雷山髭蟾外部形態(tài)分析

（凱里學(xué)院，貴州凱里 556011）

雷山髭蟾Vibrissaphora leishanensis是我國(guó)特有兩棲動(dòng)物，隸屬兩棲綱無(wú)尾目鋤足蟾科髭蟾屬，模式產(chǎn)地在貴州省雷山縣方祥鄉(xiāng)格頭村［1］，目前僅在貴州省雷公山發(fā)現(xiàn)有分布，且其種群數(shù)量仍在不斷下降，發(fā)現(xiàn)已被IUCN列為瀕危（EN）等級(jí)［2］.

自1973 年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，多位學(xué)者對(duì)雷山髭蟾進(jìn)行過(guò)研究，內(nèi)容涉及雷山髭蟾的種群歷史及形成原因［3］、MHC I類基因的多態(tài)性與進(jìn)化［4］、卵團(tuán)自然狀態(tài)下發(fā)育觀察［1，5］、生態(tài)初步觀察［6-7］、社區(qū)對(duì)雷山髭蟾的保護(hù)和利用［8-9］等.近年來(lái)，雷山髭蟾的數(shù)量正在逐年銳減，其中的一個(gè)重要原因是人類對(duì)其成體的過(guò)度捕殺，另外其蝌蚪期長(zhǎng)，發(fā)育速度慢，容易遭天敵危害，由蝌蚪變態(tài)發(fā)育成髭蟾成體的數(shù)量少.另一方面，雷山髭蟾對(duì)環(huán)境的依賴性高，自然環(huán)境的變化對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖也造成巨大的威脅［10］.為對(duì)雷山髭蟾進(jìn)行有效的保護(hù)，有必要加強(qiáng)雷山髭蟾的科學(xué)研究.對(duì)雷山髭蟾外部形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行分析，可以為雷山髭蟾的基本生物學(xué)特征積累數(shù)據(jù)，為雷山髭蟾的保護(hù)提供基礎(chǔ)資料.

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料為2017年11月至2018年1月在雷山縣境內(nèi)雷公山的仙女塘、雷山康利水場(chǎng)、雷山縣交蠟干豆調(diào)、交蠟村的溪流采集到的雷山髭蟾.

1.2 雷山髭蟾外部形態(tài)測(cè)量方法

使用數(shù)顯游標(biāo)卡尺（精確到0.01 mm）對(duì)雷山髭蟾?jìng)€(gè)體的外部形態(tài)指標(biāo)（體長(zhǎng)、頭長(zhǎng)、頭寬、吻長(zhǎng)、鼻間距、鼻吻距、鼻眼距、兩眼前角距、兩眼后角距、上眼臉寬、眼間距、眼徑、鼓膜徑、鼓膜～眼距、前臂及手長(zhǎng)、手長(zhǎng)、內(nèi)掌突長(zhǎng)、內(nèi)掌突寬、外掌突長(zhǎng)、外掌突寬、前臂寬、后肢全長(zhǎng)、股長(zhǎng)、徑長(zhǎng)、徑寬、足長(zhǎng)、跗足長(zhǎng)、內(nèi)趾突長(zhǎng)、內(nèi)趾突寬和體重等）進(jìn)行測(cè)量.

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

將雷山髭蟾各項(xiàng)外部形態(tài)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為log10為底的對(duì)數(shù)，再進(jìn)行主成分分析，在保留30 個(gè)主要變量的前提下起到降維和簡(jiǎn)化問(wèn)題的作用，減少分析問(wèn)題的復(fù)雜性，再在主成分分析的基礎(chǔ)上使用主成分進(jìn)行聚類分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 雷山髭蟾外部形態(tài)特征

雷山髭蟾頭背面的皮膚十分光滑，體背和體側(cè)的皮膚松弛且顯皺，具有疣粒，背部分散有大小不規(guī)則的黑斑，腹部紫灰色；四肢的背面隱約可見(jiàn)黑色的條紋；頭扁平，吻較寬，吻棱比較明顯；舌寬大，深缺；指游離，指尖端鈍圓、短粗；聲囊無(wú)；雄性上唇后緣具2對(duì)黑色的角質(zhì)刺.

