系统比较方法的原理及应用

物种的大部分性状与其系统进化过程相联系,亲缘关系近的物种,其性状差异通常较小。因此在种间或更高分类单元层次研究性状之间的关系,或性状与环境间关系时需要考虑系统进化的影响,以满足常规统计分析对于样本独立性的要求。自20世纪80年代以来国际上已经陆续推出一系列的系统比较方法,其共同原理是:在推断物种间系统关系的基础上,在种间水平上比较,将原本不符合样本独立性的物种性状或环境变量数据,将其转化为适用于常规统计分析方法的彼此独立的数据,然后运用常规统计方法分析,得到排除了系统进化历史影响的物种性状间或者物种性状与环境变量间的关系。首先简单介绍了运用系统比较方法之前的建立系统关系和数据诊断这两个步骤,在此基础上阐述简单独立对比分析、Felsenstein的独立比较方法和自回归方法这3种常用的系统比较方法的基本原理、各自的特点以及它们在生态学、进化生物学等领域的应用。系统比较方法已经获得广泛的应用和认可,发现了应用常规统计分析所没有能发现的问题和规律,但在构建准确反映系统进化过程的系统关系、进化模型的选择等方面仍具有一定的局限性;而生物信息学、生物系统学的发展,以及各种相关软件的开发为系统比较方法的进一步完善发展和更为广泛的应用创造了条件。

古生物学中形态空间分析的原理与应用

生物特征由基因型和表型共同定义.对于由化石主导的古生物学而言,基因信息通常难以获得,因此表型(通常指生物个体的形态)对探讨物种的定义、分类和演化显得尤为重要.早期对形态特征的量化多为直观的线性距离、角度或者面积,随着以界标点和半界标点表示轮廓线的连续性变量和以特征矩阵构建的离散变量等相关量化指标出现,以及针对这些指标所使用的多变量分析方法逐渐发展而形成的几何形态测量学,使得古生物学工作者对形态的认识和研究更为全面.几何形态测量学对生物个体的形态进行量化,随后将降维后的形态学信息投影在二维或三维的空间中形成形态空间,从而研究生物的形态特征以及个体或群落之间的聚集和离散程度.此类分析对生物的演化历程提供了非常重要的信息,尤其可以着重探讨地质历史时期大灭绝事件对生物类群宏演化的影响.本文重点介绍了形态空间的研究历史及其原理与方法,不仅包括对形态的量化、降维的步骤,还涉及差异分析和系统发育比较方法的应用与讨论.此外,本文以贯穿整个显生宙时期舌形贝腕足动物的形态空间分析为例,探讨了形态空间方法在古生物学中的应用和存在的问题,以及其前景与展望.