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四眼斑水龟是亚洲地区的特有种,长期以来被认为是一个单一的物种Sacalia quadriocellata。该物种主要分布于我国广东、广西、江西与海南,国外则分布于老挝和越南。本课题组通过分子生物学方法(线粒体16s DNA序列)研究了四眼斑水龟不同地区种群的分类地位,发现分子生物学数据支持该物种可以分为两个物种,认为海南岛分布的四眼斑水龟应为一个独立的物种,命名为海南四眼斑水龟(Sacalia hainanensis)。而物种分子生物学的差异往往表现出形态学的差异,物种的常规识别也主要依据外部形态特征,但以往的研究并没有从形态学方面对这两个物种的差异进行系统深入的量化研究。为了从形态学方面探讨海南四眼斑水龟与四眼斑水龟的物种分类地位及形态学差异,本研究依据实物标本形态学测量值和已有文献中相关描述及测量数据开展两物种形态学差异分析,进而探讨海南四眼斑水龟物种地位并提出保护建议。研究结果分述如下:头部形态学差异:根据参考文献记载和对已知产地的实物标本的观察,四眼斑水龟与海南四眼斑水龟的头部描述性形态差异较为明显。分布于亚洲东南沿海地区的四眼斑水龟雄性个体下颌有两个大型的红色斑块,头部背面第二对眼斑内侧边缘相交而形成“V”字形。与之相对,分布于海南地区的海南四眼斑水龟下颌只有一些均匀分布的红色小斑块,头部背面第二对眼斑内侧边缘相距较远而呈现倒“几”字形。雌性成体头部特征的比较显示,四眼斑水龟下颌为两块大型的黄白色斑块,只有在近前端有少量相连接,海南四眼斑水龟雌性个体下颌没有斑块或者仅见分散的黄白色小斑块。依据头部斑纹或者斑块的形态测量值比较表明,海南四眼斑水龟和四眼斑水龟在下颌斑纹及斑块尺寸上有显著差异(Mann-whitney U检验:P=0.0001)。这些结果表明,海南地区的海南四眼斑水龟与其他地区的四眼斑水龟在头部形态上存差异。依据头部形态学测量值以头长为协变量的协方差分析表明,四眼斑水龟成体的头长(t=7.687,df=50,P=0.001)、头宽(F(1,50)=12.071,P=0.00<0.05)和头高(F(1,50)=6.079,P=0.017)显著大于海南四眼斑水龟个体。依据5个头部形态测量值(头长、头宽、头高、第一眼斑距、第二眼斑距、上下眼斑距)主成分分析表明,四眼斑水龟与海南四眼斑水龟在主成分散点图上的分布有其各自的质心,表明在两物种头部形态特征上存在着差异。而利用头部形态特征进行聚类分析和判别分析可以将两物种区分开来。其中判别分析的判别函数对海南四眼斑水龟判别正确率为88.5%,对四眼斑水龟判别正确率为100%,总体判别正确率为90.4%。结果表明,利用头部形态学特征可以较好的将两物种区分开。背腹甲盾片形态学差异:测量龟类个体的背甲长(CL)、背甲宽(CW)和体高(CH)等41个形态测量学指标进行统计分析。对无性别二态性的甲高(CH)、背甲曲线长(CCL)和最大腹甲长(PL2)等33个形态测量学指标进行单因素方差分析,结果表明:海南四眼斑水龟的相对背甲高(CH/CL)、相对腹甲长(PL2/CL)、相对肛盾末尾尖端距离(PPW1/CL)大于四眼斑水龟,而相对腹甲宽(PW/CL)则是四眼斑水龟大于海南四眼斑水龟。这些结果表明海南四眼斑水龟和四眼斑水龟由于生活环境和种群基因的差异而在背腹甲盾片的形态上具有明显差异,海南四眼斑水龟相比较于四眼斑水龟个体相对较小(CCL/CL);相对体高(CH/CL)更大使得背甲不呈现流线型。