菌食性甲虫几何形态学分析

菌食性甲虫与真菌之间的相互作用紧密且复杂,菌食性甲虫的形态演化是否受到真菌和环境因素的影响尚不可知.为此,选取12科菌食性甲虫并将其按栖息地的基质环境分为两类:a类栖息地的基质为森林生态系统落叶层腐殖质,b类栖息地的基质为经真菌菌丝体分解的林木;通过几何形态学手段对两类菌食性甲虫形态进行比较,探究菌食性甲虫形态多样性与生活习性之间的关系.研究发现,a类菌食性甲虫整体形态偏圆且纵向隆起;b类菌食性甲虫整体多扁平偏椭圆.因此,菌食性甲虫前胸背板和鞘翅形态上的多样性在一定程度上反映了菌食性甲虫对生存环境的适应性.

宽广蜡蝉属及广翅蜡蝉属前翅几何形态学分析

【目的】对目前存在争议的宽广蜡蝉属Pochazia和广翅蜡蝉属Ricania代表种的前翅形态特征进行研究,为这2个近缘属的属征厘定和种的合理归属提供更多信息。【方法】选取宽广蜡蝉属和广翅蜡蝉属共10种169头标本,每个标本前翅选取9个同源标点和前翅外轮廓(由60个半标点组成),采用主成分分析(principal component analysis, PCA)和典型变量分析(canonical variate analysis, CVA)方法,对前翅翅脉和翅轮廓进行量化分析,探讨这2个属的翅形变化规律。【结果】在对宽广蜡蝉属和广翅蜡蝉属10个代表种的前翅分析中,前3个主成分、典型变量分别能解释翅脉和翅轮廓74.945%和88.096%的变异,明确了CuA脉分叉点是变异度较高的位点,翅外缘、翅前缘和翅后缘端半部均有较高变异度;这2个属PCA中第1主成分方向上离散度高,印证了CuA脉分叉点、翅外缘、翅前缘和翅后缘端半部形状可作为属间分类依据;种间CVA中10个代表种聚集度良好,种间离散度较高,基于马氏距离显著性分析显示差异非常显著。【结论】几何形态学分析可用于宽广蜡蝉属和广翅蜡蝉属分类,但属间鉴别特征仍需进一步明确。

蜣螂后胸叉骨的几何形态学分析及其适应进化研究

【目的】甲虫的后胸叉骨是基部位于后足基节关节处,端部游离在胸腔内的几丁质构成的内骨骼。后胸叉骨作为胸腹部运动肌肉的联结点,在甲虫运动过程中扮演了重要角色,同时也承载了分类和系统发育信息。蜣螂根据其习性可分为滚粪球和直接掘洞两类行为类型。通过传统的比较形态学方法,我们无法得知滚粪球或直接掘洞的行为对后胸叉骨形态的影响。本研究旨在利用定量的几何形态学方法探究蜣螂后胸叉骨形态对不同行为选择压力的响应关系。【方法】对76种蜣螂后胸叉骨的形态多样性进行二维几何形态学定量评估;利用显微CT和计算机三维重建方法,对直接掘洞类蜣螂和滚粪球类蜣螂的代表种西班牙粪蜣螂Copris hispanus和忠诚泽蜣螂Kheper devotus的后胸叉骨进行三维重建,用于比较两者的三维形态差异。【结果】经过几何形态学分析可知,两类蜣螂后胸叉骨背面观和侧面观的马氏距离和普氏距离的p值均低于0.0001,表明两类蜣螂的后胸叉骨的形态存在显著性差异;通过对C.hispanus和K.devotus后胸叉骨3D模型的比较发现,两类蜣螂后胸叉骨的最大区别在于后胸叉骨的端半部(叉臂和中突)。前者的叉臂细长,中突面积大,背立脊呈窄条状且不发达;后者的叉臂宽扁,叉臂基半部十分宽大,中突面积小,背立脊呈鳍状且十分发达。【结论】滚粪球或直接掘洞的行为会对蜣螂后胸叉骨的形态有显著性影响,蜣螂后胸叉骨形态与滚粪球和直接掘洞两种行为的选择压力显著相关,这与后胸叉骨所附着的胸部肌肉参与相关运动关系密切。本研究为探索昆虫形态与功能关系提供了一个有益范例。

草兔胚后发育过程中头骨大小与形状变化的几何形态学分析(兔形目:兔科)(英文)

