近500年来,由于气候变化和人类活动影响加剧,全球已有112种兽类物种灭绝,包括小型兽类73种[啮齿目(Rodentia)54种、翼手目(Chiroptera)9种、劳亚食虫目(Eulipotyphla)10种、兔形目(Lagomorpha)1种],约占兽类灭绝总数的65.5%
[1]。以往研究多关注大中型兽类,而灭绝物种数目甚多的小型兽类则未得到足够重视
[2]。研究表明,小型兽类在自然生态系统结构、功能维持等方面,具有不可替代的作用
[3]。因此,开展小型兽类资源本底系统调查、完善物种分布数据库建设和建立动态监测预警体系,已成为当前生物多样性保护工作的当务之急。
劳亚食虫目[曾用名:食虫目(Insectivora)]是一类体型较小的哺乳动物,通称食虫类或食虫动物,为现生哺乳动物第三大类群。该类动物主要以昆虫为食,其种类繁多,分布广泛,适生于高原、山地、丘陵、平原和荒漠等各类生境
[4]。全世界计有现生劳亚食虫目动物4科60属589种
[1],中国现生劳亚食虫目物种包括3科26属107种,而河南省作为古北界与东洋界过渡的关键区域,其历史文献记载仅涉及3科3种
[5-7],表明该地区的物种多样性可能被严重低估,且缺乏系统的现代调查数据。
河南省劳亚食虫目动物研究始于20世纪60年代。周家兴等首次描述河南劳亚食虫目动物3科5种
[8],后修订为2科4种
[9]。在此后的近60年,关于河南省劳亚食虫目的物种多样性调查主要来自一些自然保护区科考集,几乎均缺乏作为依据的实体标本。刘娟等整理了河南省劳亚食虫目的文献记录,发现河南省劳亚食虫目动物的记录存在诸多问题:例如,物种中文名使用混乱、物种拉丁学名与中文名不对应或误用、部分物种调查结果与记录前后矛盾等
[10]。周言言等报道了川西缺齿鼩(
Chodsigoa hyp-
sibia)在河南省的分布新纪录,并结合河南省特殊的地理位置,推测该地区劳亚食虫目种类被低估
[11]。这些研究揭示了河南省劳亚食虫目分类与分布本底不清、历史记录混乱和缺乏可靠凭证标本支撑等主要问题。全面、系统的调查,特别是结合分子生物学手段的现代分类学鉴定,在河南省尚属空白。为此,本研究拟通过对河南省劳亚食虫目动物进行覆盖全省主要地理单元的广泛调查,系统采集实体标本,并综合利用形态学、头骨特征以及线粒体
Cyt b基因的分子生物学证据,对河南劳亚食虫目动物进行细致分析、修订,旨在厘清河南省劳亚食虫目的物种多样性组成、地理分布格局及区系特征,修订历史错误记录
,编制一份基于凭证标本的物种名录,为河南省乃至中国兽类多样性数据库提供扎实的本底资料,并为河南省的生物多样性保护规划、自然保护区科学管理及相关保护政策的制定提供科学依据。
1 研究方法
1.1 野外调查与标本采集
2022年4月—2024年9月,在河南省全域内开展劳亚食虫目多样性调查和标本采集工作。在涵盖森林、农田及居民生活区等多种生境类型中,总计布设30个采样位点(
图1,附录A)。按照传统小型兽类物种调查方法,本次调查主要使用铗夜法和陷阱法进行样本采集。所用采样工具包括:铁质捕鼠夹(小号:12 cm × 7 cm;大号:15 cm × 8 cm)、铁质捕鼠笼(22.5 cm × 14.5 cm × 10.0 cm)、陷阱桶(28 cm × 15 cm)和伞状地笼。每日布设鼠夹100号、陷阱桶20号和伞状地笼5号。在山区等生境复杂、海拔跨度较大的区域,按150~250 m的海拔梯度设置样地,并在林下兽类通道、石缝和灌木丛等典型微生境布设陷阱。每个采样位点的连续作业时间一般为2~3 d。在生境相对单一的农田和居民生活区,每种生境类型设1或2个调查位点。陷阱于每日下午布设,次日清晨检视,及时回收采样工具并采集标本。同时,详细记录每个位点的生境类型、海拔、经度和纬度等信息。本研究的所有野外操作和标本处理均严格遵守相关野生动物保护与管理法规。
1.2 物种鉴定
参照《河南啮齿动物区系与生态》
