頸槽蛇的地理變異

謝昕宏，劉芹，崔亮偉，郭鵬*

(1. 西南林業大學生物多樣性保護與利用學院，云南省高校極小種群野生動物保育重點實驗室，昆明650224；2.宜賓學院生命科學與食品工程學院，四川宜賓644007)

Fitzinger(1843)通過描述物種TropidonotussubminiatusSchlegel，1837(現名為Rhabdophissubminiatus)建立頸槽蛇屬Rhabdophis。但該屬一直未被承認，屬內物種被置于游蛇屬Natrixsensulato(趙爾宓等，1998)。Malnate(1960)基于鼻間鱗和半陰莖形態、上頜齒結構、鼻孔位置、頸背縱溝、有無頸腺以及背鱗有無端窩等形態特征將原隸屬于游蛇屬Natrixsensulato的部分物種分離，恢復了Fitzinger(1843)所建立的頸槽蛇屬Rhabdophis。目前頸槽蛇屬有21種(Wallachetal.，2014)，其中，中國分布有10種(Zhuetal.，2014)。

Boulenger(1893)依據湖北省宜昌市樣本描記了頸槽蛇Rhabdophisnuchalis。江耀明和趙爾宓(1983)依據四川九龍的樣本描記了頸槽蛇九龍亞種R.nuchalispentasupralabialis。趙爾宓(1995)基于形態特征比較認為頸槽蛇九龍亞種與指名亞種在形態上的分化已經達到了種級水平，于是將九龍亞種提升為種，稱為九龍頸槽蛇R.pentasupralabralis。目前頸槽蛇無亞種分化。

對地理分布廣泛的蛇類進行形態學研究，可為探索其生物多樣性提供有效的依據(Pearsonetal.，2002；Manier，2004；Devittetal.，2008；Zhongetal.，2017)。頸槽蛇廣泛分布于我國的重慶、湖北、湖南、甘肅、廣西、貴州、河南、陜西、四川和云南(趙爾宓等，1998；康祖杰等，2009；雷雋，丁利，2013)；國外分布于越南(Leetal.，2015)。該種常見于海拔620～1 860 m的馬路邊、草叢和農田(趙爾宓等，1998)。這為研究其地理變異模式提供了理想的條件。本文通過對我國的頸槽蛇標本進行形態觀察、測量和統計分析，探索該物種的地理變異模式以及是否存在隱存種。

1 材料和方法

共觀察并測量來自重慶、湖北、湖南、甘肅、廣西、貴州、河南、陜西、四川和云南等地的61號館藏標本(附錄Ⅰ)的吻腹長、尾長、鱗片數、色斑等44個特征(附錄Ⅱ)。吻腹長和尾長用直尺測量，精確到1 cm；其他數量特征使用游標卡尺測量，精確到0.1 cm。腹鱗數參考Dowling(1951)的方法；為方便測量，將尾背鱗的變化位置規定為其垂直對應的尾下鱗位置。對稱的測量型特征(如鼻鱗長)左右兩邊均測量，取其平均值；對稱的計數型特征(如上唇鱗數)左右兩側均計數，但獨立分析、比較。為避免測量誤差，所有數據均由本文第一作者獨自完成。

為排除異速生長對后續分析的影響，測量型特征通過其在各分組間的回歸系數與吻腹長按一定方式調整(Guoetal.，2009；Malhotra & Thorpe，2015)后用于后續分析。大多數蛇類都存在兩性異形(Krauseetal.，2003；Gregory，2004；Vincentetal.，2004；Zhongetal.，2017)，所有特征通過單因素方差分析(One-Way ANOVA)確定雌雄間形態差異是否存在統計學意義，若存在則按性別分析。

圖1 頸槽蛇地理分布及樣本采集地Fig. 1 Geographical distribution of Rhabdophis nuchalis and the localities of the specimens

依據樣本的采集地進行分組(圖1，附錄Ⅰ)。利用單因素方差分析和單因素協方差分析(ANCOVA)篩選各組間具有顯著差異的特征；當這些顯著差異的特征之間的相關性r>0.7時，為避免在進行主成分分析(principal component analysis，PCA)的過程中被加權，僅選取其中一個特征(Thorpe，1976)。典型變量分析(canonical variate analysis，CVA)是用于識別能夠區分各簇的形態特征的一種重要的分析方法。CVA需要1個先研分組，但是這在不確定各樣本間的親緣關系的情況下是不適用的，因此把PCA結果形成的簇作為CVA的先研分組。為排除潛在的異方差性，敘述型特征使用該特征在PCA中的得分進行CVA(Guoetal.，2009)。所有分析都在SPSS 17.0中進行，P≤0.05時差異有統計學意義。

