李秀清， 楊澤鵬, 2， 楊歆， 李奇生*

(1. 西南林業(yè)大學(xué)，云南省高校極小種群野生動(dòng)物保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/生物多樣性保護(hù)學(xué)院，昆明650224；2. 云南省大圍山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)屏邊管理分局，云南屏邊661200； 3. 云南銅壁關(guān)省級(jí)自然保護(hù)區(qū)管護(hù)局，云南芒市678400)

兩性異形(sexual size dimorphism，SSD)反映成年雄性和雌性之間的形態(tài)差異，在動(dòng)物界廣泛存在。雄性和雌性動(dòng)物對其不同的生殖角色適應(yīng)以及相關(guān)的生態(tài)和生活史策略方面存在差異(Han & Fu，2013；Magalh?es.，2018)。解釋兩性之間的差異有：雌性偏向的SSD，雌性成體大于雄性成體，較大的體型有利于提高雌性的繁殖輸出和增強(qiáng)負(fù)載雄性的能力，可以產(chǎn)生更多的后代和更多用于繁殖的能量儲(chǔ)備，符合“繁殖力優(yōu)勢假說”(Andersson，1994)；雄性偏向的SSD；雌雄間無明顯差異的SSD，后兩種則是性選擇的驅(qū)動(dòng)形成。雄性爭奪配偶時(shí)，較大的雄性在爭斗中有明顯的優(yōu)勢，能獲得較多交配機(jī)會(huì)，所以雄性競爭中的體型優(yōu)勢和雌性選擇塑造了偏雄性的SSD(Andersson，1994)。兩棲動(dòng)物的SSD普遍為雌性偏向性，這被認(rèn)為是受繁殖相關(guān)的選擇壓力而形成(Han & Fu，2013；Magalh?es.，2018)，也被認(rèn)為是特有的性選擇模式結(jié)果(Fryxell.，2019)。然而，SSD可能僅由年齡上的性別差異、年齡特有的生長速度或兩性之間的成熟度引起(Liao，2013；Zhang & Lu，2013；Liao.，2015；Pacheco.，2020；Portik.，2020)生態(tài)學(xué)或生態(tài)位分化現(xiàn)象(Serrano & Székely，2006)。不同兩棲類在繁殖中具有不同的SSD模式，確定兩棲動(dòng)物的年齡可進(jìn)一步從年齡角度解釋兩性在形態(tài)上產(chǎn)生差異的機(jī)制。

滇蛙是一種分布在四川、云南、貴州的中國特有種，在形態(tài)、食性、生殖器官等方面都有研究(周偉等，2003，2009；李旭等，2006)。本文測定了滇蛙的11項(xiàng)形態(tài)數(shù)據(jù)，并采用骨齡學(xué)方法確定年齡，探討兩性的形態(tài)差異、SSD與年齡的關(guān)系，以揭示其SSD模式和不同年齡段兩性體型差異形成機(jī)制，為其繁殖對策和性選擇研究提供更多基礎(chǔ)資料。

1 材料和方法

1.1 材料選取

標(biāo)本于2012年7月采自云南省大理市劍川縣的農(nóng)田中，125只(雌性：=64；雄性：=61)固定于5%甲醛，保存于西南林業(yè)大學(xué)標(biāo)本館。經(jīng)過解剖驗(yàn)證所有標(biāo)本的第二性征和性腺發(fā)育成熟：雄性肩上方有扁平肩腺，第一指基部內(nèi)側(cè)有婚墊，咽側(cè)下有外聲囊。少數(shù)個(gè)體第二性征不明顯，解剖腹部觀察是否有蛙卵(Reyer & Batting，2004)，懷卵的個(gè)體判定為性成熟的雌蛙。

