滇蛙两性年龄和异形的研究

李秀清， 杨泽鹏, 2， 杨歆， 李奇生*

(1. 西南林业大学，云南省高校极小种群野生动物保育重点实验室/生物多样性保护学院，昆明650224；2. 云南省大围山国家级自然保护区屏边管理分局，云南屏边661200； 3. 云南铜壁关省级自然保护区管护局，云南芒市678400)

两性异形(sexual size dimorphism，SSD)反映成年雄性和雌性之间的形态差异，在动物界广泛存在。雄性和雌性动物对其不同的生殖角色适应以及相关的生态和生活史策略方面存在差异(Han & Fu，2013；Magalhães.，2018)。解释两性之间的差异有：雌性偏向的SSD，雌性成体大于雄性成体，较大的体型有利于提高雌性的繁殖输出和增强负载雄性的能力，可以产生更多的后代和更多用于繁殖的能量储备，符合“繁殖力优势假说”(Andersson，1994)；雄性偏向的SSD；雌雄间无明显差异的SSD，后两种则是性选择的驱动形成。雄性争夺配偶时，较大的雄性在争斗中有明显的优势，能获得较多交配机会，所以雄性竞争中的体型优势和雌性选择塑造了偏雄性的SSD(Andersson，1994)。两栖动物的SSD普遍为雌性偏向性，这被认为是受繁殖相关的选择压力而形成(Han & Fu，2013；Magalhães.，2018)，也被认为是特有的性选择模式结果(Fryxell.，2019)。然而，SSD可能仅由年龄上的性别差异、年龄特有的生长速度或两性之间的成熟度引起(Liao，2013；Zhang & Lu，2013；Liao.，2015；Pacheco.，2020；Portik.，2020)生态学或生态位分化现象(Serrano & Székely，2006)。不同两栖类在繁殖中具有不同的SSD模式，确定两栖动物的年龄可进一步从年龄角度解释两性在形态上产生差异的机制。

滇蛙是一种分布在四川、云南、贵州的中国特有种，在形态、食性、生殖器官等方面都有研究(周伟等，2003，2009；李旭等，2006)。本文测定了滇蛙的11项形态数据，并采用骨龄学方法确定年龄，探讨两性的形态差异、SSD与年龄的关系，以揭示其SSD模式和不同年龄段两性体型差异形成机制，为其繁殖对策和性选择研究提供更多基础资料。

1 材料和方法

1.1 材料选取

标本于2012年7月采自云南省大理市剑川县的农田中，125只(雌性：=64；雄性：=61)固定于5%甲醛，保存于西南林业大学标本馆。经过解剖验证所有标本的第二性征和性腺发育成熟：雄性肩上方有扁平肩腺，第一指基部内侧有婚垫，咽侧下有外声囊。少数个体第二性征不明显，解剖腹部观察是否有蛙卵(Reyer & Batting，2004)，怀卵的个体判定为性成熟的雌蛙。

1.2 形态测量

形态特征计量参照《中国两栖动物检索及图解》(费梁，2005)，采用游标卡尺(精度0.02 mm)测量体长(snout-vent length，SVL)、头长(head length，HL)、头宽(head width，HW)、吻长(snout length，SL)、鼓膜径(diameter of tympanum，TD)、前臂及手长(length of lower arm and hand，LAHL)、前臂宽(diameter of lower arm，LAD)、前肢全长(length of foreleg，FLL)、后肢全长(hindlimb length，HLL)、足长(foot length，FL)和胫长(tibia length，TL)。

骨龄学方法是通过观察动物某些部位骨组织上的生长线来鉴定个体年龄的方法，两栖动物的年龄鉴定通常采用前肢指骨或后肢趾骨(Li.，2010)。剪取滇蛙后肢最长趾的第2关节和第3关节中间部分，7%甲醛保存，石蜡切片(图1)。

图1 滇蛙趾骨切片Fig. 1 Phalangeal cross-sections of Nidirana pleuraden

两栖类的趾骨由内到外依次是骨髓腔、骨内膜骨、骨外膜骨。年轮分布在骨外膜骨上，通过重吸收线区分骨内膜骨层与骨外膜骨层，确定骨外膜骨层受抑制生长线(Kastschenko，1881；Rozenblut & Ogielska，2005)，依次向外计算数目(Li.，2010)，受抑制生长线可被苏木精染色成清晰线条，其环轮数即为年龄。对全部切片的年轮进行读数，隔日重复，对照2次读数，有差异时重新读数，盲数多次后最终确定年轮数。

1.3 数据分析

2 结果

2.1 滇蛙的骨龄

共有119号标本测出骨龄，其中，雌性62只，平均年龄为(2.87±1.15)龄；雄性57只，平均年龄为(2.77±0.95)龄。雌、雄个体的平均年龄差异不显著(=0.61，>0.05)，数量最多的均为3龄(表1)。

