Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Поярков, Николай Андреевич

Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae
<
Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Поярков, Николай Андреевич. Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae : диссертация ... кандидата биологических наук : 03.02.04 / Поярков Николай Андреевич; [Место защиты: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова].- Москва, 2010.- 290 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-3/87

Содержание к диссертации

ВВЕДЕНИЕ 2

Актуальность работы 2

Цель и задачи исследования 7

Научная новизна работы 7

Теоретическое и практическое значение работы 8

Апробация работы 8

Публикации 8

Структура и объём диссертации 8

ГЛАВАI. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ И СИСТЕМАТИКИ УГЛОЗУБОВ (HYNOBUDAE) .9

1.1. Наиболее актуальные проблемы филогении и систематики Hynobiidae на надродовом уровне — уровне семейства 10

1.2. Наиболее актуальные проблемы филогении и систематики Hynobiidae на видовом и подвидовом уровнях 13

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 18

II. 1. Материалы исследования 18

II.2. Методы исследования 21

И.З. Анализ исследованных признаков 44

ГЛАВА III. ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА HYNOBIIDAE 75

НІЛ. Филогенетические связи представителей семейства Hynobiidae по данным кладистического анализа морфологических признаков 75

Ш.2. Филогенетические связи представителей семейства Hynobiidae по данным последовательностей митохондриальной ДНК 85

Ш.З. Филогенетические связи представителей семейства Hynobiidae по данным

последовательностей ядерной ДНК 102

Ш.4. Общая филогенетическая структура семейства Hynobiidae 113

III.5. Кардиологическая и цитогенетическая изменчивость углозубов (Hynobiidae): число

хромосом и размер генома 107

Ш.6. Внутри- и межвидовая дифференциация и систематика безлегочных тритонов

(Onychodactylus) 120

Ш.7. Молекулярная дифференциация, систематика и филогеография надвидового комплекса

сибирского углозуба {Salamandrelld) 136

Ш.8. Молекулярная, морфологическая и кардиологическая дифференциация и систематика

углозубов рода Hynobius 138

ГЛАВА IV. СИСТЕМАТИКА и ПУТИ эволюции СЕМЕЙСТВА HYNOBnDAE 159

IV. 1. Эволюция морфологических и кариологических признаков в семействе Hynobiidae 159

IV.2. Особенности распространения и зоогеографии основных групп семейства Hynobiidae. 184

IV.3. Основные этапы и возможные пути эволюции семейства Hynobiidae 189

IV.4. Генетическое разнообразие семейства Hynobiidae и его изучение 214

IV.5. Современная филогенетическая и таксономическая структура семейства Hynobiidae 240

Выводы " 249

Список ЛИТЕРАТУРЫ 251

БЛАГОДАРНОСТИ 288

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ТАКСОНОМИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ СЕМЕЙСТВА HYNOBIIDAE

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ КЛЮЧ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВИДОВ СЕМЕЙСТВА НУКОВІШАЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. СОВРЕМЕННАЯ ТАКСОНОМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА СЕМЕЙСТВА HYNOBUDAE

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ИССЛЕДОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ПРОТОКОЛЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. ДАННЫЕ КЛАДИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДНК 

Введение к работе

Актуальность работы

Отряд хвостатые земноводные (Caudata, или Urodela) представляет собой древнюю группу земноводных, обнаруживающую наибольшее сходство с первыми наземными позвоночными животными (Noble, 1931; Шмальгаузен, 1964; Estes, 1965; Regal, 1966). Особенности их анатомии, развития, физиологии делают хвостатых земноводных уникальными модельными объектами для изучения самых разных областей зоологии позвоночных животных.