[12],整理调查所获标本,测量并记录形态数据,包括体质量、头体长、后足长、耳长和尾长。结合外部形态特征,依据《中国兽类野外手册》
[13]和《中国兽类分类与分布》
[6]进行物种的初步形态学鉴定。然后,取每号标本的肝脏和肌肉组织,保存于95%乙醇中,带回实验室保存于-20 ℃冰箱,用于后续分子生物学分析。皮张标本则保存于50%乙醇中,留待制作研究标本。
分子鉴定采用线粒体细胞色素b(
Cyt b)基因作为DNA条形码。使用碧云天-D0063-基因组DNA小量抽提试剂盒(上海碧云天生物技术股份有限公司)提取标本的基因组DNA。以
Cyt b通用引物扩增标本目的片段(全长约1 140 bp),引物由生工生物工程股份有限公司(河南郑州)合成。PCR反应体系(25 μL):mix 22 μL,DNA模板1μL,上、下游引物各1 μL。PCR程序设为98 ℃预变性2 min;98 ℃变性10 s,57 ℃退火10 s,72 ℃延伸15 s,32个循环;72 ℃终延伸1 min。PCR扩增产物送至生工生物工程股份有限公司(河南郑州)测序。使用MEGA v11对测序所获基因片段序列进行人工校对、拼接,并保存为Fasta文件
[14]。依据序列扩增结果,进行NCBI数据库比对,以支持率最高的序列作为鉴定结果,当相似度大于95%时,鉴定为同一物种;若相似度低于95%,则对其分类地位作进一步分析。
1.3 系统发育分析
为验证基于DNA条形码的物种鉴定结果,并厘清各类群间的系统发育关系,本研究基于线粒体
Cyt b基因序列构建贝叶斯系统发育树(Bayesian inference,BI)。参考序列从NCBI数据库下载,涵盖本研究鉴定出的所有物种,并选择岢岚绒䶄(
Eothenomys inez)和中华姬鼠(
Apodemus draco)为外群(附录B)。使用BEAST v1.10.4构建系统发育树
[15]。采用非相关指数分子钟(uncorrelated relaxed clock)进行分子校正,并以生死过程模型(birth-death process)作为树先验,运行50 000 000代MCMC,每5 000代进行一次抽样,其余参数使用软件默认设置。BEAST的运算结果使用Tracer v1.7.2评估分析是否到达稳态(ESS > 200)
[16]。确定稳态后,使用TreeAnnotator v1.10.4软件提取最大分支置信树(maximum clade credibility tree)。最终的系统发育树使用Figtree v1.4.4进行可视化,当BI的后验概率(posterior probability,PP)大于0.95时,即认为该节点类群的系统关系得到稳定支持。
2 结果
2.1 物种多样性
共采集劳亚食虫目动物标本244号,综合形态学特征、DNA条形码鉴定和系统发育分析的结果表明,河南省现有劳亚食虫目动物共计3科11属16种(
表1,
图2),其中猬科(Erinaceidae)2属2种,分别为侯氏猬(
Mesechinus hughi,NCBI BLAST比对相似度为98.51%)和东北刺猬(
Erinaceus amurensis,99.47%);鼹科(Talpidae)4属5种,分别为甘肃鼹(
Scapanulus oweni,96.67%、麝鼹(
Scaptochirus moschatus,95.88%)、海岛缺齿鼹(
Mogera insularis,99.82%)、大别山鼩鼹(
Uropsilus dabieshanensis,99.56%)和伏牛山鼩鼹(
U.funiushanensis,99.04%,新物种已发表)
[17];鼩鼱科(Soricidae)5属9种分别为灰麝鼩(
Crocidura attenuate,99.12%)、台湾灰麝鼩(
C.tanakae,100%)、山东小麝鼩(
C.shantungensis,99.64%)、四川短尾鼩(
