蜻蜓学研究

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2021-05-17
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2021-03-21

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蜻蜓分类学家的爱国情怀

记得还在读研究生的时候发现孩提时代常常见到的那种我始终觉得很神秘的大个的黑色调的豆娘居然没被当时的蜻蜓学巨著A manual of the dragonflies of China和中国习见蜻蜓收录后来还是在日本的蜻蜓专著中看到此种惊奇的发现其种名为Copera tokyoensis Asahina 1948如果直译成中文名称就是东京狭扇蟌心里大为不爽明明中国也有为什么叫这么个名字几经思考力排众议在我发表的文章里和我的网站上都用的黑狭扇蟌这个名字后来也被普遍接受了但这事没完黑拟狭扇蟌雄性生态照后来博士毕业时我在中科院动物所查到了1930年代荷兰学者Navas研究过的一批模式标本其中的一头雌性被定名为Platycnemis rubripes Navás 1934明显是黑狭扇蟌这可比日本的朝比奈Asahina建立黑狭扇蟌早了整整14年当时大喜过望在我的博士毕业论文中将Copera tokyoensis异名了心想这回彻底摆脱了东京狭扇蟌的阴影了然而蜻蜓的分类学是如此的千头万绪错综复杂毕业论文不算是正式发表的文章这个结果也就始终没有被国际上正式认可自己想想也确实如此仅凭一头历史久远的雌性标本异名一个日本人精心建立的物种谈何容易必须要有十分充足的理由才行自那以后着意积累这方面的数据也曾几次写稿想发表均被国际同行善意劝回黑拟狭扇蟌雌性的特有特征911区别于白拟狭扇蟌雌12 此后渐渐的淡忘了直到近两年自己在扇蟌科的深入研究中再次被这一缠人的分类学绊脚石拦住去路才下定决心花费较大力气将黑狭扇蟌问题连同Navás建立的扇蟌属的两个其它遗留问题种Platycnemis foliosa Navás 1932Platycnemis pierrati Navás 1935一并解决为了证明自己的判断我分析了大量的地理样本也做了大量的分子研究最终确定自己的结论是正确的并找出可靠的形态学证据在老马蹄芬兰学者Matti Hämäläinen的帮助下把这几个种的分类历史也搞清楚了才共同发表此文上海的黑拟狭扇蟌雌性生态照汤亮摄特征照片以及现存东京狭扇蟌正模照片15 据朝比奈1961年的文章里自述东京狭扇蟌的诞生历史是这样的日本人Syuzi Isikura于1936年6月13日在日本东京的Koai采到数头标本包括后来朝比奈指定的模式标本但当时并不知道这是什么种类朝比奈在1941年5月在中国南京市勿忘国耻郊区采到本种11雄8雌但认为是当时中国广布的白狭扇蟌Copera annulata的黑化品种朝比奈回国后1947年7月13日由Syuzi Isikura带他再次来到东京的Koai并采到本种标本这时朝比奈决定于1948年发表本种并定名为tokyoensis他忽略了在中国南京曾看到的大量种群明知故犯了分类学上明显的定名错误然而苍天有眼14年前那位一生建立昆虫新种颇多但也是错误漏洞百出的Navás先生已经根据1931年采于中国上海佘山的一头雌性标本建立了一个新种Platycnemis rubripes意为红足扇蟌本属种类雌性年轻时或多或少有红色调尤其是黑狭扇蟌偏偏正是本种后来根据荷兰学者Dijkstra等2014年的研究狭扇蟌属重新划分原来的白狭黑狭毛狭统一到曾经建立的拟狭扇蟌属Pseudocopera 扇蟌属雌性前胸背板的特殊囊状结构8在拟狭扇蟌属雌性中缺失故事到此仿佛告一段落了至少我解了一个心结然而按倒葫芦起了瓢可能也正是分类学有魅力的一面吧根据日本学者Kiyoshi等2011年的分子种群生态学研究日本的黑拟狭扇蟌被认为仅是当地白拟狭扇蟌的黑色型而已麻烦的是我自己的分子研究也发现了类似的问题虽然并不能确定这种观点但却发现了更大的问题这再次应验了我曾说的那句话最常见的种类往往是我们最不了解的欲知后事如何且听我以后的研究介绍原文参考Xin Yu amp Matti Hämäläinen 2021 Notes on three synonymies in Platycnemididae including the synonymy of Pseudocopera tokyoensis Asahina 1948Odonatologica 5012 2021 115129文中涉及的三个异名是Pseudocopera tokyoensis Asahina1948Pseudocopera rubripes Navás 1934的次定同物异名Platycnemis foliosa Navás 1932被定为Platycnemis phyllopoda Djakonov 1926的次定同物异名Platycnemis pierrati Navás 1935被定为Copera marginipes Rambur 1842的次定同物异名

