基于不同形态型个体生活史对策差异的轮虫优势形态型维持机制研究

Phenotypic flexibility is an important mechanism of the morphotype variation in rotifers. Previous studies indicated that predominant morphotypes of rotifer occurred seasonally in the same habitat. However, the maintenance mechanism of predominant morphotypes in rotifer was still kept unclear, up to now, no systematic experiments were performed to investigate it, let alone an accepted theory was put forward. Taking four different rotifers of Keratella cochlearis, K. quadrata, Brachionus calyciflorus and B. forficula from Tingtang and Jinghu Lakes in Wuhu, Anhui province as research objects, this project focuses on the effects of rotifer morphotype variation on capabilities improvement during the anti-predation, competition and ingestion employing main life history strategy experiments, such us predation, competition, ingestion, single individual culture, life table and so on. At the same time, the costs of reproduction, survivorship and neonate quality caused by morphotype variation are investigated as well. And then, the main characterizations and differences of life history strategy in different rotifer morphotypes are discussed based on the experiments described above. Our work provides a new experimental evidence for understanding the maintenance mechanism of predominant morphotypes in rotifer as well as the effect of cyclomorphosis on the seasonal dynamics of rotifer population.

轮虫形态具有典型的表型可塑性，研究发现，同一生境内同一种轮虫会发生季节性的形态型变化且出现优势形态型，但目前有关轮虫优势形态型产生及维持的机制尚不清楚，且缺乏系统的实验室研究。本项目拟以安徽省芜湖市汀塘湖和镜湖内形态变化明显的螺形龟甲、矩形龟甲、萼花臂尾和剪形臂尾等4种轮虫为对象，通过捕食、摄食、竞争、单个体培养以及生命表等主要生活史对策实验，研究形态型变化在轮虫滤食、诱导性反捕食和抵御竞争者干扰等能力提升中所起的作用，及其导致轮虫在繁殖、存活和后代质量等方面付出的代价，从而探讨不同形态型轮虫个体生活史对策的特点及差异，为揭示轮虫优势形态型产生及维持的生态学机制，以及正确理解周期变形在轮虫种群季节性变动中所起的作用提供实验性依据。

研究生物的适应和进化过程及其机理是当前生态学研究的重要内容之一。轮虫形态具有典型的表型可塑性，研究发现同一生境内同一种轮虫会发生季节性的形态型变化且出现优势形态型，但目前有关轮虫优势形态型产生及维持的机制尚不清楚，且缺乏系统的实验室研究。本研究以生物适应和进化研究的模式生物萼花臂尾轮虫、冷淡龟甲轮虫和剪形臂尾轮虫等为实验对象，研究了个体形态变化对轮虫诱导性反捕食、抵御竞争者和获取食物资源等的能力以及生活史参数和幼体耐饥饿时间等的影响。研究发现形态变化在轮虫诱导性反捕食能力、抵御竞争者干扰能力和获取食物资源等能力的提升中发挥重要作用，不同季节内不同优势形态型的出现有利于轮虫自身种群长期稳定的存在。作为猎物且密度较低时热带龟甲轮虫后棘刺的延长能够有效提高其对捕食者卜氏晶囊轮虫的抗捕食能力；剪形臂尾轮虫后棘刺的缩短提高了其对多刺裸腹溞的竞争能力，食物浓度较低时萼花臂尾轮虫个体的增大提高了其对多刺裸腹溞的竞争能力；以斜生栅藻为食物且温度较低时剪形臂尾轮虫后棘刺的缩短提高了其摄食的能力，较高的斜生栅藻食物浓度下萼花臂尾轮虫个体的增大增强了其摄食的能力。因此，本研究为证实在不同季节内呈现出不同的优势形态型是轮虫对水环境生物因子等季节性变化的一种适应这一生态学机制提供了实验证据。此外，本研究结果还表明，具有不同形态特征的轮虫个体是否会改变自身对繁殖和存活等的能量投入与轮虫的种类、温度和食物浓度等有关。因此，本研究也为揭示轮虫优势形态型维持的生物学机制提供了一定的理论依据。