灵长类不同运动型的形态结构及其对环境的适应机制

Locomotion is the basic ability for animal survival and reproduction, with which, animal can jump, run and climb to avoid predation and search for food. The locomotion pattern is the direct adaptation of animal to specific environment. To study the morphology, biomechanics of primates, which use different types of locomotion as their main choice, as well as the related mechanism will help us to understand the theory of evolutionary biology, reveal biomechanics of certain posture and undersatnd the history of human beings. Primate is a special taxonomy unit, not only because its close relationship with humans, but also because these animals have special ability to cope with the changing environment. Primates exhibited three important stages from forest life to terrestrial life as refered to the evolution of their locomotion patterns, then they developed scrambling, leaping,brachiation,semi-brachiation, quadrupedalism and bipedalism as the consequences of adaptation to different environments. We select four typical patterns of locomotion (scrambling, brachiation, quadrupedalism and bipedalism) to represent different primate groups and adopt geometric morphometrics and computed tompography(CT) technique to study the skulls, spines, limbs and tails of each locomotion patterns and to reconstruct the three dimensional structure of these organs, then analyze their biomechanics for different posture. Our purpose is to explore the adaptation mechanism of different locomotion patterns to different environments.

物种的历史承载着一类近缘类群起源演化和适应辐射的历史，有助于人类认识和了解物种对环境的适应。特别是对灵长类不同运动型适应不同环境的研究，不仅可有助于我们认识动物适应环境的机制，更有助于了解人类的过去。 灵长类在演化过程中经历了树栖、地栖和直立行走的三个阶段，在适应生活环境过程中，形成了攀缘型、跳跃型、臂摆荡型、半臂摆荡型、四足型和二足型。适应于不同运动类型的灵长类势必在长期的适应过程中在主要的运动系统上产生一系列相适应的结构。为此，我们采用几何形态学的研究方法和CT扫描技术对四种典型运动型灵长类动物骨骼系统（攀缘型、臂摆荡型、四足型和二足型）进行形态学、生物力学方面比较研究，探讨不同环境对灵长类运动类型形成的影响和灵长类运动模式对不同环境适应机制，揭示动物与环境相适应的特点。

非人灵长类与人类有着最密切的亲缘关系，包括人类在内的灵长类大致有三种运动模式，直立型、四肢攀爬型和臂荡型。从身体受力的方向，四肢攀爬型的四肢受力与身体是垂直的，直立型和臂荡型灵长类的四肢受力与身体是平行的，不同的是直立型的受力在后肢，臂荡型的受力在前肢。喀斯特石山灵长类属于四肢攀爬型，但是喀斯特石山灵长类在适应喀斯特丰富的悬崖峭壁环境中，形成了攀爬岩壁的活动方式，这种方式的受力与直立型和臂荡型的受力方向类似，因此，我们推测，喀斯特石山灵长类在四肢和带骨的结构上与直立型和臂荡型的灵长类具有某些结构上的趋同进化趋势，以适应石山环境的生存。. 室内研究部分：研究采用3D扫描的手段，对灵长类的四肢和带骨进行扫描，扫描的骨骼包括肩胛骨、肱骨、髂骨（盆骨）和股骨以及上下肢的关节结构，扫描的灵长类类群包括人类（Homo sapiens）、长臂猿类（gibbon）、非石山叶猴类（langurs）、石山叶猴类（karst langurs）和与石山叶猴同域分布的几种猕猴（macaques）。共计扫描110个灵长类个体，每个个体43个数据，计4700多数据和获得1100个3D模型，20G的照片数据。分别到了国内昆明动物研究所等7个研究单位，美国自然历史博物馆和美国哈佛大学比较动物学博物馆采集3D扫描和数据收集，并与美国自然历史博物馆研究人员合作开展研究。. 在3D模型和数据采集工作之后，采用PCA、Landmark, Cluster等系列分析方法，找出不同运动类型的灵长类的关键结构关系，揭示石山叶猴适应喀斯特石山环境的运动模式的进化特征。. 野外观察研究部分：每年6次连续两年的野外观察，采用焦点猴群观察法观察记录石山灵长类代表——白头叶猴的活动方式和活动时间分配，配合3D扫描分析的研究结果。 . 野外研究工作已有多篇文章发表；3D扫描和分析的研究工作部分，因四肢骨骼标本获的难度很大，2017年下半年才完成采集，明年才会有成果发表。