两物种的背腹甲形态学差异的形成和它们采用不同的生活史对策有关,海南四眼斑水龟倾向于加大繁殖投入而四眼斑水龟选择加大生存投入。此外,海南四眼斑水龟具有较大的身体前部活动空间如较大的相对前端背甲宽(ACW)、较大的相对腹腔容积较大的相对体高(CH/CL)以及相对较大的尾部活动空间和产卵体积(PPW1/CL),而生物的形态与其生活环境密切相关,依据具有类似形态特征龟类研究结果表明:这可能与海南四眼斑水龟在其分布区内生存压力不大有关,因而更加倾向于通过扩大身体内部器官容积增加个体的繁殖能力有关。四眼斑水龟则趋向于具有更大的腹甲保护面积(PW/CL、ABSW/CL、ABSL/CL)和更加呈现流线型背腹甲(较低的CH/CL比值)以利于四眼斑水龟个体运动和捕食,这个形态测量学特征与分布于水流速度较快、天敌较多的锦龟个体类似,因而这可能与其在生境中生存压力较大有关。具有性二态的8个形态测量学特征的数据分析表明,四眼斑水龟和海南四眼斑水龟均有明显的雌性偏大的性二态偏向。在雌性个体中,四眼斑水龟相比较于海南四眼斑水龟具有更大的腹甲保护面积(PL1/CL)和更大的腹甲横向覆盖面积(CW1/CL),而这两个形态学特征都说明四眼斑水龟要扩大自身的腹甲保护面积,这反映出四眼斑水龟在其生境中面临较大的生存压力。海南四眼斑水龟具有宽的第二肋盾宽(2COSW/CL)和较长的甲桥长(BL/CL),通过增加背腹甲内部怀卵空间,增强自身的繁殖能力。在雄性个体中,四眼斑水龟具有更大的背甲覆盖长度(CL、NL/CL)和更宽的腹甲(CW1/CCL)从而能提供给身体较好的保护。同时通过缩短甲桥长(BL/CL)来增大四肢的活动空间提高自身运动能力。上述结果说明海南四眼斑水龟与四眼斑水龟背腹甲盾片形态存在差异,不同的环境条件和基因差异是背腹甲盾片上产生明显差异的原因。利用具有性二态的形态测量值进行多元统计分析表明,典则判别函数分析提取了2个典则判别函数,依据典则判别函数得分绘制散点图可以将海南四眼斑水龟和四眼斑水龟以及眼斑水龟完全区分开,并且各函数的判别正确率为100%。主成分分析结果也证实了利用8个具有性二态的形态测量值可以将三个眼斑龟属物种个体区分开,且各物种有其独特的物种质心。腹甲斑纹和斑点:采用Tps数字图像分析软件分析海南四眼斑水龟和四眼斑水龟雌性腹甲黑斑相对面积和雄性腹甲斑点数目。统计分析结果表明,海南四眼斑水龟雌性个体腹甲的黑斑相对面积大于雌性的;雄性个体腹甲黑点数目比较中,海南四眼斑水龟的腹甲斑点数目多于四眼斑水龟,两物种的腹甲斑纹和斑点数存在差异。采用6个腹甲角度值的单因素方差分析结果表明:在雌性个体中,除角4以外,其他腹甲角度差异均显著;雄性腹甲角度比较中,除角2和角3以外,其他腹甲角度差异均显著。结果表明两物种在腹甲角度上存在稳定的差异。雌性个体的典则判别函数分析中以6个腹甲角度值为因子,分别建立两个判别函数并且判别正确率为100%。以每个个体在判别函数中得分作为坐标绘制散点图,可以看到海南四眼斑水龟和四眼斑水龟都有其各自的物种质心,表明两物种间存在着形态差异。主成分分析也验证了以上结论。综合上述结果可以得出:四眼斑水龟与海南四眼斑水龟在头部形态特征、背腹甲形态特征、腹甲斑纹和斑点上存在着显著差异。这些形态学分析结果支持将海南四眼斑水龟作为独立种的结论。本研究为探讨海南四眼斑水龟的物种分类地位与形态学鉴定提供基础形态学证据。并建议将海南四眼斑水龟的学名由Sacalia insulensis改为Sacalia hainanensis。本文首次在国内应用了数字图像处理软件(IMP形态测量软件)和地标点的概念和方法研究龟类物种形态学差异,对开展龟类形态差异研究具有重要参考价值。