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基于CT扫描的长江江豚和东亚江豚声呐系统比较形态学研究
李娇
Subtype硕士
Thesis Advisor王克雄
2018
Degree Grantor中国科学院水生生物研究所
Place of Conferral武汉
Abstract

根据形态特征、地理分布和分子遗传学特征等数据,江豚可分为两个物种:印度-太平洋江豚(Indo-Pacific finless porpoise, Neophocaena phocaenoides)和窄脊江豚(Narrow-ridged finless porpoise, N. asiaeorientalis)。而窄脊江豚分为两个亚种:长江江豚(Yangtze finless porpoise, N. a. asiaeorientalis)和东亚江豚(East Asian finless porpoise, N. a. sunameri)。其中,长江江豚是唯一而且相对独立的窄脊江豚淡水亚种,分布于长江中下游干流及洞庭湖和鄱阳湖中,而东亚江豚生活在黄渤海沿海水域。根据分子生物学结果,长江江豚和东亚江豚是亲缘关系很近的两个亚种,长江江豚起源于海洋江豚,而东亚江豚则一般被认为是江豚起源的中心。长江江豚和东亚江豚的生活环境完全不同。鲸类在长期的进化过程中形成了一套发达的发声和收声系统。江豚和其他齿鲸一样,依赖高度发达的声呐系统完成捕食、探测目标和躲避障碍物等生命活动。动物的组织器官结构特征决定了它们的功能特性。有关江豚发声和收声器官的组织特性研究还十分匮乏,而计算机断层技术(Computed tomography, CT)是研究解剖结构强有力的工具,它在保证组织器官结构的完整性的基础上,能够让人们看到相关组织器官非常细微的结构。本工作中利用计算机断层扫描技术,对长江江豚和东亚江豚的声呐系统的比较形态学进行了研究。本研究的内容主要包括以下两个方面:1.对不同年龄阶段长江江豚声学器官的亨氏单位(Hounsfield unit, HU)进行了测定和比较分析,结合已发表的江豚头部声学组织的HU值和声学特性(声速、声阻抗)存在线性关系的结论,对长江江豚和东亚江豚头部声学特性进行了重建,并研究了年龄增长与声呐系统发育之间的关系。结果发现:1)江豚头部不同组织结构(额隆、肌肉、下颌脂肪、结缔组织以及鲸脂)的HU分布与其他鲸类是相似的;2)所有动物个体下颌脂肪的HU值均高于额隆的HU值,下颌脂肪和额隆虽然均具有声学特性,但是它们的组成成分不同,推测其发挥的作用也不同;3)无论是长江江豚还是东亚江豚,不同年龄阶段个体的头部声学组织均有显著的差异性,推测随着年龄的增长其对声呐系统功能的影响也发生改变;4)长江江豚头部额隆、结缔组织、下颌脂肪的平均HU值在各个发育阶段均要高于东亚江豚,但是在肌肉组织中却与之相反,即长江江豚各个发育阶段的肌肉组织平均HU值均低于东亚江豚。幼年和成年长江江豚的鲸脂的平均HU值高于东亚江豚的幼年和成年发育阶段,而青年阶段东亚江豚的HU值高于长江江豚,这些表明了两个亚种在不同发育阶段的差异,推测可能是两个亚种适应不同生存环境所致。 2.分别对长江江豚和东亚江豚头部额隆形态参数进行了测量和比较分析,包括额隆的长度、头部的体积与周围其他组织的几何关系,以此计算衡量额隆声学功能的各个指标,结合已经发表的其他鲸类额隆形态学相关的数据,对长江江豚和东亚江豚的额隆形态学的差异及其对声学功能的影响进行了比较。结果发现:1)不管是长江江豚还是东亚江豚,额隆的相对体积随着年龄的增长而增长,但不同年龄之间的增长不是等比例的。长江江豚的相对体积在不同年龄阶段均要大于东亚江豚;2)额隆的相对长度也是随着年龄的增长而增长,青年和成年的额隆相对长度没有显著变化;3)所有个体额隆与声唇之间的距离差异很大,幼年时期的江豚头部额隆与声唇之间的距离最小,在青年和成年个体之间差异不显著。长江江豚头部额隆与声唇之间的距离在不同年龄阶段均要高于东亚江豚,以上这些因素均有可能造成不同种或不同年龄段声呐信号的差异性。本项工作为未来进一步开展齿鲸回声定位信号特性的研究提供了数据参考。此外,本项工作不仅让人们对江豚复杂的声呐系统有了更深的了解,而且为进一步研究江豚在不同生活环境下声呐系统的适应机制提供了切入点。

Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ihb.ac.cn/handle/342005/39081
Collection学位论文
Recommended Citation
GB/T 7714
李娇. 基于CT扫描的长江江豚和东亚江豚声呐系统比较形态学研究[D]. 武汉. 中国科学院水生生物研究所,2018.
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