隆肛蛙（Feirana quadranus）繁殖策略的地理变异

It is an important task of modern ecology to study the life history of species, compare the differences of life history strategies among geographical populations, and evaluate the impact of environmental factors on the survival and reproduction of organisms. Reproductive strategies are essential parts of life history strategies research. Due to different environmental stress, populations of the conspecific species will have different adaptations in terms of morphology, behavior and physiology, and so on. Therefore, reproductive strategies may be varied. Previous studies have revealed that the Chinese endemic species swelled-vented frog (Feirana quadranus) has special reproductive behaviors that multiple males fertilize the same clutch of eggs without engaged in amplexus, and there are geographic variations in life history traits. We propose the following theoretical hypothesis: the frog has evolved the reproductive strategy of increasing the energy investment of sperm competition by reducing the energy investment of male-male completion, and there are geographical variations in the reproductive strategy among geographic populations. In order to test this hypothesis, we plan to study geographic variation among 15 geographic populations in reproductive strategies using control experiments, behavior observation and genetic analysis. Our aims are understand the difference in reproductive strategies of geographic populations, and to reveal the main environmental factors and possible mechanisms affecting the geographical variation of reproductive strategies. Reproductive strategies comparisons among geographically conspecific populations may shed light on our knowledge of the evolutionary mechanism of amphibian life history and the significance of this special reproductive pattern in adaptive evolution. The results of this project will also help to amphibian conservation.

研究物种生活史，比较不同地理种群间生活史策略的差异，评价环境因子对有机体生存和繁殖的影响，是现代生态学的重要任务。其中，繁殖策略是生活史研究的核心问题。由于环境压力的不同，同一物种不同地理种群将在形态、行为及生理等方面产生不同的适应，因此不同种群的繁殖策略可能存在差异。前期研究发现隆肛蛙在繁殖中无抱对行为且不同种群生活史特征存在差异。我们提出如下理论假设：隆肛蛙进化出了通过减少交配前竞争的能量投入而增加精子竞争能量投入的繁殖策略，且在不同的地理种群，其繁殖策略存在地理变异。为检验该假设，本项目拟以15个地理种群隆肛蛙为研究对象，通过观察测量、控制实验、遗传分析等手段，确定隆肛蛙不同地理种群繁殖策略的差异，揭示影响其繁殖策略地理变异的主要环境因子及可能的机制。本项目结果将有助于理解两栖动物生活史的进化机制以及这种特殊繁殖方式在适应性进化中的意义，并将为两栖动物保护提供数据和参考。

比较不同地理种群的生活史特征尤其是繁殖相关的特征，评估环境变化对其繁殖策略的影响，对揭示物种环境适应的进化机制具有重要作用。本研究对隆肛蛙繁殖策略的地理变异进行研究，以13个种群作为研究对象，比较不同种群的身体大小、年龄、雌雄繁殖投入的地理变异，分析环境压力对隆肛蛙身体大小、睾丸大小、精子大小、绝对繁殖力的影响，探讨自然选择下该物种独特的物种演化与进化策略机制。主要结果和结论如下：.(1)环境因素对隆肛蛙身体大小的影响：隆肛蛙身体大小变异与降水、能量利用和地形有关。其中雌性身体大小主要受到降雨量的影响，雄性身体大小变异主要与实际蒸散量有关，雌雄不同的体型进化机制表明其具有不同的进化选择。雌雄个体的身体大小变异均与降水季节性呈正相关，符合“降水季节性假说”。.(2)雄性隆肛蛙繁殖策略的地理变异：隆肛蛙睾丸大小具有波动不对称性。隆肛蛙各种群间相对睾丸大小、精子数量具有显著差异。相对睾丸大小随着纬度的增大而增大。精子大小与相对睾丸大小呈显著正相关，但与精子数量无相关性。生活于较高纬度地区的个体比生活于较低纬度地区的个体，其相对睾丸大小更大且精子数量更多。通过探讨环境因子对相对睾丸大小的影响，发现睾丸大小与昼夜温差月均值呈显著负相关，表明环境温度的变化越剧烈，隆肛蛙倾向于将更多的能量分配到生存中。.(3)雌性隆肛蛙繁殖投入的地理变异：绝对繁殖力在不同种群间具有差异且受体重的影响，体重越重，绝对繁殖力越高，进一步支持了“繁殖力假说”。绝对繁殖力主要受温度及地形的影响，绝对繁殖力与最冷月份的最低温度呈正相关，表明雌性繁殖力受到所处环境影响，冬眠期温度越低，雌性绝对繁殖力也越低。.综上，研究结果揭示了隆肛蛙生活史及繁殖策略的地理变异，阐明沿空间梯度的环境变化对有机体的影响，对揭示隆肛蛙在不同环境中的生理及生态进化机制具有其重要意义，为两栖物种保护策略及繁殖实践提供科学思路。.