2 結果

所有測量和記錄樣本均具有15行中段背鱗和6枚上唇鱗(2-2-2)等特征，據此可以與相近物種區別，如緬甸頸槽蛇R.leonardi(17行中段背鱗)和九龍頸槽蛇(5枚上唇鱗2-2-1)等，確認本研究所用標本為頸槽蛇。

2.1 兩性異形

單因素方差分析結果顯示，雌性和雄性頸槽蛇在尾長、前頷片寬、頭左部下唇鱗數、頸槽結束于第幾枚背鱗、尾背鱗左部8枚至6枚的變化位置、尾背鱗右部8枚至6枚的變化位置、尾背鱗左部6枚至4枚的變化位置和尾背鱗右部6枚至4枚的變化位置等特征上的差異有統計學意義(表1)。雄性樣本具有更多的尾下鱗、更長的尾，頸槽結束的背鱗位置更靠近頭部；雌性樣本則具有更多的下唇鱗和更寬的前頷片，尾背鱗的變化位置更靠近泄殖腔。

2.2 地理變異

頸槽蛇存在兩性異形，雌性樣本和雄性樣本分別分析。單因素方差分析和單因素協方差分析結果顯示，雄性樣本只有頭左部眶后鱗數、頭右部眶后鱗數、腹鱗數、尾下鱗數、上唇鱗黑紋的數量、后頷片間是否有小鱗和尾背鱗左部8枚至6枚的變化位置在地理組之間的差異有統計學意義并用于后續分析。

表1 頸槽蛇兩性異形的形態特征統計Table 1 Statistical summary of sexual morphological characters of Rhabdophis nuchalis

PCA結果表明，雄性樣本形成2個獨立的簇：其中一簇由10個來自云南高黎貢山的樣本組成，另一簇由其他地區的樣本組成(圖2，A)；前2個主成分的貢獻值57.664%(表2)。主成分1解釋為后頷片間是否有小鱗、上唇鱗黑紋的數量、頭右部眶后鱗數、頭左部眶后鱗數和腹鱗數5個特征，主成分2主要解釋為尾下鱗數和尾背鱗左部8枚至6枚的變化位置。由于18個雌性樣本中只有2個樣本來自高黎貢山，僅篩選出頭左部眶后鱗數和頭右部眶后鱗數這2個特征用于PCA。結果顯示，主成分1的貢獻值88.730%(表2)與雄性樣本不同，高黎貢山的樣本與2條來自四川巴中和甘肅文縣的聚成一簇，四川茂汶與云南德欽獨立于其他地方，其他地方聚成一簇。

表2 雄、雌性頸槽蛇特征變量的主成分貢獻值Table 2 Total variance explained by principal components of morphological traits in male and female Rhabdophis nuchalis

圖2 頸槽蛇雄性(A)和雌性(B)的前2個主成分得分散點圖Fig. 2 Plots of the first two principal components for male (A) and female (B) Rhabdophis nuchalis

頸槽蛇雄性樣本的CVA與PCA結果相似(圖3：A)，高黎貢山的雌性樣本未從其他地區的樣本中分離出來。

圖3 頸槽蛇雄性(A)和雌性(B)前2個典型變量得分散點圖Fig. 3 Plots of the first two canonical variates for Rhabdophis nuchalis in males (A) and females (B)

3 討論

3.1 兩性異形

頸槽蛇在尾長、尾下鱗變化位置等的兩性異形模式與其他蛇類相似(Krauseetal.，2003；雷煥宗，2005；Zhongetal.，2017)，即雄性尾長長于雌性，雌性尾下鱗的變化位置較雄性更靠近泄殖腔。解釋蛇類兩性異形現象的觀點有性選擇(Darwin，1871)、自然選擇(Shine & Shetty，2001；González-Gómez & Estades，2009)和形態約束假說(King，1989)。形態約束假說主張雄性擁有更大的頭，主要與捕食的數量有關(Forsman & Lindell，1993)。Shine(1999)提出尾長與半陰莖長正相關，并通過比較正常雄性個體與損失部分尾巴的雄性個體，發現尾長影響雄性交配的成功率，這可能是性選擇和自然選擇的共同結果。

