蚁蛉总科翅形多样性、地理格局和系统演化研究

Wing is the important body structure for insect to obtain flying ability. Wing shape is closely related with insect life behavior and diffusion. Wing shape change could play a key role in species differentiation. Myrmeleontidae and Ascalaphidae are similar with Dragonfly, they are good at flight and their wing shape is various. Wing shape is not only an important taxonomic character, but also one of the important bases for study of insect phylogeny. The wing venation has been got many attentions for a long time, but wing shape research is few. Wing shape of Myrmeleontoidea can be only cursory described due to without exact examine method for wing shape, therefore wing shape as important diagnosis character has never played sufficient role in taxonomy of Myrmeleontoidea. This project will research the wing shape diversity of Myrmeleontoidea by approaches of geometric morphometrics, make clear geographic pattern of different wing shape of Myrmeleontoidea, find the key influence factors for their wing shape differentiation, and explore evolutional process of wing shape. Taxonomic system of Myrmeleontoidea will be further reviewed, new proofs will be provided to study phylogeny in Myrmeleontoidea, and the accumulation of wing character data that can be read by computer will lay a good foundation for study of insect automatic identification.

翅是昆虫获得飞翔能力的重要身体结构，翅的形状与昆虫的生存方式、扩散能力密切相关，翅形的变化有可能对于物种的分化形成起到关键的作用。蚁蛉科和蝶角蛉科昆虫形态似蜻蜓，善飞翔，翅形多样性丰富。翅的形状不仅是分类的重要形态鉴别特征，也是探讨昆虫演化过程的重要依据之一。长期以来人们较多地关注昆虫翅脉的研究，对翅形研究很少，在蚁蛉总科中由于没有精确的翅形检测方法，分类工作者只能对翅的形状做一些含糊的表达，因而翅形这一重要的鉴别特征并没有在蚁蛉总科分类研究中发挥其应有的作用。本课题拟应用几何形态测量学方法对蚁蛉总科翅形多样性进行分析研究，明确不同翅形的地理分布格局，揭示翅形多样性分化的主要影响因素，运用分支生物地理学理论，探索翅形的系统演化过程，进一步修订蚁蛉总科的分类系统、为该总科下系统发育关系的判断提供新的依据。翅形特征计算机可读数据的积累也将为昆虫自动识别打下基础。

研究背景：将昆虫的某些形态特征做量化分析，对提高昆虫鉴定的准确性，辅助解决分类学上的混乱问题有重要意义。这项研究在国内外均处于初级阶段。重要研究结果：（1）摸索出了一套昆虫翅轮廓的量化检测方法。（2）利用69属222种蝶角蛉翅轮廓特征探讨了蝶角蛉科6大动物地理界翅轮廓组合型的分布格局，发现翅轮廓的多样性与物种多样性的排序有高度的一致性，说明翅轮廓变异对物种分化有重要的影响。对典型气候型中翅轮廓组合型分布格局的分析，证明了温带是保留蝶角蛉原始物种比例最多的地区。根据分支生物地理学的原理，运用特有性简约性分析的历史生物地理学方法，进一步探讨了翅轮廓组合型的分布，以及动物区系间的关系。所有研究数据都支持以下推断：a) 蝶角蛉的原始类型应出现在大陆板块裂解之前；b）II-III是蝶角蛉最原始翅轮廓组合型；c）澳洲区和古北区翅轮廓组合型的原始成分比例最大，而新热带区是物种分化最快的区系；d）蝶角蛉的翅轮廓是由原始型向着不同的方向辐射演化的。（3）确定翅轮廓量化数据对于某些属种的鉴定很有价值。（4）基于蝶角蛉翅的特征研发了2个昆虫自动识别系统。研究成果：发表研究论文7篇，其中SCI收录5篇，完成博士论文3篇，硕士论文2篇。获得2项与蝶角蛉自动识别有关的计算机软件著作权。培养博士研究生4名，其中3人已获得博士学位，另一人正在撰写博士论文，将在今年夏天答辩申请博士学位。培养硕士研究生2人，均已获得硕士学位。科学意义：昆虫分类学未来的发展不仅要在昆虫的系统发育关系上得到更加令人信服的结论，如何提高昆虫物种鉴定的准确度，降低昆虫鉴定过程的难度，也应该是分类学家努力的方向。本课题的研究结果不仅证明翅形的量化数据可以提高昆虫鉴定的准确性，辅助解决一些用传统的方法难于解决的分类学问题，而且随着昆虫形态学量化数据的积累，也将为昆虫的系统发育学提供更多的依据。