不同生境无尾两栖类长骨生物力学特性与前、后肢形态整合程度研究

来自多机构的研究团队针对无尾类动物运动功能需求差异，通过比较24种不同生境物种的长骨生物力学特性，揭示了水生/半水生物种具有最强抗弯曲骨折能力的骨骼特征，并发现陆生物种表现出最高的形态整合度，为理解四肢骨骼的生态适应性进化提供了重要证据。

　　

肌肉收缩与重力产生的机械负荷显著影响着长骨(limb bones)的生物力学特性，这种影响会随着四肢功能需求的变化而改变。在无尾两栖类(Anura)中，虽然前后肢都参与运动，但后肢(hindlimbs)在跳跃或游泳时产生更大能量，而前肢(forelimbs)还承担着陆、抱对(amplexus)、摄食等附加功能。这项研究在系统发育框架下，比较了24种不同生境无尾类前肢骨骼（肱骨humerus和桡尺骨radioulna）与后肢骨骼（股骨femur、胫腓骨tibiafibula、胫骨tibiale和腓骨fibulare）的骨结构特征。

研究发现，所有物种的前肢骨骼均表现出显著更高的生物力学参数值。其中水生和半水生物种展现出最强的抗弯曲和抗断裂能力。有趣的是，股骨(femur)和胫腓骨(tibiafibula)在水生、半水生及陆生物种中数值相近且较高，而树栖物种则呈现最低值。胫骨(tibiale)和腓骨(fibulare)展现出独特的生境分层模式，在多数物种中这些骨骼的力学参数值甚至超过股骨和胫腓骨。

形态整合分析显示，不同生境物种存在显著差异：陆生物种整合度最高，水生物种和树栖物种最低，这反映了四肢功能特化的程度差异。值得注意的是，胫骨和腓骨在所有物种中都表现出显著的协同变异模式。尽管系统发育因素可能影响观察到的变异，但生态因素在塑造骨骼几何特征中起着决定性作用，凸显了长骨抗性特征在不同生态位中的进化适应性。