2.2 雷山髭蟾外部形態(tài)指標(biāo)

測(cè)量得雷山髭蟾的各項(xiàng)外部形態(tài)指標(biāo):體長(zhǎng)58.1～105.3mm，頭長(zhǎng)15.0～26.3mm，頭寬19.5～38.6mm，吻長(zhǎng)6.6～13.5 mm，鼻間距3.3～7.86 mm，鼻吻距2.2～7.1 mm，鼻眼距4.3～8.7 mm，兩眼前角距17.3～31.4 mm，兩眼后角距20.8～43.0 mm，上眼臉寬4.4～7.6 mm，眼間距17.0～29.2 mm，眼徑6.0～9.5 mm，鼓膜徑2.6～11.1 mm，鼓膜～眼距4.7～12.8 mm，前臂及手長(zhǎng)31.1～52.1 mm，手長(zhǎng)9.9～15.9 mm，內(nèi)掌突長(zhǎng)2.3～5.5 mm，內(nèi)掌突寬1.3～4.0 mm，外掌突長(zhǎng)2.4～4.6 mm，外掌突寬1.3～3.5 mm，前臂寬4.66～19.0 mm，后肢全長(zhǎng)70.3～121.9 mm，股長(zhǎng)19.9～34.9 mm，徑長(zhǎng)19.0～39.0 mm，徑寬5.7～15.5 mm，足長(zhǎng)20.1～32.5 mm，跗足長(zhǎng)30.2～49.9 mm，內(nèi)趾突長(zhǎng)3.3～6.3 mm，內(nèi)趾突寬1.8～3.8 mm，體重13.5～112.2 g.

2.3 主成分分析

將雷山髭蟾各項(xiàng)外部形態(tài)指標(biāo)的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為log10為底的對(duì)數(shù)，再進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見(jiàn)表1.由解釋的總方差可以看出，特征值大于1 的成分有4 個(gè)，方差總體提取出4 個(gè)主成分.這4 個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率是87.772%，即這4 個(gè)主成分保留了原有相關(guān)矩陣的87.772%信息.

表1 解釋的總方差

由表2 可以看出，后肢全長(zhǎng)、體重和頭寬的方差提取量最大，也就是信息被保留的程度是最大的，分別是0.992、0.979、0.972.

表2 公因子方差

成分得分系數(shù)矩陣是用于計(jì)算4 個(gè)主成分的得分值情況的矩陣.第1個(gè)主成分的得分值=體長(zhǎng)×0.047+頭長(zhǎng)×0.032+頭寬×0.045+吻長(zhǎng)×0.039+鼻間距×0.033+鼻吻距×0.034+鼻眼距×0.034+兩眼前角距×0.048+兩眼后角距×0.048+上臉眼寬×0.031+眼間距×0.045+眼徑×0.034+鼓膜徑×0.038+鼓膜～眼距×0.037+前臂及手長(zhǎng)×0.033+手長(zhǎng)×0.033+內(nèi)掌突長(zhǎng)×0.039+內(nèi)掌突寬×0.041+外掌突長(zhǎng)×0.042+外掌突寬×0.036+前臂寬×0.038+后肢全長(zhǎng)×0.048+股長(zhǎng)×0.040+徑長(zhǎng)×0.047+徑寬×0.045+足長(zhǎng)×0.041+跗足長(zhǎng)×0.045+內(nèi)趾突長(zhǎng)×0.041+內(nèi)趾突寬×0.039+體重×0.048.用同樣的方法可以計(jì)算第2、3、4 主成分的得分值具體見(jiàn)表3.

表3 成分得分系數(shù)矩陣

成分協(xié)方差矩陣生成的4 個(gè)成分（見(jiàn)表4），是對(duì)原始的橫縱坐標(biāo)經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)變換得到的橫縱坐標(biāo)的長(zhǎng)軸和短軸依然是正交的，它們的夾角是90°，說(shuō)明這4 個(gè)主成分能夠保留雷山髭蟾原有30個(gè)形態(tài)指標(biāo)的大部分信息.