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皇帝与豆娘

明成祖朱棣就是鼎鼎大名的永乐大帝一生开疆拓土叱咤风云好大喜功派郑和七下西洋编纂永乐大典耗费大量人力物力敕建北京紫禁城图1及皇陵这些都是人们耳熟能详的历史事件图1北京故宫图片来自dppconlinecomcn透顶单脉色蟌Matrona basilaris是一种主要分布在中国大陆的美丽豆娘蜻蜓中的一类它通体闪着蓝绿色的金属光泽翅膀深黑色并具有幽蓝的反光飞舞翩翩似蝴蝶虽是山区常见豆娘种类却常常被误以为是蝴蝶图2应该没人能想到永乐皇帝与这种美丽豆娘之间还有什么关系然而于昕课题组的一项最新研究讲述了透顶单脉色蟌为了方便记忆姑且称之为帝王豆娘一段鲜为人知的故事与永乐皇帝却有着千丝万缕的联系图2帝王豆娘生态照片这项近期发表在国际遗传学会会刊Heredity上的研究是迄今为止首个中国大陆地区以蜻蜓目昆虫为研究对象的谱系地理学研究该研究选取了包括线粒体与核基因在内的6个分子标记通过对覆盖帝王豆娘完整分布区域的近50个地理种群图3的423头样本进行分析最终得出结论1帝王豆娘整体分布范围内可划分为4个群组即东部的超大群组图中蓝色表示和西部的3个较小群组图中分别为红绿黄颜色图42在更新世气候变化与中国大陆复杂地形地貌的共同作用下原始种群开始分化由祖先种群分家成若干新种群时间大约在中更新世约2346万年前最终形成目今的4个种群组的格局图3帝王豆娘采样种群分布图3帝王豆娘各个群组的扩张时间即各群组在分化后不断地各自添丁增口扩大自己的地盘儿是在更新世末次间冰期与末次冰盛期之间约1318万年前而不是科学界通常认为的末次冰盛期之后开始的换句话说这种豆娘是在气候逐渐变冷的阶段反而兴旺发达起来了而不是等到气暖冰消后才大肆繁衍帝王豆娘有着很强的适应性和对低温的耐受能力这方面远远超过同属相同大家族的其他种类然而本文重点还不是以上的科学发现而是有关西部群组之一的四川群组之离奇经历图4帝王豆娘谱系结构图从我们的谱系地理格局图图5上可以清楚地看出粉色的四川群组被蓝色的超大东部群组拦腰截断成相距遥远的南北两个部分这是怎么回事呢研究初期作者对此也深感困惑一度以为实验数据有误而多次重复了实验并一再扩大样本数量仍得出相同的结果关键是这被分割的两部分相距太远常规理论难于解释虽然我们可以用性别偏好扩散及渐渗杂交理论非本文重点故不做详细解释了抱歉加以解释而且我们的一些实验和观察数据也部分支持这个说法研究原文中也被作为两个可能的解释之一但作者还是更倾向于另一个可能的解释即本文重点人类协助扩散图5帝王豆娘谱系地理格局图故事要从距今约670年前的1450年前后说起话说燕王朱棣在靖难之役后夺取并巩固了政权并于南京称帝年号永乐史称永乐皇帝称帝后不久永乐皇帝怀念自己的发祥之地其实应该有更深层次的政治目的反复思索后力排众异决定迁都北京并下令建紫禁城明史记载永乐四年秋闰月壬戌诏以明年五月建北京宫殿分遣大臣采木于四川湖广江西浙江山西正式开始营建紫禁城永乐五年去四川采木的工部尚书宋礼上奏说四川采到很多巨大木料某日不借人力而从深谷中被水冲出漂入长江永乐帝得知大喜认为天降神谕有关这一历史事件清华大学云妍博士做过详细研究她把建造北京紫禁城的采木过程分成两个阶段第一阶段是派大臣全国各地去采伐第二阶段就重点到四川采伐了也是后来建筑用木的主要来源明史记载永乐十年十二月工部尚书宋礼再度领命入蜀采木此后蜀省一直承担采木之役十七年宋礼还京后亦时采时罢直至仁宣朝才得停歇长陵祾恩殿巨大楠木柱子正中的铜坐像就是永乐皇帝图片来源wwwsohucom四川之所以成为主要的木源区是因为盛产高大的楠木且地势高又能充分利用水路运输当时在四川采木的过程十分艰辛漫长四川通志木政一节记载明永乐四年诏建北京行宫敕工部尚书河南宋礼督木前后凡五入蜀监