在本文中,我们使用几何形态学的研究方法对58个处于不同年龄阶段的草兔头骨进行了分析。分析中总共使用来自头骨背面、腹面和侧面的180个标点和半标点。研究结果表明,草兔在胚后发育早期即迅速建立起与成年个体近似的形态结构,组成头骨的不同形态单元存在显著的异速生长现象,主要的形变发生在幼年至年龄1阶段,即出生后的6个月以内。从大小的变化来看,鼻骨在胚后发育过程中呈现正的异速生长,额骨和眼眶区则与头骨整体大小变化基本等速,而顶骨、听泡和枕骨大孔则呈现显著的负异速生长。我们亦用几何形态学的方法绘制出头骨在生长发育早期和晚期不同部位的形态变化轨迹,这一结果显示较显著的形状变化发生在鼻骨、前颌骨、眶上突和头骨的纵轴方向。头骨整体形态在胚后发育过程中伸长并变窄。这些变化将有利于幼兔较早实现完善的头部系统的建立,尤其有利于提高呼吸系统的通风能力,提高在高强度的捕食压力下保持警觉,在多样的运动过程中保持身体平稳的能力,也可能进一步提高了对固态食物的处理能力。这种异速生长模式可能是善于奔跑的植食性哺乳动物在功能需求上的一种适应性进化特征。

三维几何形态学概述及其在昆虫学中的应用

长期以来二维(two-dimensional,2D)数据是几何形态学(geometric morphometrics)分析的最主要的数据类型,在推动几何形态学的发展过程中起到了奠基性的作用,并也解决了很多重大的科学问题,展示了几何形态学强大的科学计算能力与问题解决能力。但有些特殊的科学问题或者特殊的形态结构,无法通过二维数据完美解决,亟需大规模、大尺度三维(three-dimensional,3D)数据的支持,这对几何形态学的三维化发展提出需求。更重要的是,随着三维数据获取成本的日渐降低,大量三维数据涌现出来。因此,三维几何形态学应运而生。本文对三维几何形态学的原理及其应用进行了概述,重点探讨了三维几何形态学与二维几何形态学的异同点,并对前者的两个发展阶段(少量样本的形态模拟与准定量比较及大量样本的定量比较)进行了概述,评价了四维数据和有限元等方法的应用,指出了该方法在昆虫学领域的发展潜力,最后对该方法在样本量增加、硬件提升、数据分辨率提高、新算法的开发、分析结果的呈现及3D打印等方面的发展趋势进行了展望。

怒江东月各特大泥石流流域几何形态学特征

怒江支流东月各沟于2010年8月18日凌晨暴发灾难性泥石流,其规模巨大且远程运移超过8 km。为了探究其发生机理,从流域几何形态学特征的角度出发,对东月各泥石流地形条件进行量化研究。在野外调查基础上,对泥石流运移路径纵坡进行1∶1 000比例现场测量,使用1∶10 000比例尺摄影测量数字线划地形图和Arc GIS进行三维地形建模分析。东月各流域长约14.0 km、平均宽度约3.4 km,在约47.3 km2的面积上具有2 849 m的高差。主沟下段沟长8.8km,高差1 084 m,平均比降101‰。B4支沟沟长2.6 km,平均坡降361‰。斜坡在40°~45°这一区间面积占比最高,为17.86%。结果表明,东月各流域属于中国泥石流小流域中面积最大的一类。泥石流形成区为B4支沟及邻近区域,以B4支沟为主。泥石流远程运移受到沟道纵剖面形态和平面形态共同影响。受地形条件影响,泥石流活动呈现单个大周期套叠多个小周期的模式。

狗冠状动脉的几何形态学

本文采用8例成年狗心,其中5例制成冠状动脉铸型;3例制备血管墨汁灌注的组织切片,测量左、右冠状动脉的分支共1525个。应用Stfahler体系分级方法。对冠状动脉的分支用计算机进行分级归类、分析处理。求得左、右冠状动脉各级分支的一系列几何形态数据以及相应的直径比、长度比和分支比。冠状动脉的直径、长度及分支数目与分支级数呈指致函数关系,其相关有高度显著性(P<0.005)。从几何形态学的定量角度,探讨了狗左、右冠状动脉的形态特征,认为左冠状动脉是狗心首要的供血动脉。

基于几何形态学对二囊亚属三种库蠓翅形的变化分析(双翅目:蠓科:库蠓属)

