外來入侵物種克氏原螯蝦形態(tài)比例性狀的多元分析

外來入侵物種克氏原螯蝦形態(tài)比例性狀的多元分析

克氏原始錨（1852）?？耸显r作為水生底棲高等無脊椎動(dòng)物,因其具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和較強(qiáng)的入侵性而受到世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前關(guān)于克氏原螯蝦的研究主要集中于食品安全和入侵生物學(xué)等方面,國內(nèi)外在克氏原螯蝦種群遺傳結(jié)構(gòu)、遺傳多樣性、入侵模式的研究上業(yè)已取得了一定的研究進(jìn)展1材料和方法1.1長江水系上游干流用于本研究的克氏原螯蝦標(biāo)本,在2013年6月~2014年8月間采集于中國大陸、臺灣省和美國3個(gè)地區(qū)的12個(gè)不同自然水體。采集地點(diǎn)分別是長江水系上游干流(CJS),長江水系中游干流(CJZ),長江水系下游干流(CJX),長水系鄱陽湖支流(CJP),長江水系太湖支流(CJT),長江水系洞庭湖支流(CJD),長江水系烏江支流(CJW),東南沿海水系(DN),珠江水系(ZJ),淮河水系(HH),臺灣省桃園縣(TT),美國路易斯安那州(AL),采集標(biāo)本信息見(表1)。所有采集標(biāo)本均采用95%酒精固定,帶回實(shí)驗(yàn)室對其可數(shù)性狀進(jìn)行測量和分析。1.2測量和處理設(shè)備的形狀參數(shù)1.2.1差長測量的測量選取結(jié)構(gòu)完整的成年克氏原螯蝦個(gè)體,用電子游標(biāo)卡尺(0~150mm)對其額劍長、頭甲長、胸甲長、腹部長、尾節(jié)長、額劍基底寬、頭胸甲寬、第二腹節(jié)長、第二節(jié)腹節(jié)遠(yuǎn)體端寬、第六腹節(jié)長、第六腹節(jié)遠(yuǎn)體端寬、第二步足長進(jìn)行測量,精確到0.01mm。指標(biāo)選取參照Hobbs、王可行、鄒節(jié)新1.2.2形態(tài)指標(biāo)分析為消除蝦體大小對參數(shù)值的影響,采用各形態(tài)指標(biāo)與體長的比或取2個(gè)形態(tài)的指標(biāo)的比值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。本研究所采用的14個(gè)形態(tài)指標(biāo)比值分別為:額劍長/體長(X1.3分析1.3.1聚類分析聚類分析采用SPSS21.0數(shù)據(jù)分析軟件,分別求出各群體14個(gè)形態(tài)參數(shù)比值的平均值(表2,表3),再用這些平均值作聚類分析,采用歐式最短距離系統(tǒng)聚類法構(gòu)建聚類圖。1.3.2互關(guān)系性指標(biāo)的篩選為多個(gè)指標(biāo)作為小數(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)方法,所有數(shù)值處理同聚類分析方法,先進(jìn)行校正處理,從14個(gè)比例性狀中得出2個(gè)綜合性指標(biāo),即互不關(guān)聯(lián)的2個(gè)主成分。得出各主成分貢獻(xiàn)率,并將貢獻(xiàn)較大的主成分得分繪制出主成分散布圖,對各個(gè)群體進(jìn)行形態(tài)歸類。1.3.3區(qū)分分析運(yùn)用逐步判別方法進(jìn)行判別分析,選出對判別貢獻(xiàn)較大的參數(shù)建立判別公式,判別準(zhǔn)確率參照李思發(fā)等式中:A2結(jié)果與分析2.1流域群體聚合式對12個(gè)不同自然水體克氏原螯蝦群體的14個(gè)比例性狀參數(shù)的平均值聚類分析結(jié)果如圖1~2所示。