兔形目胚后发育和进化中头骨的几何形变与集成模式研究

组成生物有机体复杂功能结构的形态单元在个体发育、系统进化和种群分化过程中是如何关联、谱系关系和生态条件对其有何影响是生物进化研究中的重要科学问题。兔形目动物物种丰富，适应于不同的环境，是探讨动物个体发育与进化中重要科学问题的理想材料。日益成熟的几何形态学为研究复杂形态结构在不同水平的形变与集成模式提供了科学的理论和方法依据。本项目拟从几何形态学角度，以兔形目头骨为材料，通过比较研究不同种类在胚后发育过程中的生长轨迹，探讨运动能力和御敌防卫策略变化对其形态建成的影响；通过对胚后发育、种群分化、种及属水平以上的形态变化和集成模式的比较，分析不同水平集成模式之间存在的联系和差异，探究不同进化阶段的形态单元与其它单元之间的共变趋势；同时，通过研究头骨整体和局部形变的谱系相关性和生态相关性，揭示对不同单元的形变影响最为显著的因素，阐明高度适应于植食性生活的哺乳动物其头骨形态的适应性进化规律。

几何形态学作为生物进化研究中的重要方法之一，近年来在动物个体发育与系统演化的研究中取得了丰硕的成果。然而，国内对该领域的了解才刚刚开始起步。哺乳动物头部骨骼是用于几何形态学研究的较好材料。在研究中，我们首先对几何形态学的方法与研究进展进行简要回顾，对其在生物发育与进化研究中的实际应用予以介绍，进而选择兔形目动物为研究材料，以几何形态学的方法为主，对其在胚后发育、种群分化和种上进化不同水平的形态变异进行研究。然而，要对兔形目动物的形态进化有全面的了解，首先要求我们理解该类群在历史上的演化进程及其与全球生态系统变迁的联系。.对兔形目不同类群演化进程的对比分析。利用兔形目两个主要类群兔科和鼠兔科的化石记录、3个线粒体基因、现生种类的体长、地理分布和食性偏好等数据，我们对兔形目动物的起源，在不同地质历史时期的变动，以及决定其当前地理分布格局形成和当前体型特征的原因进行了推断。鼠兔科在中新世中期达到最繁荣时期，在中新世后期与上新世之交大量灭绝，目前仅存1属，分布于亚洲和北美洲的高原和靠近极地的地区。而兔科则在中新世后期和上新世之交才出现繁荣，目前还有大量的属存活，且分布于除南极洲以外的广大地区。我们推测中新世晚期C4植物的加速扩张可能是造成兔科和鼠兔科当前不同现状的主要原因。.以几何形态学的方法为主对兔形目头骨在胚后发育、种下进化、种上进化过程中的形态变化及集成模式的研究。已有研究结果表明兔属动物个体发育阶段头骨不同的形态单元存在显著的异速生长现象，与神经系统完善相关的形态单元表现出明显的负异速生长，而与运动能力提高和取食能力完善相关的形态单元则表现出正的异速生长。然而，在兔形目不同的类群中，这种异速生长的模式又是不一样的。在复杂功能结构，如兔属动物的下颌骨中，种群分化和种上进化阶段各个形态单元之间的形态集成模式在个体发育阶段即已存在，只是个体发育阶段形态单元之间的共变关系在前两者中得到了选择性地加强或者是减弱。在早期退化的形态单元可能在进化过程中获得新的功能从而与别的形态单元形成较强的相关性，而新近退化的形态单元则表现得较为独立。