1.2 形態(tài)測量

形態(tài)特征計(jì)量參照《中國兩棲動(dòng)物檢索及圖解》(費(fèi)梁，2005)，采用游標(biāo)卡尺(精度0.02 mm)測量體長(snout-vent length，SVL)、頭長(head length，HL)、頭寬(head width，HW)、吻長(snout length，SL)、鼓膜徑(diameter of tympanum，TD)、前臂及手長(length of lower arm and hand，LAHL)、前臂寬(diameter of lower arm，LAD)、前肢全長(length of foreleg，F(xiàn)LL)、后肢全長(hindlimb length，HLL)、足長(foot length，F(xiàn)L)和脛長(tibia length，TL)。

骨齡學(xué)方法是通過觀察動(dòng)物某些部位骨組織上的生長線來鑒定個(gè)體年齡的方法，兩棲動(dòng)物的年齡鑒定通常采用前肢指骨或后肢趾骨(Li.，2010)。剪取滇蛙后肢最長趾的第2關(guān)節(jié)和第3關(guān)節(jié)中間部分，7%甲醛保存，石蠟切片(圖1)。

圖1 滇蛙趾骨切片F(xiàn)ig. 1 Phalangeal cross-sections of Nidirana pleuraden

兩棲類的趾骨由內(nèi)到外依次是骨髓腔、骨內(nèi)膜骨、骨外膜骨。年輪分布在骨外膜骨上，通過重吸收線區(qū)分骨內(nèi)膜骨層與骨外膜骨層，確定骨外膜骨層受抑制生長線(Kastschenko，1881；Rozenblut & Ogielska，2005)，依次向外計(jì)算數(shù)目(Li.，2010)，受抑制生長線可被蘇木精染色成清晰線條，其環(huán)輪數(shù)即為年齡。對全部切片的年輪進(jìn)行讀數(shù)，隔日重復(fù)，對照2次讀數(shù)，有差異時(shí)重新讀數(shù)，盲數(shù)多次后最終確定年輪數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結(jié)果

2.1 滇蛙的骨齡

共有119號(hào)標(biāo)本測出骨齡，其中，雌性62只，平均年齡為(2.87±1.15)齡；雄性57只，平均年齡為(2.77±0.95)齡。雌、雄個(gè)體的平均年齡差異不顯著(=0.61，>0.05)，數(shù)量最多的均為3齡(表1)。

表1 滇蛙各年齡的數(shù)量Table 1 Number of Nidirana pleuraden individuals at different ages

2.2 兩性異形

兩性的吻長、鼓膜徑、前臂及手長、后肢全長 4個(gè)指標(biāo)符合正態(tài)分布(>0.05)，檢驗(yàn)分析顯示，吻長和鼓膜徑的差異不顯著(>0.05)，前臂及手長、后肢全長的差異極顯著(<0.01)。Mann-Whitney檢驗(yàn)分析顯示，兩性體長、頭長、頭寬、前臂寬、前肢全長、脛長和足長7個(gè)指標(biāo)均存在顯著差異(<0.05)，其中體長、頭寬、前肢全長、脛長和足長的差異極顯著(<0.01)(表2)。

體長與頭長、頭寬、吻長、鼓膜徑、前臂及手長、前臂寬、前肢全長、后肢全長、脛長和足長之間的Pearson相關(guān)性分析顯示，雌性的相關(guān)系數(shù)為0.513～0.916，雄性的為0.416～0.862(表2)。

表2 滇蛙形態(tài)特征的測量和兩性異形Table 2 Morphological measurements and sexual size dimorphism of Nidirana pleuraden

2.3 年齡與體長關(guān)系

對滇蛙各年齡組的雌雄個(gè)體進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)(表3)，結(jié)果顯示，1齡組雌雄個(gè)體的體長差異不顯著(>0.05)，2齡組的差異顯著(<0.05)，3齡和4齡組的差異均極顯著(<0.01)；1齡組SDI為0.05，2齡組SDI為0.06，3齡組SDI為0.07，4齡組 SDI為0.08。

表3 各年齡組雌雄個(gè)體形態(tài)學(xué)統(tǒng)計(jì)表Table 3 Morphological statistics of male and female individuals in each age group

