环境驱动下的斑重唇鱼形态分化：塔里木河流域地理种群的适应进化与生态机制

《Ecology and Evolution》：The Geographical Differences in the Morphology of Diptychus maculatus: Environmental Driving Factors and Adaptive Evolution

本研究通过整合传统形态测量与几何形态测量技术，揭示了塔里木河流域五种斑重唇鱼地理种群在关键形态性状上的显著分化。研究明确了海拔、水温、流速等环境因子对鱼类体尺、摄食及运动相关功能模块的塑造作用，并识别出19个关键判别性状（判别准确率达90.6%）。该工作为理解高原冷水鱼类对环境异质性的适应策略提供了形态学证据，对物种保护单元划分及栖息地精准修复具有重要指导意义。

　　

材料与方法

本研究以塔里木河流域的克孜尔河、托什干河、木扎提河、卡拉苏河和克孜勒河这五个地理种群的斑重唇鱼为研究对象。采样时间跨度为2023年11月至2024年6月。研究整合了传统形态测量（使用游标卡尺测量12个形态性状）和几何形态测量（基于9个解剖标志点构建21个框标性状）两种方法。所有形态数据均经过对数转换以消除体型大小的影响，并采用主成分分析、聚类分析和判别分析等多种统计方法进行系统分析。

结果

非参数检验结果表明，所测的34个形态性状在五个地理种群间均存在极显著差异。主成分分析显示，前三个主成分的累积贡献率达87.30%，其中PC1（贡献率82.63%）可解释为“体型大小-能量模块”，PC2和PC3则主要反映了与摄食和感觉器官相关的形状变异。聚类分析将五个种群分为两大支，克孜勒河种群独立成支，其余四个种群聚为另一支，其中卡拉苏河与托什干河种群形态最为相似。判别分析筛选出19个关键判别性状，建立的判别函数总体判别正确率达到90.6%。

讨论

潜在驱动因素及其与环境关联

种群间的形态差异与环境梯度紧密耦合。克孜勒河种群（海拔2304米，水温8.9°C）具有最大的体型和扩张的口裂结构，这符合贝格曼规律，是对高海拔、低温、食物匮乏环境的适应表现。木扎提河种群（海拔1645米，水温11.2°C）则表现出更大的尾柄高和背鳍起点后移等与急流栖息地游泳能力相关的形态特征。克孜勒河种群（采样点邻近水库，水温14.5°C）体型最小且眼径显著减小，这与水库形成的缓流环境以及可能伴随的光照条件改变相关。

形态变异的功能模块分析

主成分分析揭示的变异模块反映了斑重唇鱼对不同生境压力的综合响应策略。卡拉苏河与托什干河种群尽管地理隔离，但形态高度相似且聚类最近，体现了对“中等流速和较高水温”生境模板的趋同适应。克孜勒河种群在所有维度上都与其他种群分离，凸显了地理隔离（水库阻隔）和环境压力共同驱动的快速种群分化。

进化机制与保护启示

研究表明，斑重木鱼地理种群的形态聚类与判别模式是其进化历史与当代环境压力共同作用的结果。判别分析高达90.6%的准确率证实了利用形态指标有效区分地理种群的可行性，这些关键性状（如眼间距X₈、尾柄高X₁₂）均与生态功能密切相关。此形态-生境映射关系使得形态监测可作为评估环境变化对种群影响的一种低成本、高效率的指示指标。

结论

本研究系统揭示了环境过滤在塑造斑重唇鱼种群表型中的关键作用。不同地理种群正沿着适应其局部环境的轨迹发生分化。这对于濒危物种斑重唇鱼的保护具有明确启示：应将不同流域的种群视为具有独特适应潜力的管理单元，并实施有针对性的保护措施。特别是因人类干扰而高度特化的克孜勒河种群，其独特的进化轨迹和潜在的脆弱性值得特别关注。