通过应用几何形态学方法对库蠓属的3种近似种(南山库蠓Culicoides lansangensis、长喙库蠓Culicoides longirostris、连斑库蠓Culicoides jacobsoni)进行翅型的差异性分析,从而实现准确鉴定。采用地标点法对3种雌性库蠓标记13个地标点,通过主成分分析(Principal component analysis, PCA)、薄板样条分析(Thin-plate spline, TPS)、典型变量分析(Canonical variate analysis, CVA)以及聚类分析法来分析3种库蠓的翅型的主要变化部位以及变化趋势。3种库蠓翅的形态差异都较为显著,翅的差异主要在径室区及中4室。几何形态学方法可以用于库蠓种间的分类,本研究中的翅主要变异区域为以后库蠓的分类提供更多的参考依据。

人与猪肝门静脉几何形态学的比较研究

目的 :比较研究人与猪肝门静脉的几何形态学指标间的异同 ,为猪→人异种肝移植提供形态学资料。方法 :取人与不同月龄猪肝门静脉 ,常规石蜡包埋、切片 ,HE染组织结构 ,光镜观察 ,计算机图像分析系统测定其几何形态学指标。结果 :猪与人肝门静脉壁的组织学结构类似 ,猪肝门静脉的管径、壁厚、管腔面积、管壁面积均随月龄的增长而增长 ,与月龄均呈直线正相关关系。 6月龄猪肝门静脉的形态学指标与人相近。结论 :猪肝门静脉的几何形态学指标随增龄发生变化 ,6月龄猪肝门静脉的管径、壁厚、管腔面积、管壁面积与人相近。

基于几何形态学与迭代随机圆的番茄识别方法

为解决番茄采摘机器人作业过程中果实识别不准确的问题,提出一种基于几何形态学和迭代随机圆相结合的目标提取算法,该算法可对图像中粘连的果实进行有效分割与识别。首先,以串收番茄佳西娜为研究对象,使用RGB相机采集图像;其次,对图像进行Canny边缘检测操作,获得果实边缘轮廓点;然后,对果实边缘轮廓点进行基于几何形态学的处理,获得果实轮廓点;最后,对果实轮廓点分组处理后,进行迭代随机圆的处理,得到果实识别结果。对该算法的正确率和准确率进行了验证,结果表明,果实识别正确率为85.1%,果实识别准确率为79.1%,此算法在一定程度上解决了复杂环境下多个果实粘连或被少量遮挡情况下的果实分割问题。

基于几何形态学的北二星蝽种内形态差异分析(半翅目:蝽科)（英文）

【目的】北二星蝽Eysarcoris aeneus是一种广泛分布于古北区的重要农业害虫,可危害多种经济作物。其刺肩型和钝肩型前胸背板后侧角长度存在差异,暗示其种内变异的存在。【方法】基于几何形态学的多元回归分析(multivariate regression)、主成分分析(principal component analysis,PCA)、典型变量分析(canonical variate analysis,CVA)和判别函数分析(discriminant function analysis,DFA),对采集于中国19个地区的142头标本(98头北二星蝽标本和44头作为外群的广二星蝽E. ventralis标本)的前翅、后翅、头和小盾片4个性状进行分析比较,研究北二星蝽钝肩型和刺肩型之间的形态变异。【结果】对于所研究的4个性状来说,北二星蝽钝肩型和刺肩型标本间均未检测到异速生长的存在。主成分分析中,钝肩型和刺肩型的标本均有重叠,典型变量分析则显示它们之间存在显著差异(马氏距离和普氏距离的P值均小于0. 01)。判别函数分析显示,依据这4个性状两型样本间的正确判别率在67%~89%之间。【结论】结果表明,前翅、后翅、头和小盾片都可以作为北二星蝽钝肩型和刺肩型之间形态变异的评价指标,小盾片特征具有最高水平的鉴别价值;对于所研究的这4个性状来说,北二星蝽钝肩型和刺肩型之间都表现出显著的形状差异,而它们的质心距离差异不显著,说明相对于体型大小差异分析,形状差异分析能更灵敏地揭示谱系间的变异。本研究表明几何形态学可以有效地描述北二星蝽的种内形态变异,为蝽类昆虫种内变异的研究奠定了基础。

