城市化在全球范围内迅速发展,对野生动物的生存构成了严重的威胁。由于有限的迁移能力和对环境变化的高度敏感性,两栖动物成为了城市中受威胁程度最高的动物类群之一,这也使得两栖动物被认为是研究城市生态系统的理想指示物种。对于两栖动物的城市生态学研究能够帮助我们更加全面地理解城市化对两栖动物的作用机制,并且有效地指导生态城市的建设和城市中野生动物的保护。本研究以上海地区为研究地点,以在上海地区广泛分布的本土两栖类物种金线侧褶蛙（Pelophylax plancyi）为研究对象。作为世界第三大城市,上海是发展中国家和地区中高速城市化发展的代表性区域,经历了数千年低烈度的、以农业生产为主导的历史时期城市化阶段,和自1978年改革开放以来的高速且高强度的现代城市化阶段。上海地区的城市发展以市区为中心向外围区域不断扩张,在整个地区尺度上（cityscape scale）形成了市区-市郊-远郊的连续的城市化梯度。我们在上海地区的城市化梯度上均匀地选取了15个采样点,共采集到金线侧褶蛙样本407个。以这个物种为例,使用线粒体基因（mt DNA）、微卫星（SSR）和单核苷酸多态（SNP）3种分子标记,进行了种群历史动态、遗传多样性、遗传分化、遗传结构、和基因流等种群遗传学分析。通过这项研究,我们研究了上海地区的整个城市化梯度上金线侧褶蛙种群的生存现状,并且结合景观数据,探讨了上海分阶段的城市化发展进程对金线侧褶蛙种群的作用机制,为今后上海生态城市建设过程中野生动物的保护提出可供参考的指导性建议。本研究获得了以下主要结果:1.种群历史动态的分析结果显示,本研究中的15个地方种群在历史上都发生过瓶颈效应,而且瓶颈效应均发生在至少300–500年前的历史时期城市化阶段。SSR数据的运算结果显示所有的地方种群历史上的最大有效种群大小(Nmax)在3082.15±904.74（±SD）,而当代有效种群大小（Ne）下降到了368.77±98.6。而SNP数据的运算结果进一步显示,所有地方种群经历瓶颈效应后,有效种群大小均发生了回升（种群恢复）,在个别地方种群中甚至超过了历史上最大的有效种群大小（种群扩张）。所有的地方种群在瓶颈效应发生前有效种群大小(Nanc)为5550±894.3,瓶颈效应之后的最小有效种群大小(Nbot)为262.1±164.2。经过种群恢复或者扩张之后,地方种群的Ne达到了1114.6±736。2.使用3种分子标记进行遗传多样性计算的结果显示,15个地方种群都保持着相对较高的遗传多样性。其中,mt DNA的单倍型数量（NH）为7.93±2.84,单倍型多样性（h）为0.73±0.13,核苷酸多样性（π）为0.003±0.001;SSR的平均等位基因数（NA）为7.8±0.775,观测杂合度（HO）为0.607±0.024;SNP的HO为0.214±0.024,π为0.249±0.01。3.基于主成分分析（PCA）,在地方尺度上（local scale）对每个地方种群所在区域的景观构成进行城市化指数（UI）的计算。线性回归模型（LRM）显示UI沿着城市化梯度从城区到远郊显著降低(R~2adj=0.321,P=0.016)。遗传多样性的一些参数在地方尺度上随着UI的增高而显著下降(mt DNA的NH:RC（回归系数）=–4.986,R~2adj=0.207,P=0.050;SSR的HO:RC=–1.480,R~2adj=0.259,P=0.031;SNP的π:RC=–0.020,R~2adj=0.320,P=0.016)。关于地方种群的有效种群大小,仅SNP计算得到的Ne在地方尺度上随着UI的增高而显著降低(RC=–1812.0,R~2adj=0.529,P=0.002)。然而,在地区尺度上,遗传多样性和Ne均未呈现与城市化梯度的显著关系。4.遗传分化系数的计算结果显示,在市区的地方种群、市郊的部分地方种群以及岛屿上的地方种群呈现出与其他地方种群之间相对较高的遗传分化水平（SSR:0.017–0.078;SNP:0.026–0.107）。值得注意的是,市区高度城市化区域的地方种群的分化水平甚至强于岛屿上地方种群由于长期的地理隔离造成的分化水平。5.使用Cyt-b基因构建的系统发育树显示,上海的金线侧褶蛙在线粒体基因水平上还没有发生明显的分化。这说明上海的金线侧褶蛙目前仍属于同一个种群。而使用进化速率较快的SSR和SNP计算发现,金线侧褶蛙种群呈现出正在分化中的遗传结构。综合多种算法的结果,我们将金线侧褶蛙的15个地方种群分成了8个遗传学水平上的居群（genetic cluster）。市区的地方种群、市郊的部分地方种群和岛屿上的地方种群分别形成了各自分化的居群,而城市外围的地方种群在遗传学水平仍然属于同一个居群（我们将其称为“外围居群”）。值得注意的是,这种遗传结构的分布格局在大陆区域与上海的城市化梯度的空间分布是高度一致的。6.根据遗传结构的结果,对不同居群之间的基因流进行了计算。SNP数据计算的结果显示,外围居群仍存在向城市内部居群和岛屿居群具有方向性的、中等程度的基因流,尽管外围居群向GQ和CJ两个居群的基因流相对较低（分别为0.037和0.074）,外围居群向其他居群的基因流在0.165–0.204。而其他居群之间以及其他居群向外围居群的基因流几乎被阻断（0.004–0.051）。SSR的结果与SNP结果一致,也表现为从外围居群向其他居群的基因流显著强于反方向的基因流。综上,上海两个阶段的城市化发展进程通过不同的作用机制对本土两栖物种金线侧褶蛙造成了影响。历史时期城市化阶段主要通过瓶颈效应消耗了地方种群的有效种群大小,而现代城市化阶段造成了高度城市化区域的地方种群之间严重的隔离。尽管金线侧褶蛙的地方种群在市区仍然保留着相对较高的遗传多样性,但地方种群所在的栖息地小范围内,地方尺度上的城市化水平已经开始对遗传多样性产生了影响。而在地区尺度上,高强度的现代城市化导致金线侧褶蛙种群显著的遗传分化和基因流的下降。因此,对于金线侧褶蛙这类迁移能力较弱的物种,保护栖息地核心区域、提高栖息地质量是维持其地方种群的重要措施,也是实现城市中物种保护的第一步。在保护好地方种群的前提下,增加栖息地之间的连通性、建设栖息地廊道等措施将进一步改善其在城市中的生存状况。考虑到上海正在并将持续进行高速城市化的发展,对于金线侧褶蛙以及其他本土两栖类物种长期的种群遗传学检测是必要的。