Среди прочігх семейств хвостатых земноводных представители семейства углозубых, или углозубов (Hynobiidae) занимают обособленное положение. Углозубы наиболее разнообразны в Восточной Азии и, за исключением немногих находок на территории Европейской части России, являются эндемиками Азиатского континента (см. рис. 1). Из всех ныне живущих семейств хвостатых земноводных Hynobiidae наиболее близки к семейству скрытожаберников - Cryptobranchidae, встречающемуся в Восточной Азии, но также и в Северной Америке. Вместе с Cryptobranchidae семейство Hynobiidae объединяют в подотряд скрытожаберникообразных, Cryptobranchoidea (Noble, 1931), включающий наиболее примитивных ныне живущих представителей хвостатых земноводных, для которых характерно примитивное строение черепа и скелета в целом, наличие- наружного оплодотворения и примитивная организация генома, обладающего большим количеством микрохромосом (Noble, 1931; Regal, 1966; Wake, Ozeti, 1969; Edwards, 1976; Hecht, Edwards, 1977; Goin et al, 1978). Однако по сравнению с достаточно сильно специализированными педоморфными Cryptobranchidae, представителей семейства углозубов отличает незначительная специализация, поэтому, по мнению многих исследователей (Шмальгаузен, 1964 и др.), это семейство, обладающее большим количеством примитивных черт организации, является базальной линией ныне живущих хвостатых амфибий; углозубы наиболее близки к общему предку Caudata и являются прототипом первых наземных позвоночных среди рецентных форм (Воробьева, 1994).

Традиционно большинство исследователей рассматривают семейство углозубов как монофилетическую группу, однако ряд авторов на основании сравнительно-морфологических (Trueb, Cloutier, 1991) и даже молекулярных (Wiens et ah, 2005) данных сомневаются в общности происхождения Hynobiidae, предполагая парафилию этой группы. Палеонтологическая летопись небогата находками семейства Hynobiidae, ископаемые формы известны из позднего плиоцена Казахстана (около 2,5 миллионов лет тому назад) (Averianov, Tjutkova, 1995) и позднего миоцена Румынии и плиоцена Венгрии (около 5 - 2,5 миллионов лет тому назад) (Venczel, 1999а, 1999b), что предполагает более широкое распространение семейства в неогене. При этом ископаемые скрытожаберники (Cryptobranchidae) встречаются гораздо чаще и в более древних отложениях. В частности, достаточно близкие к рецентным представителям семейства формы были недавно обнаружены в юрских отложениях Китая (возраст около 170-160 миллионов лет назад) (Gao, Shubin, 2001, 2003). Эти находки являются наиболее древними ископаемыми представителями ныне живущих семейств хвостатых земноводных. В последние годы было сделано множество новых находок ископаемых форм хвостатых земноводных из раннемеловых отложений северного и центрального Китая (Dong, Wang, 1998; Wang, 2000; Wang, 2004a, 2004b; Wang, Rose, 2005; Wang, Evans, 2006; Zhang et al., 2009). Любопытно, что хотя авторы не относят свои находки к каким-либо семействам, указывая их как группы incertae sedis, многие из этих форм демонстрируют значительное сходство с рецентными Hynobiidae (Zhang et al., 2006; Chen, Gao, 2009). Эти данные предполагают длительную историю эволюции семейства Hynobiidae и делают актуальной проблему происхождения и диверсификации этой группы.

От всех остальных семейств хвостатых земноводных Hynobiidae принципиально отличаются уникальными особенностями кариотипа (Morescalchi, 1973, 1975). Как уже говорилось, для этой группы характерен примитивный тип организации кариотипа: очень большие хромосомные наборы (2п колеблется от 40 до 78), которые к тому же ассиметричны (много телоцентрических и субтелоцентрических хромосом) и бимодальны - то есть, имеют различные типы хромосом - помимо 5-7 пар крупных метацентрических хромосом, имеется 5-12 пар больших акроцентрических хромосом и еще 12-19 пар точечных микрохромосом. Этот уникальный и примитивный тип организации генома свидетельствует о древности и обособленном положении семейства и всего подотряда Cryptobranchoidea. Судя по всему, в ходе эволюции группы происходило «выравнивание» хромосомного набора путем потери микрохромосом и превращения акро- и телоцентрических хромосом в мета- и субметацентрические. Так у Onychodactylus наблюдается наибольшее число хромосом (2n = 78, из которых 19 пар - микрохромосомы), а у Hynobius (Satobius) retardatus микрохромосомы исчезают и хромосомный набор относительно невелик, 2п = 40 (Morescalchi, 1975; Morescalchi et ai, 1979; Бирштейн, 1987). Отметим, что в пределах семейства Hynobiidae наблюдается необыкновенное разнообразие хромосомных наборов: у разных представителей 2п принимает значения 78, \i (?), 66, 64, 62, 60, 58, 56, 52, 50 (?) и 40. Такой изменчивости нет ни в одном другом семействе хвостатых земноводных, поэтолгу изучение эволюции хромосомных наборов таких примитивных хвостатых амфибий, как углозубы, интересно не только для исследования филогении группы, но имеет фундаментальное значение для понимания путей эволюции кариотипа амфибий и позвоночных вообще (Sessions et ah, 2008).

