《Zoologischer Anzeiger》：Integrating external morphology and outline-based geometric morphometrics to examine shell shape variation in land snails from Northeastern Thailand
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摘要
陆生蜗牛的壳形态存在显著差异，这种差异被广泛用于分类鉴定和形态多样性的研究。然而，仅依靠壳的定性特征往往不足以区分亲缘关系密切的物种，因为形态可能存在趋同现象，同时环境因素也会产生影响。本研究旨在利用基于轮廓的几何形态测量学方法，量化泰国东北部四种陆生蜗牛——Hemip
摘要
陆生蜗牛的壳形态存在显著差异，这种差异被广泛用于分类鉴定和形态多样性的研究。然而，仅依靠壳的定性特征往往不足以区分亲缘关系密切的物种，因为形态可能存在趋同现象，同时环境因素也会产生影响。本研究旨在利用基于轮廓的几何形态测量学方法，量化泰国东北部四种陆生蜗牛——Hemiplecta distincta、Hemiplecta siamensis、Cryptozona siamensis 和 Cyclophorus volvulus——的壳大小和形状的变化。壳的轮廓从照片中数字化后，在XYOM平台上进行分析，通过椭圆傅里叶描述符提取尺寸和形状变量。非参数排列检验、判别分析和层次聚类揭示了物种间的形态分化模式，在当前数据集中，壳形状变量比单纯的轮廓尺寸更能有效地进行形态区分。C. siamensis 的平均轮廓尺寸最大，而 C. volvulus 的方差最小，壳尺寸分布最为均匀。H. distincta 在当前数据集中的壳形状变异最大，而 C. volvulus 则占据了一个独特且独立的区域。某些柱面蜗牛类群在壳形状上的部分重叠凸显了定性壳形态学的局限性，但通过定量形态分析仍能观察到一定的分组。这些结果表明，基于轮廓的几何形态测量学为描述物种间壳形状的变异提供了定量框架，并有助于基于形态学的分类鉴定。
引言
陆生蜗牛（软体动物门：腹足纲）在壳形态上表现出极大的多样性，壳形态与保护作用、水分平衡以及栖息地条件有关（Goodfriend, 1986; Heller, 1987）。长期以来，壳形态一直是分类信息的主要来源，也是腹足类进化分歧的指标（Pilsbry, 1948; Cowie, 2001）。同时，壳形状具有高度变异性，且常受环境条件影响，导致亲缘关系密切或生态相似的物种之间存在广泛的形态重叠（Goodfriend, 1986; Heller, 1987）。
泰国拥有丰富的陆生腹足类动物多样性，尤其是在石灰岩喀斯特系统和异质景观中，这些地方成为了生物多样性的热点区域（Panha, 1996; Pholyotha et al., 2020）。尽管如此，许多陆生蜗牛类群的壳形态具有趋同性或仅有细微差异，这给仅依赖定性特征（如大小、颜色和螺圈数）进行物种划分带来了复杂性（Goodfriend, 1986; Nantarat et al., 2019）。因此，传统的基于形态学的分类方法可能无法捕捉到有助于细粒度形态区分的细微形状变化。
分子生物学方法，包括DNA条形码技术和系统发育分析，显著提高了腹足类动物的物种划分和进化推断能力，揭示了隐存的多样性及以前未被识别的谱系（Hebert and Gregory, 2005; Nantarat et al., 2019）。然而，分子技术通常成本较高、耗时较长，且依赖于专门的实验室设施，这在许多生物多样性丰富但资源有限的地区可能难以实施。因此，仍需要基于定量形态学的方法来补充传统的分类评估，以描述壳形状变化的细微模式。
几何形态测量学提供了一个强大的框架，能够通过分离尺寸和形状成分来量化形状变化，并允许在不同类群之间进行严格的统计比较（Slice, 2007）。基于轮廓的几何形态测量法适用于具有平滑连续轮廓和较少同源标记的生物，如腹足类动物的壳（Kuhl and Giardina, 1982; Dujardin et al., 2014）。通过捕捉整个壳的轮廓，这些方法能够在多变量形态空间中检测和可视化物种间及种内的细微形状差异。
几何形态测量学已成功应用于多种腹足类动物，包括淡水和陆生物种，证明了其在解决与分类学、生态学和进化相关的形态变化方面的实用性（Parra and Liria, 2017; Neiber and Hausdorf, 2015; Nantarat et al., 2019）。然而，将基于轮廓的几何形态测量学应用于泰国东北部的陆生蜗牛群落的研究仍然有限（Kulsantiwong et al., 2014）。
