成體貝類殼-體質量比與靜水沉降特性的相關性

豐富的野生動物和多種興趣，其數量和分布與人類的生產和生活密切相關。在貝類學的研究初期,貝殼特征幾乎成了分類特征的唯一來源貝類在貝殼厚度、生活史策略等特征上都存在快速進化的能力1材料和方法1.1南方地區常見貝類的采集量實驗于珠江水產研究所外來水生生物入侵風險評估中心進行,所用貝類為南方地區常見貝類,樣品主要采集于廣東省境內,每個物種的樣本量≥30。所有實驗貝類樣品皆為成體,9種貝類樣品分屬于9個屬,其物種分類信息如表1所示。1.2靜水沉降特性的測定(1)形態測量:貝類個體的形態參數用游標卡尺(精確到0.001cm)進行測量,所測指標包括:殼長,殼頂沿中軸到殼底部的最大長度;殼寬,垂直于殼長中軸的最大寬度(2)殼-體質量比計算:按以下公式計算。(3)靜水沉降特性的測定:采用靜水沉降法,設置沉降缸模擬自然條件下的沉降特征。沉降缸為圓柱體形,高2.4m、直徑1.2m,以清澈的池塘養殖用水灌裝。于水面中心點以下15cm設置沉降起始點,于起始點以下140cm的垂直平面設置沉降計時終點,終點距離缸底垂直距離大于25cm,缸底設置“緩沖網”以使樣品免受機械刺激和損傷。所有受試個體皆以體長軸平行于水面的姿態進入自然沉降。以秒表記錄起點至終點的運動時間,測量重復3次(圖1)。依據公式v=S/t計算平均沉降速度(其中,v為沉降速度,S為沉降距離、t為沉降時間);假設樣品為勻加速運動,依據公式a=2S/t1.3殼-體質量比-沉降速度、沉降加速度的計算采用Microsoftoffice2010軟件、OriginPro8.6軟件和IBMSPSSStatistics20軟件等進行數據統計、差異性比較、回歸分析和作圖。依據前述公式計算殼-體質量比和沉降速度、沉降加速度。結果表示為:平均值±標準差。以“殼長”、“殼寬”、“體質量”、“殼-體質量比”等作為因變量,采用單因素方差分析法(ANOVA)分析種間差異顯著性(P<0.01)。2結果與分析2.1小體積和小殼長分別測量9種貝類的殼長、殼寬和體質量三個主要的形態指標,其測量結果如表2所示。由表可知,背角無齒蚌(SinanodontawoodianaLea,1834)的殼長、殼寬、體質量最大,平角卷螺(Planorbariuscorneusvar.)的殼長最小,橢圓蘿卜螺(RadixswinhoeiH.Adams)的殼寬和體質量最小。9種貝類的殼長、殼寬、體質量的總體變異系數(C.V.)分別為0.67,0.54,1.11,因此體質量的變異>殼長的變異>殼寬的變異。2.2種間變異對福壽螺、中國螺、東魚螺殼-體質量的影響研究結果顯示(圖2):9種貝類的平均殼-體質量比為(0.32±0.13),所有受試貝類殼-體質量比的種內C.V.<0.36,平均C.V.=0.20,背角無齒蚌變異最大(C.V.=0.35),河蜆變異最小(C.V.=0.11),因此貝類殼-體質量比的種屬特異性強。不同種貝類之間存在明顯的種間變異,其中非洲大蝸牛的殼-體質量比最小(0.17±0.04),極顯著地低于其他貝類(P<0.01),河蜆的殼-體質量比最大(0.54±0.06),極顯著高于其他貝類(P<0.01),福壽螺的殼-體質量比接近0.50(0.50±0.06),銅銹環棱螺次之(0.38±0.06)。中華園田螺(0.22±0.03)、背角無齒蚌(0.23±0.08)、同型巴蝸牛(0.26±0.08)、平角卷螺(0.26±0.04)和橢圓蘿卜螺(0.28±0.04)的殼體質量比為0.25左右,種間差異性較小(P<0.01),只有中華園田螺和橢圓蘿卜螺之間存在極顯著差異(P<0.01),其余差異不顯著。陸生貝類的總體殼-體質量比(0.21)顯著小于水生貝類(0.35)(P<0.01),但并非所有陸生貝類的殼-體質量比都較水生貝類小。2.3貝類間的沉降速度觀察發現,除中華園田螺、銅銹環棱螺和河蜆外,其余貝類均具備在水面漂浮的能力。