3.2 地理變異

PCA和CVA的結果均表明雄性頸槽蛇在高黎貢山種群和其他種群間存在顯著差異，主要體現在頭左部眶后鱗數、頭右部眶后鱗數、腹鱗數、上唇鱗黑紋的數量和后頷片間是否有小鱗。PCA和CVA結果雌雄樣本略不一致，可能是雌性樣本太少導致了結果偏差。形態比較結果顯示：高黎貢山種群83%的樣本具有2枚眶后鱗(雄性80%，雌性100%)，而其他種群90%的樣本具有3枚眶后鱗(雄性91%，雌性81%)；高黎貢山種群83%的樣本的后頷片間無小鱗(雄性80%，雌性100%)，然而其他種群73%的樣本后頷片間有小鱗(雄性76%，雌性69%)；此外高黎貢山種群16%的樣本上唇鱗間有黑紋，而其他種群73%的樣本上唇鱗間有黑紋(表3)。

表3 高黎貢山種群和其他種群間地理變異的特征Table 3 Geographic variation between Gaoligong Mountains population and the other

地理隔離對物種形成至關重要，通過對物種地理變異的研究，為確定其分類地位提供了重要的依據(Thalmann & Geissmann，2000；Gergely，2003；Manier，2004；Moratellietal.，2011)。高黎貢山屬于橫斷山脈，擁有豐富的生物多樣性，是中國最具生物多樣性的溫帶地區，不斷有新物種被發現，說明其特有的環境對物種的進化有較大的影響(楊大同等，1979；Vogel & Luo，2011)。本次對頸槽蛇的地理變異模式的研究，豐富了對高黎貢山生物多樣性的認識。我們認為，來自高黎貢山種群與其他種群之間顯著的形態差異可能暗示它代表一個不同的種或者亞種。由于獲取的樣本為無法獲得分子遺傳數據樣本，所以高黎貢山種群與其他地區的種群間是否存在遺傳差異以及差異的大小，還需要以后利用分子遺傳資料來解決。

致謝：感謝中國科學院成都生物研究所、中國科學院昆明動物研究所惠允查看標本；感謝李家堂博士、任金龍、蘇思博、王平、謝雨林等在標本測量和數據分析上的幫助；感謝高穎對文中地圖制作的幫助。

附錄Ⅰ標本信息
AppendixⅠSpecimensexaminedinthisstudy

省標本信息河南欒川:CIB94009(M)湖北利川:CIB10523～24(M)、CIB10525(F)、CIB10530(M)、CIB10532～33(M)、CIB10536～38(M)、CIB10542～43(M)、CIB10545(M)、CIB10547(M)、CIB10549～51(M)、CIB10556(M)、CIB10559(M)湖南常德壺瓶山:YBU071031(M)甘肅文縣:CIB10644～10646(M)廣西柳州:CIB10581(M)貴州興義:CIB10607(F)、CIB10600(M)陜西周至:CIB10648(F)重慶奉節:CIB10614(F)四川洪雅:CIB83673(M)安縣:YBU071013(F)、YBU061034(M)巴中:YBU15109(M)、YBU15102(F)、YBU15104(M)茂汶:KIZ84092～93(M)、KIZ84096～97(F)云南綠春:KIZ85Ⅱ003(F)德欽:KIZ80Ⅰ365(F)、KIZ80Ⅰ367(F)、KIZ80Ⅰ366(M)景東:KIZ75Ⅱ0188(F)瀘水:KIZⅡ0396(F)、KIZⅡ0474(F)、KIZⅡ0385(M)、KIZⅡ0481(F)、KIZⅡ0499(M)、KIZ730103(F)高黎貢山:KIZ057456(F)、KIZ057461(F)、KIZ057448～49(M)、KIZ057451(M)、KIZ057453(M)、KIZ057454～55(M)、KIZ057458(M)、KIZ057460(M)、KIZ057462(M)、KIZ730023(M)

注： CIB. 中國科學院成都生物研究所， KIZ. 中國科學院昆明動物研究所， YBU. 宜賓學院； F. 雌性， M. 雄性
Notes： CIB. Chengdu Institute of Biology， Chinese Academy of Sciences， KIZ. Kunming Institute of Zoology， Chinese Academy of Sciences， YBU.Yibin University； F. female， M. male

附錄Ⅱ 形態特征及其縮寫Appendix Ⅱ Morphological charactersand their abbreviations