Изучение Hynobiidae по другому важнолгу цитогенетическому показателю — размеру генома (количество ДНК на диплоидное ядро) — также представляет собой значительный интерес. Углозубы в этом отношении исследованы недостаточно (Olmo, 1973; Morescalchi et ah, 1979; Litvinchuk et ah, 2004), кроме того, имеющиеся данные получены различными несопоставимыми друг с другом методами. Значения размера генома углозубов близки к таковым большинства представителей семейств Salamandridae, Ambystomatidae и многих Plethodontidae, но меньше, чем у таких педоморфных групп, как Sirenidae, Amphiumidae и Proteidae. Обособленное положение занимает лишь род Onychodactyhis: размер генома у представителей этого рода, по-видимому, почти вдвое больше, чем у остальных Hynobiidae и приближается к значениям размера генома у педоморфных Cryptobranchidae. Представляется важным исследовать изменения кариотипа (числа и морфологии хромосом) и размера генома в контексте надежной филогенетической гипотезы эволюции семейства Hynobiidae (Sessions et ah, 2008).

Значительный интерес представляет и зоогеография семейства Hynobiidae, что отмечал еще А.М. Никольский (1918). Действительно, для этой группы характерны реликтовые разорванные ареалы: большая часть форм привязана к горным или высокогорным районам Азии. Ряд из них получили достаточно широкое распространение, среди них особенно выделяется сибирский углозуб (род Salamandrella) с самым обширным ареалом из всех известных для хвостатых амфибий и земноводных вообще. Вероятно, подобное широкое распространение является следствием относительно недавнего расселения, так как большинство видов семейства Hynobiidae узкоареальны, как правило," их распространение ограничено одним-двумя горными хребтами или же точки находок единичны. Такие реликтовые горные ареалы характерны для большинства углозубов Китая, Японии, а также для ряда узкоареальных форм из высокогорий Казахстана, Афганистана и Ирана. Учитывая жёсткую приуроченность хвостатых, амфибий и, в частности, многих групп углозубов к мезофильным горным районам, системам ручьев и влажным горным лесам, такие факторы, как климатические изменения, орогенетические процессы, аридизация и дезертификация Центральной и Средней Азии в кайнозое должны были играть существенную роль в зоогеографии и филогенетической истории семейства. Реликтовое семейство Hynobiidae • может рассматриваться как модельная группа для исследования исторической биогеографии Азии в конце Мезозоя — Кайнозое. Изучение фшюгеніш и оценка времен дифференциации различных групп углозубов важно для понимания зоогеографических связей между фаунами Восточной и Средней Азии, Азиатского континента и островов Тихого океана (Тайвань, Японский архипелаг и прилежащие острова, Сахалин и Курильские острова), а также влияния на эволюцию фауны кайнозойских орогенетических процессов и климатических изменений.