Anourosorex squamipes,100%)、大别山缺齿鼩(
C.dabieshanensis,99.71%)、川西缺齿鼩(
C.hypsibia,98.86%)、利安德水鼩(
Chimarrogale leander,99.74%)、淡灰黑齿鼩鼱(
Parablarinella griselda,99.39%)和安徽黑齿鼩鼱(
P.latimaxillata,99.74%)。上述种类中,包含1个兽类新物种(伏牛山鼩鼹)
[17]和12个河南省兽类分布新纪录。从动物地理区系组成来看,河南省现生劳亚食虫目以东洋界物种为主(10种,占62.50%),其次为古北界物种(3种,占18.75%)和广布型物种(3种,占18.75%)。
2.2 分类与分布修订
根据劳亚食虫目分类学研究最新进展,参考《中国兽类分类与分布》
[6],本研究将文献记载见于河南省的短刺猬(
Hemiechinus auritus)和短棘猬(
H.dauricus)修订为侯氏猬,普通刺猬(
Erinaceus ouropaeus)修订为东北刺猬,大水鼩鼱(
Chimarrogale pltycephala)修订为利安德水鼩(
C.leander),缺齿鼹(
Mogera latouchei)修订为海岛缺齿鼹(
M.insularis)。此外,根据本次调查结果并核对现代分类体系删除中鼩鼱(
Sorex caeculieus)和小缺齿鼹(
Mogera wogura)在河南省的分布记录。
3 讨论
本研究通过系统的形态学与分子生物学分析,首次全面厘清了河南省劳亚食虫目的物种多样性、分类界定与地理分布格局,并对历史记录中的分类与分布问题进行了系统修订。河南省现生劳亚食虫目动物计有16种,隶属于3科11属,约占中国现生劳亚食虫目种类的14.81%。与《中国兽类分类与分布》
[6]的记录相比,本研究新增新物种1种(伏牛山鼩鼹)
[17]、河南省分布新纪录12种,更新了该区域小型兽类多样性的本底数据。
3.1 侯氏猬的分类与分布
本研究基于形态特征和分子数据(
Cyt b基因序列)确认采集自河南西部伏牛山区的刺猬类群为侯氏猬。结合历史文献记录
[8-9,18]和调查集数据推测该地区的短刺猬和短棘猬均应修订为侯氏猬。桐柏-大别山区曾记录侯氏猬的分布
[19],但本研究在该区域仅采获东北刺猬,未获侯氏猬标本。参考安徽大别山区同类调查结果,推测河南境内桐柏-大别山区侯氏猬种群数量极低或已灭绝。
关于侯氏猬的系统分类,山西中条山历山地区的短棘猬类群曾被描述为新物种—林猬(
Hemiechinus sylvaticus)
[20],后基于形态学研究被划为侯氏猬山西亚种
[21-22],当前则被视为侯氏猬的同物异名,从而否定山西亚种的有效性
[6]。但是,裴枭鑫等
[23]研究发现,山西历山侯氏猬与陕西秦岭侯氏猬的遗传距离为8.3%,与安徽黄山华东林猬(
Mesechinus orientalis)遗传距离为4.7%,据此认为山西历山侯氏猬类群的分类地位需商榷。河南伏牛山区和太行山区的刺猬类群都曾被记录为同一物种,即短棘猬
[8-9],据此记录,并结合本研究调查结果,应将该地区短棘猬修订为侯氏猬。值得注意的是,以往文献对河南太行山区的短棘猬类群采集位点记录不详
[8-9],而太行山与中条山之间并无明显地理隔离。因此,关于河南太行山区侯氏猬及其系统分类需在充分调查、采样的基础上,再行探讨。
3.2 东北刺猬的分类厘订
在以往文献记录中,普通刺猬见于河南各地。虽然河南内乡宝天曼国家级自然保护区和太行山猕猴国家级自然保护区曾有东北刺猬的影像记录,但均缺少实体标本及具体采样位点信息
[24-25]。本研究在宝天曼地区采集到的刺猬标本为侯氏猬,因而该区所记录的东北刺猬分布是否可靠,尚需进一步采样、分析。此外,本研究在太行山区所采标本为东北刺猬,与早期文献记载的“侯氏猬”不符
[9]。因此,根据最新的分类系统,本研究将历史文献中记载的河南省普通刺猬修订为东北刺猬。太行山区刺猬类群的物种组成及其分布边界,仍有深入研究的必要。
