高于刘家峡地区(P<0.05)。说明在环境重金属污染胁迫下,花背蟾蜍体况和抗氧化水平降低。3.环境重金属污染对花背蟾蜍波动性不对称水平的影响。研究结果表明:白银种群在个体水平上波动性不对称发生频率(Frequency of asymmetric manifestation of individuals,FAMI)和波动性不对称指数均显著高于刘家峡种群(P<0.05)。说明在环境重金属污染胁迫下,花背蟾蜍种群波动性不对称水平升高。4.环境重金属污染对花背蟾蜍繁殖相关生活史性状的影响,包括性成熟个体大小、窝卵数和卵大小及性成熟年龄。研究结果表明:白银种群3龄雌性和雄性性成熟个体体长和体重均显著低于刘家峡种群(P<0.05)。白银种群特定年龄窝卵数均显著高于刘家峡种群(P<0.05),而平均卵重小于刘家峡种群。白银种群雌性和雄性性成熟年龄主要是2龄,参与繁殖年龄集中于2龄和3龄;刘家峡种群雌性和雄性性成熟年龄主要是3龄,参与繁殖年龄集中于3龄和4龄。说明在环境重金属污染胁迫下,花背蟾蜍性成熟个体大小减小,窝卵数增加,卵大小减小,平均性成熟年龄减小。5.环境重金属污染对雌性花背蟾蜍繁殖投入的影响。研究结果表明:白银种群雌性繁殖投入随年龄增长而减小,而刘家峡种群雌性繁殖投入随年龄增长而增加。说明在环境重金属污染胁迫下,雌性花背蟾蜍年轻个体繁殖投入增加,繁殖衰退现象提前。6.环境重金属污染对雄性花背蟾蜍繁殖投入的影响。研究结果表明:白银种群雄性精子全长显著小于刘家峡种群(P<0.05),精子能动性、精子畸形率、求偶鸣声时程、环抱臂力、喉门横截面面积和婚垫内生殖腺面积均显著大于刘家峡种群(P<0.05)。说明在环境重金属污染胁迫下,雄性花背蟾蜍繁殖投入增加。7.环境重金属污染对雌性花背蟾蜍繁殖对策的影响。研究结果表明:白银种群和刘家峡种群雌性在生存与繁殖之间、窝卵数与卵大小之间的权衡存在差异。白银种群参与繁殖的雌性平均年龄低于刘家峡种群,且白银种群繁殖期年龄结构呈衰退型。同时,白银种群雌性倾向于产窝卵数较大而卵重较小的卵,刘家峡种群雌性倾向于产窝卵数较小而卵重较大的卵。说明在环境重金属污染胁迫下,雌性花背蟾蜍在生存与繁殖的权衡中,选择繁殖优先于生存,而在后代数量与质量的权衡中,选择数量优先于质量。8.环境重金属污染对雄性花背蟾蜍繁殖对策的影响。研究结果表明:白银种群雄性增大了繁殖投入,具体体现在精子能动性、求偶鸣声、环抱臂力、喉门及婚垫内生殖腺面积增加等。相应地,白银种群雄性的体质和生存能力下降,即体况下降、波动性不对称水平升高和繁殖期年龄结构呈衰退型。说明在环境重金属污染胁迫下,雄性花背蟾蜍在生存与繁殖的权衡中选择繁殖优先于生存。综上所述,在环境重金属污染胁迫下,花背蟾蜍体内重金属发生显著富集,体况下降、抗氧化水平降低、波动性不对称水平升高;花背蟾蜍种群生活史性状发生显著改变,主要表现在性成熟个体大小减小、窝卵数增加、卵大小减小、性成熟年龄减小;花背蟾蜍种群繁殖对策发生了较大变化,表现在在生存与繁殖的权衡中选择繁殖优先于生存,而在后代数量与质量的权衡中选择数量优先于质量。本研究结果可为进一步探究环境污染致两栖类多样性变化的机制提供参考依据。