Таксономически семейство углозубов не является самой разнообразной группой хвостатых амфибий - на сегодняшний день в нем насчитывается около 50 видов, объединяемых в 8-10 родов. Таким образом, семейство Hynobiidae по видовому разнообразию среди хвостатых земноводных находится на третьем месте, уступая семейству Salamandridae (около 80 видов, 20-21 род) и значительно уступая семейству Plethodontidae (около 390 видов, 26-27 родов) (число видов и родов указано согласно базам данных Amphibia Web (http://amphibiaweb.org), базе данных Американского музея естественной истории (Frost, 2009-2010)). Однако в последнее время все чаще заходит речь о существенной недооценке разнообразия земноводных. Так, в 1985 году, на момент издания каталога видов амфибий мира (Frost et at, 1985), валидными признавалось 4014 видов земноводных, в то время как сегодня валидными признаются уже 6638 видов (по базам данных «Amphibia Web» и «Amphibian Species of the World: an Online Reference»). Таким образом, лишь за 24 года бьшо описано или признано валидными 2624 вида земноводных, то есть количество видов по сравнению с 1985 годом возросло на 65% (прирост составил 40% от числа известных в 2009 году видов). Эта огромная скорость роста описанного разнообразия, прежде всего, является следствием быстрого развития методов молекулярной систематики и широкого применения молекулярных методов в инвентаризации биоразнообразия, а также повышенным вниманием мировой научной общественности к проблеме глобального сокращения и исчезновения популяций земноводных. По данным Международного союза охраны природы (http://iucnredlist.org/amphibians) не менее одной трети всех известных видов земноводных (1856 видов, около 32%) находятся под угрозой исчезновения. Несмотря на то, что земноводные существуют уже не менее 300 миллионов лет, лишь за последние двадцать лет более 168 видов амфибий были сочтены вымершими, а популяции не менее чем 2469 видов (то есть около 43% от общего числа видов) сокращаются; по мнению ряда исследователей, количество вымерших и угрожаемых видов амфибий будет расти и дальше (Stuart et al. 2004). Очевидно, что недостаточная изученность многих районов вместе с высокой скоростью уничтожения местообитаний земноводных и их вымирания делают недооценку разнообразия амфибий еще более значительной (Kremen et al, 2008). Так например, согласно последнему исследованию, посвященному инвентаризации фауны амфибий Мадагаскара, из 465 выявленных по молекулярным данным видов земноводных на сегодняшний день описано лишь 244 вида, то есть менее половины видов амфибий Мадагаскара (Vieites et al, 2009). Ряд модельных исследований (например, Wollenberg et al, 2008) свидетельствует о том, что большинство узкоареальных, эндемичных и криптических форм тропических земноводных связано с горными системами; неоднородность горного ландшафта обеспечивает различные предпосылки для дифференциации популяций земноводных и последующего видообразования. Ключевыми факторами, по-видимому, определяющими высокое таксономическое разнообразие и наличие большого количества криптических форм у земноводных, являются обыкновенная для них приуроченность к специфическим биотопам, относительно малая подвижность амфибий, жесткая зависимость от климатических факторов, определяющих их распространение, а также от микроклиматических условий (Боркин и др., 2004). Часто критические комплексы земноводных выявляются в регионах со сложной палеогеографической историей (см., например, Wielstra et al, 2010). Это, несомненно, справедливо и по отношению к семейству Hynobiidae, и делает исследования таксономического разнообразия данной группы ещё более актуальными. 