3.3 缺齿鼹属的分类及分布
中国缺齿鼹属目前确认包括6种:海南缺齿鼩(
M.hainana)、台湾缺齿鼹(
M.kanoana)、华南缺齿鼹(
M.latouchei)、大缺齿鼹(
M.robusta)、钓鱼岛鼹(
M.uchida)和海岛缺齿鼹
[7]。以往关于河南省缺齿鼹物种分类较为混乱,先后记录小缺齿鼹(浚县)、缺齿鼹(鸡公山)及大缺齿鼹
[5-6,8,26]。但小缺齿鼹当前仅分布于日本
[4],由此否定其在中国的分布记录
[7]。河南省大别山区(信阳鸡公山)缺齿鼹类群的拉丁学名被记为
M.latouchei(该学名目前所指为华南缺齿鼹),而安徽省大别山区的缺齿鼹类群曾被归于缺齿鼹或小缺齿鼹
[27]。姚洪凤等通过形态学特征和DNA条形码分析,认为大别山区缺齿鼹类群应为海岛缺齿鼹
[28],本研究结果与此一致。此外,大缺齿鼹分布于黑龙江、吉林和辽宁等地
[6],而笔者在河南、其他研究人员在安徽省内均未采获大缺齿鼹标本。基于上述分析,本研究确认河南缺齿鼹类群当前仅有海岛缺齿鼹一种,其分布局限于桐柏-大别山区,为该物种已知分布范围的北缘。同时,本研究删除小缺齿鼹在河南省的分布记录。
3.4 水鼩的分类及分布
中国水鼩属(
Chimarrogale)迄今记录3个物种[喜马拉雅水鼩(
C.himalayica)、利安德水鼩(
C.leander)和灰腹水鼩(
C.styani)],三者曾被视为日本水鼩(
C.platycephala)的亚种
[6]。利安德水鼩的模式产地为福建挂墩
[29],曾被认为是喜马拉雅水鼩的同物异名或地理亚种
[30-31]。基于分子生物学的研究证据支持利安德水鼩种级分类的有效性
[32-33],尽管其与喜马拉雅水鼩在外部形态和头骨特征上高度相似
[34]。再者,喜马拉雅水鼩仅分布于云南,而利安德水鼩广泛分布于中国中东部及南部多数省区
[5-6,35]。根据本研究对
Cyt b基因序列的鉴定结果,河南大别山区的大水鼩鼱应修订为利安德水鼩。该物种广泛分布于河南西部伏牛山区和南部桐柏-大别山区,至于其是否见于太行山区尚需进一步调查。
3.5 中鼩鼱的分布
中鼩鼱隶属于鼩鼱属(
Sorex),中国计有3个亚种:远东亚种(
S.caecutiens macropygmaeus)、东北亚种(
S.c.koreni)和阿尔泰亚种(
S.c.altaicu)
[6]。该物种分布于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古和新疆阿尔泰地区
[5-6],而上述地区均与河南省相距甚远。迄今为止,淮南平原及周边地区并无鼩鼱属物种的分布记录,仅在大别山区有鼩鼱亚科(Soricinae)物种(大别山缺齿鼩和安徽黑齿鼩鼱)的分布,平原地区则仅有台湾灰麝鼩和山东小麝鼩的分布记录,而这两者均与中鼩鼱的外部形态差异甚大。因此,本研究认为,以往记载分布于淮南平原的中鼩鼱应为鉴定错误,河南省无中鼩鼱的分布应无异议。
3.6 研究展望
河南省地处世界动物地理区划古北界和东洋界(中国动物地理区划华北区与华中区)的过渡地带,境内西部伏牛山区、南部大别山和西北部太行山区被列为中国生物多样性优先保护区域之一
[36]。本研究及近年的调查研究结果
[37-41]均表明,伏牛山区和大别山区的小型兽类多样性被明显低估。尽管本研究已取得重要进展,但受限于采样范围与强度,省内部分区域(如太行山区)以及一些隐蔽性较强的类群仍可能存在调查盲区。未来仍有必要在全省范围内,尤其是重点山区,开展更深入、系统及持续的生物多样性调查与监测,并结合景观遗传学、生态位模型等多学科手段,以期全面掌握河南省劳亚食虫目乃至整个小型兽类群落的多样性本底、分布动态及保护需求,为区域生物多样性保护和生态系统管理提供更坚实的科学支撑。
郑州市科技人才队伍建设计划—科技领军人才项目(131PLJRC654)