對雌雄個(gè)體的年齡與體長進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，結(jié)果顯示，雌性的年齡與體長的相關(guān)系數(shù)為0.908(<0.01)，雄性的為0.932(<0.01)，均具有強(qiáng)相關(guān)性。

3 討論

本研究中，雌性滇蛙的頭寬顯著大于雄性，但食性不是影響SSD的原因(李旭等，2006)，雌性較大的頭寬可能利于覓食中獲取更多的食物以保證充足的繁殖能量。雌性滇蛙的體長與其余形態(tài)量度呈明顯的相關(guān)性，即其余形態(tài)特征隨體長的增大而增大，同時(shí)雌性個(gè)體前臂及手長、前肢全長、后肢全長、脛長、足長均值都比雄性大，表明滇蛙雌性個(gè)體通過增大體型以增加腹腔懷卵量從而提高繁殖輸出，較大體型也有利于增加對雄性個(gè)體的背負(fù)能力，從而提高繁殖適合度。關(guān)于SSD的解釋，目前存在3種假說：生育力選擇假說(Khoshnamvand.，2018)、性選擇假說(Khoshnamvand.，2018)和生態(tài)位分離假說，本研究中雌性滇蛙大于雄性,符合生育力選擇假說。另外，滇蛙的雌雄平均體長比為1.08，SDI為0.05～0.08，遠(yuǎn)小于花臭蛙(雌雄平均體長比=1.814，SDI=0.496)(李成，2000)、凹耳蛙(雌雄平均體長比=1.716，SDI=0.418)(陳旭等，2013)，接近華南湍蛙(雌雄平均體長比=1.101，SDI=0.091)(胡一中等，2015)、康縣隆肛蛙(雌雄平均體長比=1.091，SDI=0.08)(黃棨通，龔大潔，2018)和棘腹蛙(雌雄平均體長比=1.08，SDI=0.075)(洪燕等，2019)，可以看出滇蛙是兩性異形相對較小的兩棲動(dòng)物。

滇蛙兩性的SDI在4個(gè)年齡組中呈遞增趨勢，雌雄個(gè)體在4個(gè)年齡組的平均體長差值也呈遞增趨勢。在滇蛙的生長發(fā)育過程中，1、2齡雌雄個(gè)體的體長均顯著增加；3齡時(shí)，雌雄個(gè)體體長生長速度變緩，轉(zhuǎn)向第二性征的發(fā)育，雌性與雄性體長差異顯著說明雌性通過繼續(xù)增加體長來準(zhǔn)備繁殖所必需的條件；到4齡后，所獲能量對體長的發(fā)育減少投入，促進(jìn)繁殖過程所需能量的投入。更大年齡和體長的雌性通過分配更多的能量給胚胎發(fā)育來提高生殖量(Halliday & Tejedo，1995；Lawson.，2018)。這是因?yàn)榇菩暂^大的體軀可儲(chǔ)存更多的能量，有利于提高繁殖輸出；而雄性可能與繁殖期遭受更大的天敵壓力有關(guān)，從而形成比雌性更小體長參與繁殖的趨勢。另外，性選擇假說認(rèn)為，性選擇是雄性個(gè)體向較大體型進(jìn)化的驅(qū)動(dòng)力(Lawson.，2018)，較大的雄性個(gè)體有利于在爭取配偶中取得優(yōu)勢。雄性滇蛙在年齡增長的過程中逐漸增加體長是為增強(qiáng)繁殖競爭力，但是雌性的增長要快于雄性，可能是雄性滇蛙隨年齡增長期間的競爭程度增加不大。

本文結(jié)果為滇蛙繁殖生態(tài)研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但各年齡組間的多項(xiàng)兩性形態(tài)指標(biāo)差異與聯(lián)系可以詳細(xì)反映滇蛙隨年齡變化的生長發(fā)育模式尚未涉及，有待進(jìn)一步探索與補(bǔ)充。