В отличие от некоторых других групп хвостатых амфибий многие представители Hynobiidae достаточно неброски, лишены ярких диагностических признаков и на первый взгляд относительно слабо отличаются друг от друга. Кроме того, многие из важных для систематики и диагностики признаков - окраска, форма и степень развития плавниковых складок, наличие или отсутствие роговых образований на задних конечностях, степень педоморфности и другие, - подвержены значительной внутрипопуляционной, сезонной и географической изменчивости. При общем сходстве животных это очень сильно затрудняет идентификацию, и многие хорошо очерченные виды с трудом определяются даже специалистами, так что для надежного определения почти всегда необходимо знать локалитет. С учётом того, что большинство видов углозубов - аллопатрики, только лишь морфологических данных никогда не бывает достаточно для решения вопросов систематики и таксономического статуса углозубов; по мнению крупного японского специалиста по семейству М. Мацуи (Matsui, Miyazaki, 1984; Matsui, 1987; Matsui et al, 2000, 2001, 2002, 2004; Nishikawa et al, 2001, 2005), эти вопросы могут быть однозначно решены только с применением методов биохимического, молекулярно-генетического или кариологогического анализа. Наконец, необходимо добавить, что все. углозубы ведут крайне скрытный образ жизни в ручьях или в непосредственной близости от них или же большую часть года скрываются .в подстилке и не попадаются на глаза. Иногда даже местное население не подозревает об их существовании. По-видимому, для поддержания популяции некоторых видов достаточно совсем небольшой численности (Lai, Lue, 2007), а их поиск — непростое занятие: так, группа из 10 человек, обследующих местообитание Hynobius fuca, за целый день работьт находит обычно всего 1-3 экземпляра. При этом многие группы углозубов населяют труднодоступные безлюдные горные районы, экспедиционная работа в которых ранее почти не проводилась.

Это заставляет нас предположить, что таксономическое разнообразие Hynobiidae изучено недостаточно, и мы можем ожидать открытия неизвестных ранее видов, выделения криптических видов, а также упорядочивания системы семейства и описания таксонов надвидового ранга. Относительно недавно (в Афганистане - Smith, 1940; в Иране -Eiselt, Steiner, 1970, Clergue-Gazeau, Thorn, 1979) углозубы были обнаружены в Западной Азии на Среднем Востоке. Находки новых узкоареальных форм различного ранга, в том числе и родового, регулярно происходят в горных областях Китая, - так с 1983 года было описано 5 таксонов родового ранга, признаваемых сегодня валидными (Pseudohynobius Fei et Yang, 1983; Pachyhynobius Fei, Qu et Wu, 1983; Liua Zhao et Hu, 1983; Paradactylodon Risch, 1984; Protohynobhis Fei et Ye, 2000), наконец в 2000 году было описано новое подсемейство в составе Hynobiidae (Protohynobiinae Fei et Ye, 2000).

Исследования систематики на видовом уровне идут также весьма интенсивно. Настоящий прорыв был сделан с широким распространением молекулярно-генетических методов, позволяющих быстро получить большой объем данных по генетической дифференциации исследуемых популяций. Так, за последние 10 лет было описано 11 новых для науки видов углозубов (Fei, Ye, 2000; Song et al, 2001; Kim et al, 2003; Matsui et al, 2004; Shen et al, 2004; Jiang et al, 2005, Zhou et al, 2006; Xu et al, 2007; Lai, Lue, 2008; Wei et al, 2009), большинство описаний сделано по результатам молекулярно-генетического или биохимического анализа. Новые виды были обнаружены не только в труднодоступных горных районах центрального и западного Китая, но и в настолько всесторонне изученных районах, как Корея и даже Япония, герпетофауна которой исследована очень хорошо. Помимо описания новых форм, молекулярно-генетические исследования позволили пересмотреть статус ряда форм, ранее считавшихся невалидными, а также выявить ранее неизвестные криптические виды. За 10 лет 4 формы, ранее считавшихся младшими синонимами уже описанных видов, были подняты в ранге до видового или подвидового (Yang et al, 2001; Berman et al, 2005; Nishikawa et al, 2007; Tominaga, Matsui, 2008; Nishikawa et al, 2008; Поярков, Кузьмин, 2008). Наконец, разнообразные исследования сложных видовых комплексов указывают на наличие большого количества ещё неописанных таксонов, возможно, видового ранга (Nishikawa et al, 2001; Fu et al, 2001; Nishikawa et al, 2003; Matsui et al, 2006; Nishikawa et al, 2005; Zeng et al, 2006; Nishikawa et al, 2007; Yoshikawa et al, 2008; Fu, Zeng, 2008).