聚類分析表明不同水域雌性群體和雄性群體均分成2類,美國路易斯安那州和臺灣省桃園縣克氏原螯蝦群體可數(shù)性狀接近,歐氏距離最短,單獨(dú)聚為一類;中國大陸地區(qū)各流域群體單獨(dú)聚為一類,兩個(gè)類群在地域上不存在交叉。其中雌性群體中長江水系上游干流群體、長江水系太湖支流群體、長江水系烏江支流群體、長江水系洞庭湖支流群體、東南沿海水系群體、淮河水系群體聚為一類,珠江水系群體則與長江水系中游干流群體、長江水系下游干流群體、長江水系鄱陽支流群體聚為一類。而中國大陸雄性群體中珠江水系群體與長江水系上游干流群體、長江水系太湖支流群體、長江水系烏江支流群體、長江水系洞庭湖支流群體、東南沿海水系群體、淮河水系群體聚為一類;長江水系中游干流群體、長江水系下游干流群體、長江水系鄱陽支流群體聚為一類。2.2不同水體克氏原螯蝦主要形態(tài)特征為了能進(jìn)一步研究影響克氏原螯蝦各群體在形態(tài)上差異的主成分因子,分別對12個(gè)不同自然水體克氏原螯蝦雌性群體和雄性群體所有樣本的14個(gè)比例性狀進(jìn)行主成分分析,各獲得前4個(gè)主成分PC1、PC2、PC3和PC4,結(jié)果如表4所示。在主成分分析中,各主成分方差貢獻(xiàn)率分別為雄性PC1:30.396%、PC2:23.407%、PC3:16.344%、PC4:9.665%,累積貢獻(xiàn)率為79.811%。雌性PC1:31.518%、PC2:23.382%、PC3:15.823%、PC4:8.767%,累積貢獻(xiàn)率為79.491%。4個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率較高,包含了其總變異的絕大部分,表明可以用這4個(gè)相對獨(dú)立的因子概括克氏原螯蝦不同群體間的形態(tài)特征差異。在雌性群體第一主成分貢獻(xiàn)率最高的是X圖3和4分別為12個(gè)不同水體克氏原螯蝦雌雄群體主成分1和主成分2的散布圖。如圖所示,雌雄群體散布趨勢相似,均顯示中國大陸各水體有較多的重疊區(qū),而臺灣省桃園縣群體和美國路易斯安娜州群體與長江水系中游干流群體、長江水系下游干流群體、長江水系鄱陽支流群體、珠江水系群體有較多的重疊區(qū)域,而與長江水系上游干流群體、長江水系太湖支流群體、長江水系烏江支流群體、長江水系洞庭湖支流群體、東南沿海水系群體、淮河水系群體幾乎無重疊。表明臺灣省桃園縣群體和美國路易斯安娜州群體與長江水系中游干流群體、長江水系下游干流群體、長江水系鄱陽支流群體、珠江水系群體在形態(tài)上較為相近;而臺灣省桃園縣群體和美國路易斯安娜州群體與長江水系上游干流群體、長江水系太湖支流群體、長江水系烏江支流群體、長江水系洞庭湖支流群體、東南沿海水系群體、淮河水系群體形態(tài)差異相對較大,分化較為顯著。主成分分析結(jié)果與聚類分析結(jié)果相一致。2.3兩性群體的判定結(jié)果將中國大陸范圍內(nèi)不同水系克氏原螯蝦群體作為1個(gè)群體,與中國臺灣群體和美國群體共3個(gè)群體的14個(gè)比例性狀進(jìn)行逐步判別分析,判別分析F檢驗(yàn)結(jié)果表明雌雄群體的判別結(jié)果均較好(P<0.01);其中,雌性群體篩選出9個(gè)顯著影響形態(tài)差異的性狀特征值X以下為中國大陸、臺灣和美國3個(gè)群體克氏原螯蝦雌(♀)、雄(♂)群體判別方程式:大陸群體(♀):Y=52693.543X臺灣群體(♀):Y