在靜水沉降實驗中,殼形是影響沉降姿勢的主要因素,雙殼貝類和螺類的沉降行為差異明顯,其中雙殼類的沉降穩定性較差,沉降終點距離理想降落點的距離較大,而螺類多為螺旋形下沉或平穩形下沉,殼形接近的物種沉降行為相似。不同貝類沉降速度的種間差異如圖3所示。由圖可知,貝類沉降速度的變異范圍較大,其中橢圓蘿卜螺的沉降速度最低((4.13±0.96)cm/s),只與平角卷螺((9.86±3.04)cm/s)差異不顯著,但極顯著低于其他貝類(P<0.01);而河蜆的沉降速度最大((24.99±4.22)cm/s),極顯著高于其他貝類(P<0.01)。同為水生貝類,河蜆的沉降速度是橢圓蘿卜螺沉降速度的6倍;平角卷螺、同型巴蝸牛((12.73±3.93)cm/s)和背角無齒蚌((13.04±3.73)cm/s)3種貝類的種間沉降速度差異不顯著,但與其他貝類差異極顯著(P<0.01);非洲大蝸牛((18.30±3.64)cm/s)、銅銹環棱螺((19.48±3.14)cm/s)、中華園田螺((21.44±3.92)cm/s)和福壽螺((21.77±5.23)cm/s)4種貝類的種間沉降速度差異不顯著,但是與其他貝類差異極顯著(P<0.01)。沉降加速度的種間差異如圖4所示,由圖可知橢圓蘿卜螺的沉降加速度最小(0.25±0.11cm/s2.4殼-體質量比的相關關系9種受試貝類的沉降速度和沉降加速度與殼-體質量比的相關關系如圖5所示,由圖可知,總體上,沉降速度、沉降加速度與殼-體質量比的均值之間存在一定的相關性,相關性系數R3討論3.1足綱和螺類的分類軟體動物種類繁多且分布廣泛,現存種和化石種共有近15萬種,貝殼是最重要的保護器官,其形成主要依靠外套膜表皮細胞的分泌物。瓣鰓綱(Lamellibranchia)貝類約2萬種,全部營水生生活,大部分海產,少部分淡水種。腹足綱(Gastropoda)貝類約10萬種,一般通稱螺類,包括前鰓亞綱(Prosobranchia)、后鰓亞綱(Opisthobranchia)及肺螺亞綱(Pulmonata)。廣布于海洋、淡水和陸地。貝類的干重、濕重與殼長、殼寬、殼高等主要形態學參數存在明顯的線性關系,這些關系在河蜆殼形的可塑性和異速生長在貝類中已被廣泛研究,環境因素可以誘導殼形的微結構產生變異,受環境因子時空變異的選擇作用,螺類的生態表型可在殼的厚薄和大小之間產生進化權衡有研究表明,淡水貝類在殼厚、殼型、生長以及繁殖等特征上的表型可塑性是海水貝類的三倍以上,因此淡水貝類的表型可塑性在種間以及種內的差異可能是極其顯著的環境對貝殼形態不具備決定作用,而只有調控作用3.2水力學與水生態系統貝類水力學沉降特征研究屬于生態水力學的范疇。生態水力學作為一門新興交叉學科,關注水力學與生態過程之間的關聯,研究水力條件的改變對水生態系統平衡以及對生物多樣性的影響是其最重要的研究內容之一有研究表明河蜆形態在流域間存在顯著的區域變化,區域間殼體形態差異是水流速度的差異所致,而水體化學組成和溫度變化與此種形態變化之間相關性不大3.3體質量比和沉降加速度的影響本研究所涉及的貝類為我國南方地區常見的貝類,相關性分析表明殼-體質量比和沉降特性之間的相關性總體上不顯著,并非殼-體質量比越大沉降速度或沉降加速度就越大。殼-體質量比是形態參數之間的一種關系,沉降特性是形態、行為功能與水環境之間互作的一種反應。有研究表明螺類運動特征的進化通常是不穩定的,但是體型大小在進化上則是相對較為保守的,而體型大小是運動能力最主要的限制因子之一盡管體型對于貝類在生態上具有無可爭議的重要性,但這并不意味著在宏觀進化上就一定會有直接的體現4靜水沉降特性與藻類生長的關系貝類的殼-體質量比存在極顯著的種間差異,種屬特異性強,水生貝類的殼-體質量比顯著大于陸生貝類,“殼-體質量比”參數能較好的反應貝類在生境適應性上對運動