察御史顾佐亦以采木至而少监谢安在蔺州石夹口采办亲冒寒暑播种为食二十年乃还可见为了营造北京宫殿工部尚书宋礼前后五次入蜀采木监察御史亲临现场少监谢安更是长期驻扎于蜀地长达二十余年据清康熙年间四川巡抚张德地题报采运楠木条议疏对前朝的描述四川采运木材的具体过程是先到崇山峻岭主要指川西南的横断山区砍伐顺势将原木倒伏于山间溪流上等雨季发水时原木可随洪水流下到长江主要支流随后汇入长江由水路运往北方由于山间溪流水量小要临时筑起水坝提高水位把原木浮起这个过程常需耗时数年汇入长江的原木顺流而下或沿京杭大运河或出长江口沿海岸北上由天津塘沽进入运河航道而抵京多可当年到达图6图6营建紫禁城木料采伐运输图引自央视1套节目中国通史略修改讲了这么多采木的事到底与我们的帝王豆娘有什么关系呢别急下面就讲根据作者多年的野外观察研究于昕课题组对这类豆娘的重点研究已近10年在国际期刊发表相关文章4篇这种豆娘有个偏好即非常喜欢潜到水下在长时间浸没于水中的乔木枝干上产卵图7明代于四川采伐原木的地方正好是帝王豆娘四川群组分布区这下清楚了吧原木半沉在山间溪流筑成的水塘中几年恰好为帝王豆娘产卵提供了理想条件原木一旦出山入江运输速度就快了通常年内便可到达北方可以设想当年刚刚被产过卵的原木此前已经在水里泡了几年终于在涨水时被浮起而冲出大山流入长江自此一路北上如果顺利到达北京及周边地区原木内的卵在适宜的条件下会孵化如果数量足够大的话就建立起了第一个北方种群后续会不断有新的原木携卵而来该种群可以得到不断的补充这个过程如史书记载要持续20多年的话象帝王豆娘这样适应能力超强的物种完全可以成功的活下来目前帝王豆娘四川群组中的北方集团主要分布在北京周边并向外围山地扩展该豆娘本身就是山地种类北到燕山山脉西则沿太行山北麓向南有所扩展而在太行山的南麓山西境内种群则属于东部超大群组成员了图7帝王豆娘在水中浸没的树干上潜水产卵黄晓磊拍摄更有意思的是虽然在整个华北平原地区样本较少因为山很少常年有水的山更少不利于帝王豆娘生存在江苏连云港海边的云台山却发现了一个孤零零的种群就这么一个且属于四川群组我们对该种群的采样量较大却发现遗传多样性异常低明显的近亲结婚结果而离这个种群最近的青岛崂山种群则属于超大东部群组这个现象用各种常规的理论都难以解释而用我们的伐运木设想则非常容易解释连云港自古就是沿海运输的一个良好补给及避风港部分运输受阻的原木完全有可能滞留在该处的河流入海口处这就给帝王豆娘提供了孵化生存的机会连云港云台山百度图片至此我们的故事要告一段落了虽然这个解释目前只是我们研究中的一个假想但是人类活动对生物尤其对昆虫这样的小动物的协助扩散作用已被很多研究所证实譬如著名的入侵物种美国白蛾地中海实蝇等此外作者也已经关注到除蜻蜓目昆虫以外的部分少为人知的其他昆虫种类也明显存在人类携播的痕迹这将是一个挺有意思的研究方向没人知道当年的紫禁城里是否也飞舞过美丽的帝王豆娘永乐皇帝是否亲眼见过它们记得电视剧甄嬛传里有个情节甄嬛在已经寒冷的时候让人去昌平行宫的温泉附近捉了好多蝴蝶裹在衣服里当面放飞取悦皇上如果真有这事那我倒是更相信当时放飞的是帝王豆娘因为蜻蜓与水的关系更加密切更有可能因为温泉而延长飞舞的时节帝王豆娘本文依托研究论文Evolutionary history of a beautiful damselfly Matrona basilaris revealed by phylogeographic analyses the first study of an odonate species in mainland China链接httpswwwnaturecomarticless414370180158y于昕20181031

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