=52777.538X美國群體(♀):Y=52231.078X大陸群體(♂):Y=19130.599X臺灣群體(♂):Y=19049.422X美國群體(♂):Y=19489.381X3形態(tài)聚類分析結(jié)果外來入侵物種克氏原螯蝦原產(chǎn)于美國南部和墨西哥北部,因其具有生命周期短、生長快、成熟早、繁殖力高、生態(tài)幅寬、食性雜等生物學(xué)特性,以及肉味鮮美、營養(yǎng)價(jià)值高而帶來的巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的商業(yè)特性,克氏原螯蝦群體憑借其入侵生物學(xué)特性和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展而得以迅速擴(kuò)大,現(xiàn)廣布于北半球東亞、東南亞等諸國,目前在中國則廣泛分布于長江流域以南各省、市、自治區(qū),并成為我國鄱陽湖等五大湖的地方優(yōu)勢種群。該物種可追溯入侵我國的時(shí)間大致為上世紀(jì)20年代末本研究采用了3種多元分析方法,從不同層面反映了克氏原螯蝦不同自然水體群體間外部形態(tài)的異同。即聚類分析系對不同群體進(jìn)行初步歸類,量化群體間的差異程度,聚類的先后順序可反映群體間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近作者對12個(gè)不同水域克氏原螯蝦雌性群體外部形態(tài)的聚類分析結(jié)果顯示,美國路易斯安那州納契托什群體與中國臺灣省桃園縣克氏原螯蝦群體的可數(shù)性狀接近,歐氏距離最短,首先聚為一類,而中國大陸地區(qū)群體與美國納契托什群體和臺灣桃園縣群體的聚類分析顯示其形態(tài)差異相對較大;且中國大陸地區(qū)的克氏原螯蝦群體通過形態(tài)聚類可分為兩個(gè)類群,長江水系上游干流群體、長江水系太湖支流群體、長江水系烏江支流群體、長江水系洞庭湖支流群體與淮河水系群體、東南沿海群體形態(tài)差異較小聚為一個(gè)類群,而長江水系中下游干流群體、長江水系鄱陽支流群體與珠江水系群體形態(tài)差異較小聚為一個(gè)類群,兩個(gè)類群間的形態(tài)差異相對較大。雌雄性別克氏原螯蝦的形態(tài)聚類結(jié)果相似,雄性群體的聚類結(jié)果中僅中國大陸地區(qū)珠江水系群體與長江水系上游干流群體、長江水系太湖支流群體、長江水系烏江支流群體、長江水系洞庭湖支流群體與淮河水系群體、東南沿海群體聚為了一類,而未與長江水系中下游干流群體、長江水系鄱陽支流群體與珠江水系群體聚為一類,與雌性的聚類結(jié)果略有差異。導(dǎo)致克氏原螯蝦雌雄性別群體聚類分析結(jié)果差異的原因可能是由于長江水系與珠江水系之間由靈渠相連,造成珠江水系群體與長江水系上游干流群體和長江水系中游干流群體均存在一定的種群交流。臺灣桃園縣群體和美國納契托什群體與長江水系中下游干流群體、長江水系鄱陽支流群體、珠江水系群體存在重疊,說明臺灣桃園縣群體和美國納契托什群體與長江水系中下游干流群體、長江水系鄱陽支流群體、珠江水系群體的外部形態(tài)特征相似性較高,而與長江水系上游干流群體、太湖支流群體、烏江支流群體、洞庭湖支流群體與淮河水系群體和東南沿海水系群體基本不存在重疊,說明與長江水系上游干流群體、太湖支流群體、烏江支流群體、洞庭湖支流群體與淮河水系群體和東南沿海水系群體的外部形態(tài)特征上存在較大的差異。這一結(jié)果與聚類分析的結(jié)果相一致。需要特別提出的是,克氏原螯蝦當(dāng)前已成為我國重要的水產(chǎn)資源之一,在江蘇、湖北、湖南、安徽等省