表4 成分得分協(xié)方差矩陣

2.4 聚類分析

對(duì)雷山髭蟾形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，再使用4 個(gè)主成分進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見(jiàn)表5.從聚類分析可以看出，對(duì)變量聚類分析一共進(jìn)行了17 步，其中第4 列表示兩個(gè)變量之間的距離，距離小的樣本是先進(jìn)行聚類的.第9類別和第10類別之間的距離是最小的，所以最先聚成一類.第二步聚成一類的是第11 類別和第13 類別，第三步聚成一類的是第9類別和15類別，第四步聚成一類的是第4類別和第11 類別，第五步聚成一類的是第1 類別和第2 類別，第六步聚成一類的是第4類別和第9類別，第七步聚成一類的是第3類別和第14類別，第八步聚成一類的是第3 類別和第4 類別，第九步聚成一類的是第6 類別和第7 類別，第十步聚成一類的是第3類別和第8 類別，第十一步聚成一類的是第三類別和第12類別，第十三步聚成一類的是第1類別和第六類別，最后一步聚成一類的是第1 類別和第5 類別.第1 類別和第5 類別之間的距離是最遠(yuǎn)的.第5列和第6 列表示某一步聚類分析中參與聚類的樣本是樣本還是類，0 表示的是樣本，數(shù)字表示第幾步聚類產(chǎn)生的類參與本步的聚類.最后這一類表示本步聚成類的結(jié)果會(huì)在第幾步用到.

表5 聚類表

樹(shù)狀圖表示的是聚類分析的結(jié)果，15 個(gè)類別聚為2 個(gè)大支，3 個(gè)亞支（圖1）.第9、10、15、11、13、4、3、14、8、12、1、2 類別聚為一個(gè)亞支，其中第5 類別單獨(dú)聚為一個(gè)大支，第6 和第7 類別聚為另一個(gè)亞支.第3 亞支又分為3 小亞支，其中第8 類別單獨(dú)成1 小亞支.這說(shuō)明第9、10、15、11、13、4、3、14、8、12、1、2 只髭蟾的親緣關(guān)系比較近，聚為一個(gè)大支，第6 和第7 只髭蟾的親緣關(guān)系比較近，聚為另一個(gè)大支，第5只髭蟾與其它髭蟾的親緣關(guān)系最遠(yuǎn).

圖1 聚類分析

3 討論

近幾年雷山髭蟾種群數(shù)量急劇減少，分布區(qū)逐漸變得狹窄，對(duì)雷山髭蟾的保護(hù)迫在眉睫，對(duì)其深入研究顯得尤為重要.為保護(hù)雷山髭蟾這一野生資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)其資源的可持續(xù)性利用，需要對(duì)雷山髭蟾的外部形態(tài)特征、生活習(xí)性、種群史、生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)等進(jìn)行研究.本文通過(guò)對(duì)雷山髭蟾外部形態(tài)測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行主成分分析和聚類分析，可以獲得雷山髭蟾種群固有結(jié)構(gòu)的信息.4 個(gè)主成分的方差的累積方差貢獻(xiàn)率是87.772%.體長(zhǎng)、頭寬、吻長(zhǎng)、鼻吻距、鼻眼距、兩眼前角距、兩眼后角距、眼間距、鼓膜～眼距、前臂及手長(zhǎng)、內(nèi)掌突長(zhǎng)、內(nèi)掌突寬、后肢全長(zhǎng)、徑長(zhǎng)、徑寬、體重等形態(tài)指標(biāo)對(duì)雷山髭蟾的形態(tài)影響比較大.后肢全長(zhǎng)、體重和頭寬的方差提取量最大，分別是0.992、0.979 和0.972，也就是信息被保留的程度是最大的.15 只個(gè)體聚類為3 類且距離較近，說(shuō)明雷山髭蟾各個(gè)體之間的相似程度比較大.第9、10、15、11、13、4、3、14、8、12、1、2 只髭蟾的親緣關(guān)系比較近，聚為一個(gè)大支，第6和第7只髭蟾的親緣關(guān)系比較近，聚為另一個(gè)大支，第5 只髭蟾與其它髭蟾的親緣關(guān)系最遠(yuǎn).這可能與雷山髭蟾的分布有關(guān)，因?yàn)槔咨谨隗傅幕顒?dòng)能力不強(qiáng)，由同一親本繁殖的后代分布比較集中.在同一區(qū)域內(nèi)捕捉的雷山髭蟾?jìng)€(gè)體的親緣關(guān)系會(huì)較近，不同區(qū)域捕捉的髭蟾?jìng)€(gè)體親緣關(guān)系會(huì)較遠(yuǎn).因?yàn)槔咨谨隗赋审w難以找到，本研究利用的樣本少，可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)果存在偏差，建議今后使用分子生物學(xué)的方法對(duì)其親緣關(guān)系進(jìn)行研究.