平顶闭壳龟与黄额闭壳龟形态差异的生态适应研究

Both the keeled box turtle (Cuora mouhotii) and Indochinese box turtle (C. galbinifrons) are distributed in same geographic region and used similar habitat, but their morphologies differ; Cuora mouhotii possesses a relative flat carapace with serrated posterior edges and single color, whereas C. galbinifrons has a domed carapace with complex coloration. Based on 11 years of field study at the Diaoluoshan Natural Reserve, we suspect that the divergent morphologies of the two species may correlate with their microhabitat selection—C. mouhotii prefers rock crevices, while C. galbinifrons prefers to hide under leaf litter. We would like to test this hypothesis by performing a quantitative field study. Our study would be the first ecological study that focuses on the body shape and body color of sympatric terrestrial turtle species.. Animal morphological structure can influence behavior and how a species adapts to the environment. In our project, we will compare the morphological differences of the two species regarding 36 quantitative and 11 qualitative variables. We will also study their microhabitat selection and preference, and assess whether these microhabitat traits are associated with morphology, using radio telemetry, digital photography, and controled experiment. These studies may elucidate the ecological reasons for divergent morphology of these two species. As this is the first study investigating the relationship between morphology and microhabitat selection in sympatric species, this work will help advance the field of turtle ecomorphology.

两个同属物种平顶闭壳龟和黄额闭壳龟的分布区重叠，生境相似，但形态差异显著。前者背甲相对扁，顶部平，后缘锯齿尖锐，体色单一，偏好躲在石缝中。后者背甲高耸、圆隆，前后缘均无锯齿，体色复杂，喜欢藏在枯枝落叶下。我们在海南吊罗山连续11年的研究发现，这两个物种的形态差异与其利用不同的微生境及隐蔽环境密切相关。但尚未开展过这方面的专门研究。国内外极少关注陆地同域分布龟类的生态形态学研究，更少涉及体色方面的研究。.形态结构决定行为功能，并适应生存环境。在前期扎实的研究基础上，我们发现了需要进一步深入研究新的问题，梳理出了36项定量和11项定性形态学指标，将采用无线电遥测、摄影和人工控制实验等方法，精准量化两物种形态之间的差异，全面深入地研究两物种微生境选择偏好及其与形态差异之间的关系，揭示其形态差异的生态学原因。本项目从微生境层面探究同域分布物种体色和体形差异的原因，开拓了龟类生态形态学研究的新领域。

为揭示平顶闭壳龟与黄额闭壳龟形态差异的生态学原因，本项目深入研究两物种微生境选择偏好及其与形态差异之间的关系。研究结果表明：1）两物种的形态存在显著差异，从而导致两物种甲壳的闭合力、摩擦力和抗机械力存在显著差异。2）平顶闭壳龟背甲扁平，在野外偏好多石块且较陡峭的微生境，多选择石缝作为其隐蔽场所，而且偏好中等宽度和洞高接近自身背甲高的石缝，并把身体嵌入石缝最深处，使得背甲与洞顶紧密接触；而黄额闭壳龟背甲较高拱，偏好落叶盖度和厚度较大的缓坡微生境，并选择躲藏在疏松的落叶层下。3）黄额闭壳龟背甲的中部条纹与偏好的基质的匹配程度高于非偏好的基质，侧边条纹在偏好的竹叶基质中的匹配程度最高；而平顶闭壳龟的背甲的中部条纹在偏好的基质的匹配程度显著低于非偏好的基质，侧边条纹与偏好的基质匹配。4）两种闭壳龟在偏好基质的混隐率显著高于非偏好基质，其中在阔叶基质中具有最高的混隐率；平顶闭壳龟的形状破坏带来的混隐色伪装效果在草地基质、阔叶基质和裸地基质中均显著优于黄额闭壳龟的颜色破坏带来的混隐色伪装。5）黄额闭壳龟的中部条纹与阔叶基质中的落叶的形状和颜色相似度最高，而平顶闭壳龟的中部条纹与阔叶基质中的落叶的形状相似度最高，虽然色度相似度低，但是仍低于可以区分的阈值。6）两种闭壳龟的整个背甲比中部条纹和侧边条纹更容易被二色和三色视觉捕食者检测，但是在偏好的基质中对整个背甲的检测概率低于非偏好的基质。这些结果表明，两物种的体形和体色的差异是适应不同微生境的结果，从而有利于提高防御包括人类在内的捕食者。因此，要保护这两种国家二级保护物种，就要保护其微生境的异质性和多样性。