熊类头骨的三维几何形态学初步研究

三维激光扫描技术在骨骼形态学研究中得到越来越广泛的应用。运用激光扫描可得到骨骼三维几何形态学的全部信息,用于骨骼形态的定量分析,对于建立客观的分类指标以及形态生态学研究有重要意义。本研究以大熊猫、亚洲黑熊、棕熊和北极熊为研究对象,为亚洲黑熊、棕熊和北极熊的共计28件头骨和对应下颌建立三维模型,提取熊类下颌的9个形态测量的比例指标和头骨的15个形态测量的比例指标,对下颌和头骨进行数学建模。使用Weka的J48算法,构建决策树,成功实现了模式分类。又在上述三维模型的基础上,确定了23个下颌形态标志点和29个头骨形态标志点;以标志点的三维坐标为初始变量,进行主成分分析,比较4种熊类的下颌和头骨形态差异。结果显示大熊猫的下颌和头骨形态与其他3类熊差别显著;棕熊的头骨和下颌形态介于黑熊和北极熊之间。在此基础上,以同样方法将一例大熊猫小种化石头骨与4种现生熊类头骨形态进行比较,结果显示大熊猫小种头骨形态与现生大熊猫相似,而又不在其种内差异的形态区间内。除去大小因素,大熊猫小种在头骨形态上与现生大熊猫仍有一定差异,略倾向于杂食熊类。

扩张型心肌病患者左室几何形态学变化及其与心功能的关系

目的 :探讨扩张型心肌病 (DCM )患者左心室几何形态学变化及其与心功能的关系。方法 :用球形指数 (SI)反映左室几何形态。采用多普勒超声心动图检测左心室SI及心功能。结果 :DCM患者SI明显降低 ,SI与左室短轴缩短率 (FS)、射血分数 (EF)显著正相关 ,与二尖瓣E点至室间隔的距离 (EPSS)显著负相关。结论 :防治心室球形化可能对心衰起到预防和治疗作用。

第一恒磨牙牙冠的三维几何形态学分析

目的:运用三维几何形态学方法研究上、下颌第一恒磨牙牙冠外形,量化与比较牙冠间的三维形态差异。方法:三维激光扫描100对中国青少年牙齿石膏模型,男、女各50对。运用主成分分析对磨牙的形状参数进行评估,借助薄板样条(TPS)变形网格探寻各个主成分所代表的牙冠解剖学意义。结果:上、下颌第一恒磨牙前5个主成分贡献了70%~80%形状变异,前2个最重要的主成分与牙冠的大小和牙尖点的相对位置有关。其大小显著相关(r2=0.703),男性的磨牙比女性更大(上、下颌分别为2.68%和1.66%),但无明显的两性分化。结论:上、下颌第一恒磨牙的形状变化主要表现在牙冠大小、尖窝高度和牙尖点的相对位置。下颌第一恒磨牙远中尖的变异度最高。两性分化仅限于牙冠的大小,形状并无明显差异。

中国缟蝇科(双翅目:缟蝇总科)高级阶元的几何形态学分析

以翅脉为研究对象,采用几何形态学标点法对中国缟蝇科Lauxaniidae(双翅目Diptera缟蝇总科Lauxanioidea)的高级阶元进行了初步研究。每个翅样本选取14个同源标点,采用主成分分析(PCA)和典型变量分析(CVA)对中国已知的缟蝇科2亚科20属252种缟蝇进行翅脉的差异分析。结果表明:在总体分析和亚科分析、代表属分析中,前3个主成分(典型变量)分别能解释翅脉变异的64.085%和100%,明确了第二、三合径脉与翅缘交点、黑色短鬃端点和径中横脉端点是变异度较大的位点,第四、五合径脉与翅缘交点、第一中脉与翅缘交点、第一肘臀合脉与翅缘交点为稳定的位点;亚科PCA中,在第一主成分方向上的离散度较高,印证了翅前缘黑色短鬃端点可作为亚科的重要鉴别特征;属间CVA中,4个代表属聚集度良好且属间离散度较高,表明标点法能较好地进行属级阶元的鉴别。本文证明了几何形态学方法在缟蝇分类中应用的可行性,为进一步的研究奠定了基础。

利用几何形态学工具探讨库蠓属三近似种翅形变异及其亲缘关系(双翅目:蠓科)

为了实现对库蠓近似种的快速、准确鉴别,弥补传统鉴定方法中的不足,采用几何形态学方法对库蠓3近似种(东方库蠓Culicoides orientalis、凹缘库蠓Culicoides holcus、连斑库蠓Culicoides jacobsoni)进行翅型的差异性分析及亲缘关系探讨。通过地标点法对3种库蠓翅分别标记13个地标点,再利用普氏叠加、主成分分析、薄板样条法、变形网格、典型变量分析法及聚类分析法来分析其翅形的主要变化部位、变化趋势以及不同种类间的亲缘关系。结果显示,3种库蠓翅形存在明显差异,其变异主要集中在径中横脉、翅基部、径1室、径2室、中2室近端部和中4室,通过翅形能准确区分上述种类,聚类分析显示凹缘库蠓和东方库蠓亲缘关系最近,东方库蠓与连斑库蠓亲缘关系最远。翅形变异可用于库蠓近似种间的分类研究及亲缘关系探讨。