表1 滇蛙各年龄的数量Table 1 Number of Nidirana pleuraden individuals at different ages

2.2 两性异形

两性的吻长、鼓膜径、前臂及手长、后肢全长 4个指标符合正态分布(>0.05)，检验分析显示，吻长和鼓膜径的差异不显著(>0.05)，前臂及手长、后肢全长的差异极显著(<0.01)。Mann-Whitney检验分析显示，两性体长、头长、头宽、前臂宽、前肢全长、胫长和足长7个指标均存在显著差异(<0.05)，其中体长、头宽、前肢全长、胫长和足长的差异极显著(<0.01)(表2)。

体长与头长、头宽、吻长、鼓膜径、前臂及手长、前臂宽、前肢全长、后肢全长、胫长和足长之间的Pearson相关性分析显示，雌性的相关系数为0.513～0.916，雄性的为0.416～0.862(表2)。

表2 滇蛙形态特征的测量和两性异形Table 2 Morphological measurements and sexual size dimorphism of Nidirana pleuraden

2.3 年龄与体长关系

对滇蛙各年龄组的雌雄个体进行形态指标统计(表3)，结果显示，1龄组雌雄个体的体长差异不显著(>0.05)，2龄组的差异显著(<0.05)，3龄和4龄组的差异均极显著(<0.01)；1龄组SDI为0.05，2龄组SDI为0.06，3龄组SDI为0.07，4龄组 SDI为0.08。

表3 各年龄组雌雄个体形态学统计表Table 3 Morphological statistics of male and female individuals in each age group

对雌雄个体的年龄与体长进行Pearson相关性分析，结果显示，雌性的年龄与体长的相关系数为0.908(<0.01)，雄性的为0.932(<0.01)，均具有强相关性。

3 讨论

本研究中，雌性滇蛙的头宽显著大于雄性，但食性不是影响SSD的原因(李旭等，2006)，雌性较大的头宽可能利于觅食中获取更多的食物以保证充足的繁殖能量。雌性滇蛙的体长与其余形态量度呈明显的相关性，即其余形态特征随体长的增大而增大，同时雌性个体前臂及手长、前肢全长、后肢全长、胫长、足长均值都比雄性大，表明滇蛙雌性个体通过增大体型以增加腹腔怀卵量从而提高繁殖输出，较大体型也有利于增加对雄性个体的背负能力，从而提高繁殖适合度。关于SSD的解释，目前存在3种假说：生育力选择假说(Khoshnamvand.，2018)、性选择假说(Khoshnamvand.，2018)和生态位分离假说，本研究中雌性滇蛙大于雄性,符合生育力选择假说。另外，滇蛙的雌雄平均体长比为1.08，SDI为0.05～0.08，远小于花臭蛙(雌雄平均体长比=1.814，SDI=0.496)(李成，2000)、凹耳蛙(雌雄平均体长比=1.716，SDI=0.418)(陈旭等，2013)，接近华南湍蛙(雌雄平均体长比=1.101，SDI=0.091)(胡一中等，2015)、康县隆肛蛙(雌雄平均体长比=1.091，SDI=0.08)(黄棨通，龚大洁，2018)和棘腹蛙(雌雄平均体长比=1.08，SDI=0.075)(洪燕等，2019)，可以看出滇蛙是两性异形相对较小的两栖动物。

滇蛙两性的SDI在4个年龄组中呈递增趋势，雌雄个体在4个年龄组的平均体长差值也呈递增趋势。在滇蛙的生长发育过程中，1、2龄雌雄个体的体长均显著增加；3龄时，雌雄个体体长生长速度变缓，转向第二性征的发育，雌性与雄性体长差异显著说明雌性通过继续增加体长来准备繁殖所必需的条件；到4龄后，所获能量对体长的发育减少投入，促进繁殖过程所需能量的投入。更大年龄和体长的雌性通过分配更多的能量给胚胎发育来提高生殖量(Halliday & Tejedo，1995；Lawson.，2018)。这是因为雌性较大的体躯可储存更多的能量，有利于提高繁殖输出；而雄性可能与繁殖期遭受更大的天敌压力有关，从而形成比雌性更小体长参与繁殖的趋势。另外，性选择假说认为，性选择是雄性个体向较大体型进化的驱动力(Lawson.，2018)，较大的雄性个体有利于在争取配偶中取得优势。雄性滇蛙在年龄增长的过程中逐渐增加体长是为增强繁殖竞争力，但是雌性的增长要快于雄性，可能是雄性滇蛙随年龄增长期间的竞争程度增加不大。

本文结果为滇蛙繁殖生态研究提供了基础数据。但各年龄组间的多项两性形态指标差异与联系可以详细反映滇蛙随年龄变化的生长发育模式尚未涉及，有待进一步探索与补充。