鱼蛉亚科昆虫特有区系与间断分布格局形成机制的研究

The subfamily Chauliodinae (fishflies) belong to the family Corydalidae of the insect order Megaloptera, which is considered to be one of the most primitive Holometabolous insects and possesses rather significant systematic status. Because of the poor capacity of long-distance dispersal, the generic divergence and speciation of fishflies are prone to be affected by some geographical vicariance. Therefore, fishflies are a kind of good materials for the study of cladistic biogeography. Currently, the faunal component and diversity are considerably different among main zoogeographical regions, and the distributed patterns are apparently disjunctive. However, the evolution of modern fauna and formation of geographical distributed patterns of fishflies are poorly known. The present project aims to reconstruct a robust phylogenetic framework of fishflies combining morphological and molecular data from a comprehensive sampling and to reveal the evolution of endemic fauna and formation of disjunctive distribution by using molecular clock and cladistic biogeographical approaches in order to explain the evolutionary history of fishflies. This project will provide new evidence for the origin and evolution of insects, the faunal division, etc., and will play important role in the biodiversity conservation and sustainable exploitation of fishflies.

鱼蛉亚科隶属于昆虫纲广翅目齿蛉科，是最古老的完全变态类昆虫之一，占据尤为关键的系统地位。该类群远距离扩散能力弱，属种分化易受地理隔离的影响，是理想的分支生物地理学研究材料。该亚科现代区系在世界不同动物地理区内具有明显的异质性，且地理分布间断隔离，而有关该亚科现代区系演化与地理分布格局的形成至今没有明确的诠释。本项目针对鱼蛉亚科全面取样，结合形态和分子数据，重建客观清晰的鱼蛉亚科系统发育框架，利用分子钟估算主要支系的分歧时间，并结合地理分布信息，运用分支生物地理学研究手段，在时间和空间两个层面解析该亚科特有区系的演化及间断分布格局的形成机制，以期阐明该类群的进化历史。本项目可为昆虫起源演化、生物地理区划划分等研究提供新的科学例证，同时在鱼蛉亚科生物多样性保护与可持续利用等方面具有重要的实践价值。

鱼蛉亚科隶属于昆虫纲广翅目齿蛉科，其远距离扩散能力弱，属种分化易受地理隔离的影响，现代区系具有明显的间断分布格局。本项目聚焦鱼蛉亚科特有区系与间断分布格局的形成机制，对鱼蛉亚科开展了系统发育及生物地理学研究。首先，在对世界鱼蛉亚科所有属进行全面取样的基础上，开展了深入的比较形态学与分子系统学研究，研究获得了较为系统的鱼蛉亚科形态特征矩阵，以及世界现生鱼蛉亚科18属中15属代表种的线粒体基因组全序列，同时还测定了500余条线粒体基因片段序列。基于形态数据及线粒体基因组数据重建了鱼蛉亚科的属间系统发育，结合化石证据及祖先分布区重建分析，阐明了该亚科起源不晚于中生代早侏罗世泛大陆尚未解离时期；随后，由于泛大陆的解离，特别是冈瓦纳古陆的分裂，驱动了鱼蛉亚科的属间分化，从而形成了目前的间断分布格局。在对地区特有属的研究方面，相继研究了非洲、北美洲及亚洲特有分布的梯鱼蛉属、马达鱼蛉属、新鱼蛉属、准鱼蛉属、华鱼蛉属等类群。有关梯鱼蛉属和新鱼蛉属的研究，通过种间系统发育重建并结合祖先分布区重建，发现：1）梯鱼蛉属很可能在中生代末期随着冈瓦纳古陆的分裂而分化形成；分布于南非东部和西部的2大支系分化较早，而南非西部该属相对丰富的物种多样性可能是由于更新世时期该区域内鱼蛉适生生境片断化密切相关；2）新鱼蛉属可能起源于中生代白垩纪，并且其早期物种分化限于北美西部，当时北美的东部和西部由于中大陆海道的存在而相互隔离，在白垩纪末期北美东部和西部大规模连接，从而促使新鱼蛉属从北美西部向东部扩散，并发生了后续的物种形成。本项目成果为理解以鱼蛉亚科为代表的古老孑遗类群的起源演化及分布格局的形成提供了新的科学证据，同时在鱼蛉亚科生物多样性保护与可持续利用等方面具有重要的实践价值。