城市化对两栖动物演化的影响：以上海为例

Urbanization is rapidly expanding around the world. Amphibians are one such group with dispersal-limited and patch-dependent, that are likely to be sensitive to habitat fragmentation and landscape change caused by urbanization. Urbanization is one of the major demographic and geographic drivers of rapid evolutionary change in amphibians. At present, our understanding of how urbanization affects evolution is relatively in its infancy, and we are still unclear that the role of urbanization in evolution of amphibians. Shanghai is the city with the highest rate of urbanization in China, and the extent of urban areas is rapid increasing in recent decades. So, we can harness this urban experiment to understand pace of evolution in response to human activity. This project chooses Shanghai as study area, and Bufo gargarizans, Pelophylax plancyi and P. nigromaculatus as research object. We are going to use methods of landscape genetics and population genetics, and combine with morphological and skeletal microscopic structural analysis, which can determine the role of urbanization in the evolution of amphibians, and assess contribution of geography and ecological factors in the genetic differentiation of amphibians. The results will identify the key landscapes that hinder gene flow in amphibians and improve the ecosystem functions of urban landscapes, which are of great significance for species conservation and sustainable urban development.

城市化在全球范围内快速扩张，其中两栖动物对城市化引起的栖息地破碎化和景观改变更加敏感，其演化过程已经受到城市化的严重影响。然而，目前城市演化生物学的研究处于起步阶段，城市化在两栖动物演化过程中的作用亟待研究，上海作为我国城市化率最高的城市，是理想研究地。本研究选择上海市的中华蟾蜍（Bufo gargarizans）、金线侧褶蛙（Pelophylax plancyi）和黑斑侧褶蛙（P. nigromaculatus）作为研究对象，通过景观遗传学和种群遗传学的研究方法，结合形态学及骨骼显微结构分析，检验城市化在两栖动物演化过程中的作用，解析地理和生态因子在两栖动物遗传分化中的贡献，进而阐明两栖动物响应城市环境的机制。研究结果可用来检测阻碍两栖动物基因流的城市景观，改善城市景观的生态系统功能，对物种保护和城市的可持续性发展意义重大。

城市化在全球范围内快速扩张，其中两栖动物对城市化引起的栖息地破碎化和景观改变更加敏感，其演化过程已经受到城市化的严重影响。然而，目前城市演化生物学的研究处于起步阶段，城市化在两栖动物演化过程中的作用亟待研究，上海作为我国城市化率最高的城市，是理想研究地。本研究使用线粒体Cyt-b基因，微卫星（SSR）数据评估了金线侧褶蛙（Pelophylax plancyi）的遗传结构，同时使用BCI作为形态学度量，检验城市化在两栖动物演化过程中的作用，解析地理和生态因子在两栖动物遗传分化中的贡献，进而阐明两栖动物响应城市环境的机制。研究结果表明，城市区域遗传多样性较低，但各种群之间遗传分化有限。城市公园中两栖动物黄浦江及其支流可能作为水上扩散通道，有助于基因交流，各城市公园之间的遗传分化差异并不显著；而长江阻碍了种群之间的交流，城市公园和郊区，以及岛屿种群之间的遗传分化显著。地理隔离和环境隔离分析表明金线侧褶蛙种群的遗传分化与地理距离和环境距离显著相关，与环境隔离相比，地理距离能更多的解释金线侧褶蛙的遗传分化效应。形态学数据表明，城市公园之间形态差异的模式超过了孤立的郊区种群中的形态差异。这表明，城市公园内隔离产生的适应性对演化的贡献远超遗传漂移。.尺度是生态学和保护生物学研究中的基本要素。虽然景观特征和尺度对于城市中的两栖动物很重要，但已有的研究更多关注景观特征，往往忽视了空间尺度对城市生态系统中两栖动物的影响。本对研究评估了了 4 种不同空间尺度上两栖类多样性与景观特征之间的关系。我们采用多模型推断和模型平均的方法，确定不同景观尺度和景观变量的重要性。我们的结果显示较大的空间，即 1500 m 和 2000 m，最适合预测两栖类的相对丰度和物种丰富度。斑块的丰富度、平均斑块大小和最大斑块所占比例与两栖类多样性显著相关。我们的研究强调城市景观中尺度选择的重要性，因为两栖动物对不同的空间尺度反应不同。城市景观中两栖动物城市栖息地特征之间的关系与其他景观（例如农田，森林和岛屿）的方向性并不完全一致。