Наконец, молекулярно-генетические методы исследований существенно усовершенствовали имеющиеся представления о филогении и путях формирования семейства Hynobiidae. Наиболее масштабная попытка реконструкции филогении углозубов была предпринята Чжаном с соавт. (Zhang et al, 2006), для чего были получены полные последовательности митохондриальных геномов представителей 8 из известных на тот момент 10 родов Hynobiidae. Авторами была выдвинута достаточно достоверная филогенетическая гипотеза, которая позволила пересмотреть ряд вопросов филогении, в частности, положение рода Onychodactylus, полифилию рода. Batrachuperus sensu lato, полифилию рода Ranodon sensu lato, обособленное положение Pachyhynobius и другие. Однако эта гипотеза основывалась на анализе ограниченного числа таксонов, противоречила ряду полученных раннее данных (например, Weisrock et al, 1999; Larson et al, 2003 и др.) и обладала плохо разрешённой топологией (ряд узлов филогенетического дерева были слабо поддержаны статистически). К тому же она, как и все имеющиеся на сегодняшний день филогенетические гипотезы, что особенно важно подчеркнуть, основана исключительно на данных анализа последовательностей митохондриальной ДНК, данные же по ядерной филогении отсутствуют.

Поэтому нельзя утверждать, что опубликованные на настоящий момент работы по филогенетике Hynobiidae окончательно разрешили все вопросы филогении семейства; скорее напротив, они позволили сформулировать новые вопросы, которые еще только предстоит решить. Таким образом, из вышесказанного следует, что мы еще далеки от полного понимания филогенетических связей в пределах семейства Hynobiidae, а изучение видового разнообразия и таксономической структуры семейства еще не закончено, что свидетельствует об актуальности настоящей работы.

Цель и задачи исследования

Основная цель работы состоит в комплексном изучении филогенетических связей представителей семейства Hynobiidae на различных таксономических уровнях и разработке адекватной системы группы, отражающей эти связи. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Обобщить опубликованные и оригинальные данные о морфологической дифференциации Hynobiidae на родовом уровне, сопоставить их с данными по другим рецентным семействам Caudata и ряду ископаемых форм, провести филогенетический анализ по исследованным признакам.

2. Обобщить данные литературы о количестве и морфологии хромосом Hynobiidae; получить кариотипы ряда ранее неизученных видов; исследовать значения размера генома представителей основных филогенетических линий семейства.

3. Изучить филогенетические связи между представителями Hynobiidae по данным последовательностей мтДНК, максимально охватив разнообразие семейства.

4. Изучить филогенетические связи между представителями семейства Hynobiidae по данным последовательностей белок-кодирующих генов ядерного генома, сопоставить филогенетические гипотезы, полученные по данным мтДНК- и яДНК-маркеров.

5. На основе синтеза полученных результатов и литературных данных проанализировать эволюцию таксономически важных морфологических признаков, разработать систему семейства, отражающую результаты филогенетического анализа.

6. Изучить многообразие семейства Hynobiidae с помощью мтДНК-маркеров; исследовать внутривидовую дифференциацию надвидовых комплексов в родах Onychodactylus, Salamandrella, Hynobins, Paradactylodon; оценить применение гена первой субъединицы цитохром с-оксидазы (СОГ) как маркера для ДНК-идентификации Hynobiidae.

7. Используя методы молекулярных датировок, оценить возможные времена дифференциации различных линий семейства по мтДНК- и яДНК-маркерам; разработать палеогеографический сценарий, описывающий эволюцию Hynobiidae.

Научная новизна работы

Впервые на основании обширного оригинального материала, охватывающего всех известных представителей семейства (10 родов, 75 таксонов предположительно видового ранга), изучены филогенетические связи и разнообразие Hynobiidae. Исследование проводили на различных таксономических уровнях, причем как по мтДНК, так и по яДНК-маркерам. Установлены морфологические признаки, важные для диагностики видов и родов семейства Hynobiidae. Получены новые данные по хромосомным наборам и размеру генома 18 видов из 6 родов. Исследована филогеография ряда видовых комплексов. С помощью молекулярно-генетического анализа выявлено 19 предположительно новых для науки форм околовидового ранга, а также 12 группировок родового и надродового ранга. На основании молекулярных датировок кладогенетических событий в истории семейства выдвинута новая гипотеза о возможных путях эволюции и закономерностях дифференциации Hynobiidae. Предложена новая система Hynobiidae, снабженная списками синонимов, таксономическими очерками и оригинальным определительным ключом по всем видам семейства. Оценена практическая применимость гена COI для молекулярной идентификации Caudata.