本研究采用基于轮廓的几何形态测量学方法，量化并比较了四种陆生蜗牛——Hemiplecta distincta（L. Pfeiffer, 1850）、Hemiplecta siamensis（L. Pfeiffer, 1856）、Cryptozona siamensis（L. Pfeiffer, 1856）和 Cyclophorus volvulus（O. F. Müller, 1774）——的壳形状和大小的变化，这些物种代表了两个主要的腹足类谱系。包含这三个 Ariophantidae 种是为了考察具有相似外部壳形态的类群之间的定量壳形状差异。相比之下，C. volvulus 作为一种结构明显不同的螺旋蜗牛类群被纳入研究，作为形态上不同的对比对象。其纳入的目的是将 Ariophantidae 种之间的变化置于更广泛的壳轮廓多样性范围内，而不是暗示这四种物种之间存在密切的分类或进化关系。通过将定量壳形态学与多变量统计分析相结合，本研究旨在：（i）量化物种间的壳大小和形状差异；（ii）评估尺寸和形状变量对物种分类鉴别的相对贡献；（iii）利用判别分析和层次聚类分析描述四种物种之间的形态相似性和差异性。因此，本研究重点在于描述定量形态差异，并评估其基于形态学的分类鉴定的实用性；未直接探讨壳形态变化的生态或进化原因。
章节片段
蜗牛样本和物种鉴定
蜗牛壳样本采集自泰国东北部的多个地点，包括 Mueang District、Ban Phue District、Tha Bo District 和 Si Chiang Mai District，具体信息见表1。此外，还从 Udon Thani Rajabhat 大学的 Sam Phrao 校区获得了额外的样本（图1）。采样地点和地理坐标使用 GPS 设备记录，以十进制度数表示（表1）。本研究使用的所有样本均为空壳。
基于壳形态的鉴定
根据 Panha et al. (2001)、Kulsantiwong et al. (2014) 和 Nantarat et al. (2019) 提供的诊断描述和分类关键，通过外部壳形态鉴定出四种陆生蜗牛：H. distincta、H. siamensis、C. siamensis 和 C. volvulus（图3；表2）。前三种属于柱面蜗牛目（Stylommatophora），Ariophantidae 科，其特征是相对较薄、呈圆顶形的壳，顶端呈白色。H. distincta 的壳表面光滑...
讨论
本研究采用基于轮廓的几何形态测量学方法，分析了四种陆生蜗牛样本的壳形状变化。通过 XYOM 平台进行基于轮廓的测量，并结合椭圆傅里叶形状标准化、判别分析和层次聚类，揭示了 H. distincta、H. siamensis、C. siamensis 和 C. volvulus 样本间的形态差异模式，尽管它们在某些特征上存在重叠...
结论
基于轮廓的几何形态测量学分析了泰国东北部四种陆生蜗牛样本的壳形状变化初步模式。结果显示，C. volvulus 在壳形态上最显著，而 H. distincta 和 C. siamensis 在形状上更为相似。这些发现为未来的形态测量学研究提供了探索性基础，但并非最终定论...
CRediT 作者贡献声明
Suchada Sumruayphol: 构思、数据管理、正式分析、调查、方法学、验证、初稿撰写、审稿与编辑。Sattrachai Prasopdee: 构思、数据管理、调查、方法学、初稿撰写、审稿与编辑。Kritsanawong Robru: 数据管理、调查、方法学、资源协调、初稿撰写、审稿与编辑。Rattanapron Sopa: 数据管理、调查、资源协调、撰写
资助
本研究得到了 科学、研究与创新促进基金（SRI Fund） 和 2024 年基础基金 的支持，资助编号为 67A162000003。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢 Udon Thani Rajabhat 大学生物系的生物多样性研究小组（BSRG）和理学院提供的设施及仪器。
Suchada Sumruayphol | Sattrachai Prasopdee | Kritsanawong Robru | Rattanapron Sopa | Panthong Kulsantiwong | Jutharat Kulsantiwong
