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中国蝗总科昆虫系统发育和支序生物地理学研究

许升全  
【摘要】:1.支序生物地理学的研究概况和对中国蝗总科昆虫进行支序系统学和支序生物地理 学研究的意义和必要性 支序生物地理学(Cladistic Biogeography)是在支序系统学(Cladistics)理论 的基础上发展起来的一种历史生物地理学(Historical Biogeography)研究方法。由 于该方法是在研究现在生物物种系统发育关系的基础上来分析生物地理分布的演化 过程,重建生物地理历史过程。它是基于严格的逻辑和计算过程,所以越来越为人 们所接受和使用。它与现在的生物地理区划方法的本质区别在于它对生物地理区域 关系的研究是基于生物的系统发育关系,而不是区域间生物分布种类和格局的异同。 从60年代产生支序系统学的思想产生到现在,支序生物地理学的方法随着他的 发展而发展,经过了以下几种方法的进化:①累进原则(The progression rule)、 ②隔离分化生物地理学(Vicariance biogeography)Rosen 1976年的方法、③删 减区域支序图法(Reduced area cladogram)Platnick and Nelson 1978年的方法、 ④祖先种的地图法(Ancestral species maps)(Wiley的方法1950,1981)⑤组 成成分分析(组元分析)Component analysis Humphries(1956)、⑥Brook的简 约分析方法(Brooks parsimony analysis)、⑦量化的组成成分分析 (Quantification of component analysis)和⑧特有性的简约性分析(Parsimony analysis of Endemicity)。⑤-⑧为目前几种比较成熟的方法,其中⑤和⑥经常结 合在一起使用,并且最常用到。⑦由于要求的系统发育研究较多,应用较少。⑧适 用于系统发育关系不太清楚的类群。 现在支序生物地理学方法已在动物、植物的一些类群得到了应用,尤其是以昆 虫的研究为最多。并且取得了一定的成果,但相对与数量众多的生物门类和种类来 说还远远不够。从研究的地区来看,一般研究的范围都比较大,划分比较粗。在小 范围的地理区划应用的极少。 我国的支序生物地理学研究工作开展较晚,尹文英(1993)关于原尾自夕蚖科 的生物地理学研究是我国首次应用支序生物地理学的方法对昆虫生物地理的研究, 但除累进原则外,并没有应用支序生物地理学的新的方法。《动物分类学报》1998 年的“中国动物地理学研究”专辑是中国支序生物地理学研究的一个突破。该专辑 收录了支序生物地理学方面的论文9篇,约为总论文数的一半。涉及的动物门类主 要是鱼类(4篇)和昆虫(5篇)。其中昆虫类群有同翅目(1篇)、半翅目(3篇) 和鳞翅目(1篇)。就分析的方法来说有:BPA、假说1和假说2、PAE、删减区域支 序图法和扩散-分替理论。半翅目和鳞翅目方面的研究主要采用的是结合系统发育关 系人工进行地理起源分析。相对与众多的昆虫门类来说,这些研究只能算是沧海一 粟,特别是对于昆虫来说,系统的支序生物地理学研究方法只是在沫蝉和蜡蝉总科 的部分分类单元略有应用。从整个世界来看,还没有直翅目昆虫的支序生物地理学 研究方面的论文发表。 我国的蝗虫己知有860多种,约占亚洲种类的2/3。但我国蝗总科的支序系统 学研究工作开展比较晚也比较零散。1992年龚静对我国网翅蝗科的部分属进行了支 序系统学研究,并根据累进原则对网翅蝗科的起源进行了推测。李保平门994)对 中国斑腿蝗科属级单位进行了支序分类,虽然没有得到斑腿蝗科属级系统发育关系, 但成功地将斑腿蝗科分为7个支(稻蝗支、切翅蝗支、凸额蝗支、长腹蝗支、刺胸 蝗支、裸蝗支和黑蝗支人许升全等曾对我国稻蝗属和竹蝗属的染色体性状进行了支 序分析(许升全郑哲民1997,许升全等1997人许升全等1999年在对蝗总科的雌 性下生殖板进行比较研究的基础上,运用支序系统学的方法研究了蝗总科的系统发 育关系。郑哲民等门)依据蝗总科各科形态性状研究了 8科的系统发育关系, 主要讨论了长腹蝗亚科Leptacrinae的系统地位。这些蝗总科的支序系统学研究工 作相对于,根据蝗总科昆虫的系统发育关系进行支序生物地理学研究的需要远远不 够,因此必须研究蝗总科的系统发育关系。 2本文的研究目的 本文的研究目的就是在用支序系统学方法研究中国蝗总科系统发育关系的基础 1! 上,对中国的动物地理区划进行支序生物地理学方面的研究,以便为动物地理区划 提供依据。 3材料和方法 3.l支序系统学 在对中国的蝗总科昆虫进行支序系统学研究时,分别从属间和种间关系的角度 进行了研究。 在进行属问系统发育关系研究时;考虑到我国的谷个蝗总科分类系级夫于一些 类群的系统地位问题有冲突,这些冲突主要在斑腿蝗科、网翅蝗科、斑翅蝗科、褪 角蝗科和剑角蝗科,而癫蝗科在不同的分类系统中都处于比较原始的地位,锥头蝗 科和瘤锥蝗科有时分开有时合并这样的因素,将中国蝗总科的8个科按照系统发盲 关系分成3个大类群:第一类为癫蝗科,以蚌属为外群研究了全部13个属的属间关 系,第H类为锥头蝗科和瘤锥蝗科,以蠢蝗属和波腿蝗属为外?


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