Теоретическое и практическое значение работы

Данные диссертации по филогении и систематике Hynobiidae могут быть полезны при проведении сравнительных исследований проблем видообразования у земноводных, исторической биогеографии и зоогеографии Азии, а также использоваться в вузовских курсах общей зоологии, зоологии позвоночных и герпетологии. Диагностические таблицы применимы при определении в полевых условиях, а также в зоологических коллекциях. Использование методов молекулярной ДНК-идентификации животных необходимо для адекватной оценки биологического разнообразия и разработки соответствующих природоохранных мер. Наши данные позволяют пересмотреть природоохранный статус большинства видов Hynobiidae и могут использоваться в дальнейшем при инвентаризации и мониторинге разнообразия батрахофауны. 

Апробация работы

Основные результаты исследований были представлены в виде докладов и постерных презентаций на 7 международных и 3 российских конференциях: Х-й (Москва, 2003), Х1-й (Москва, 2004) и ХП-й (Москва, 2005) международных конференциях студентов и молодых ученых «Ломоносов - 2003», «Ломоносов - 2004», «Ломоносов -2005», П-м и Ш-м съездах герпетологического общества им. А.М. Никольского при РАН (Санкт-Петербург, 2003; Пущино-на-Оке, 2006), 12-м (Санкт-Петербург, 2003), 13-м (Бонн, ФРГ, 2005), 14-м (Порту, Португалия, 2007) и 15-м (Кушадасы-Айдын, Турция, 2009) конгрессах Европейского герпетологического общества «Societas Europaea Herpetologica» и на Ежегодном съезде герпетологов и террарумистов по хвостатым земноводным (Герпетологическое общество Германии) (Герсфельд, ФРГ, 2005). По материалам докладов опубликованы тезисы.

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на международных эволюционных и зоологических семинарах в Национальном музее естественной истории «Naturalis», Лейден, Нидерланды (2006, 2008), Свободном университете Брюсселя, Бельгия (2006), Биологическом институте г. Ченьду, Сычуань, Китай (2006), Зоологическом институте г. Куньмин, Юньнань, Китай (2006, 2007), Университете г. Хиросаки, Аомори, Япония (2008), Музее зоологии позвоночных при Калифорнийском университете, Беркли, Калифорния, США (2008), Институте биоразнообразия Онтарио, Гвелф, Онтарио, Канада (2008), Тайбэйском педагогическом университете, Тайбэй, Тайвань, Китай (2009). Также работа апробировалась на семинарах лаборатории герпетологии и орнитологии ЗИН РАН (2010) и на кафедре зоологии позвоночных биологического факультета МГУ (2009-2010).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 32 печатные работы, в том числе 7 статей, из которых 4 - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из разделов: «Введение», четырех глав: «Основные проблемы происхождения и систематики углозубов (Hynobiidae)», «Материалы и методы исследования», «Филогенетические связи представителей семейства Hynobiidae» и «Систематика и пути эволюции семейства Hynobiidae», «Выводы», «Список литературы» (включающий 1001 источник, из них 861 на иностранных языках) и семи Приложений. Общий объем работы — 650 страниц машинописного текста, из них — 290 страниц — сам текст работы, и 360 страниц Приложений. Работа содержит 20 таблиц и 60 рисунков. Приложения содержат дополнительные результаты диссертации, 19 таблиц и 33 рисунка. 

Похожие диссертации на Филогенетические связи и систематика хвостатых амфибий семейства углозубов : Amphibia: Caudata, Hynobiidae