不同地理居群冰清绢蝶翅脉的几何形态学分析

[目的]研究几何形态学方法在研究蝶类昆虫种内居群间分化的可行性和有效性。[方法]以冰清绢蝶为研究对象,对我国冰清绢蝶主要地理分布区的10个地理居群共200个体翅脉脉相的相关指标进行研究,利用三维数码显微镜共测量、分析前后翅共计17种脉相的几何形态学性状(包括翅脉长度、翅脉两点间线段长度、中室面积等),再利用SPSS 21.0软件对筛选出的有效性状进行了统计和聚类分析。[结果]冰清绢蝶10个地理居群的形态分化和它们的地理分布之间存在明显的相关性;安徽滁州琅琊山的居群在聚类树上的位置较为特殊,没能显示出与其地理分布间的明显关联性。[结论]几何形态学分析方法在蝶类的种内分化研究中是一种十分有效的辅助手段。

不同地理居群冰清绢蝶翅脉的几何形态学初步分析

对我国冰清绢蝶主要地理分布区的10个地理居群200个体翅脉脉相的相关指标进行测量统计和聚类分析,以期探讨几何形态学方法在研究蝶类昆虫种内居群间分化的可行性和有效性。

秦岭细鳞鲑与同域物种拉氏鱥几何形态学特征:生活史阶段效应及种间差异

为探究生活史阶段效应对国家二级重点保护动物秦岭细鳞鲑(Brachymystax tsinlingensis)及其同域分布物种拉氏鱥(Phoxinus lagowskii)几何形态学特征的影响,采集了不同生活史阶段秦岭细鳞鲑和拉氏鱥的侧面照片,运用Tps软件建立各种群的薄板样条模型、提取形态学特征参数并用Y=lgAi/lgA公式校正,统计分析各项相对几何形态学特征的种内种间差异并进行主成分分析。结果表明:不同生活史阶段秦岭细鳞鲑和拉氏鱥整体结构框架背景网格图在头部、背部、腹部、尾部等均存在不同程度的弯曲;秦岭细鳞鲑和拉氏鱥几何形态学特征种间差异显著(P<0.05),并且生活史阶段效应对两物种的几何形态学特征均影响显著(P<0.05);主成分分析显示,在PC1和PC2水平上不同生活史阶段秦岭细鳞鲑无重叠分布样本,拉氏鱥存在个别样本重叠分布,两物种在不同生活史阶段的形态特征均分别形成相对集中的组。结果表明,秦岭细鳞鲑与拉氏鱥几何形态学特征存在显著种间差异与种内变异,未来基于形态特征开展物种分类鉴定、种群保护以及分化与适应研究应特别考虑生活史阶段效应。

秦岭细鳞鲑(Brachymystax tsinlingensis)与细鳞鲑(Brachymystax lenok)当年幼鱼几何形态学特征的比较

秦岭细鳞鲑(Brachymystax tsinlingensis)和细鳞鲑(Brachymystax lenok)为近缘种,均为国家Ⅱ级重点保护野生动物,对二者当年幼鱼几何形态学特征的比较可为物种鉴定与保护、增殖放流等提供重要依据。为探究当年幼鱼的形态差异,运用Tps软件建立薄板样条模型,比较了24项相对几何形态学特征的差异并进行了主成分分析。结果表明:二者的整体结构框架背景网格在头部、背部、尾部和腹部均呈现不同程度的弯曲,细鳞鲑的头部稍尖;秦岭细鳞鲑的13项相对几何形态学特征与细鳞鲑存在显著差异(P<0.05),如背鳍基部长度(C4/C1)、臀鳍基部长度(C13/C1)、眼径(C20/C1)、头高(C25/C1)大于细鳞鲑(P<0.05),而胸鳍基部至吻端的相对距离(C16/C1)小于细鳞鲑(P<0.05)。主成分分析显示,秦岭细鳞鲑与细鳞鲑在PC1和PC2水平上仅个别样本出现重叠分布,两物种的样本相对集中。总之,秦岭细鳞鲑与细鳞鲑当年幼鱼的几何形态学特征具有显著种间差异,特别是头部和尾部特征。