王 宇， 陈 超， 王晓旋， 徐樱艺， 邬怡静， 胡一中

(浙江师范大学 化学与生命科学学院,浙江 金华 321004)

表型是指有机体中可观察的结构与功能特征，包括形态结构、生理特征、生态行为和生活史特征等[1].为适应环境条件的变化，有机体的表型在内部基因的调控下可发生可逆性反应[2]，这种现象被称作表型弹性(phenotypic flexibility).有机体的不同表型对于适应变化的气候具有重要意义，其多种脏器的大小会随季节波动而出现适应性改变[3].其中，消化器官对环境变化反应高度敏感，其重量、长度和消化酶活性都表现出明显的表型弹性[1].作为重要的外温动物类群，两栖动物的肠道大小[4]和组织学结构[5]，以及取食等活动[6]都与季节或性别有关.如黑斑侧褶蛙(Pelophylaxnigromaculata)的体重、体长、胴体湿重系数和多项消化道的系数均存在性别和季节差异[7]；中华蟾蜍(Bufogargarizans)在体重、体长及肾脏、脾脏等内脏器官上存在性别和季节差异[8]；花背蟾蜍(Buforaddei)则在体重上存在性别和季节差异，而在胴体湿重、胴体干重、体长、消化道总长、胃长、小肠长、小肠的横截面直径、绒毛高度和上皮细胞高度，小肠淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶的活力等方面表现出季节变化[1].然而，关于其他两栖动物消化道表型弹性的野外证据仍十分缺乏.

泽陆蛙 (Fejervaryamultistriata)，隶属于两栖纲(Amphibia)、无尾目(Anura)、叉舌蛙科(Dicroglossidae)，广泛分布于我国大部省份和东南亚地区，是我国长江下游水稻产区最常见的蛙类，主要栖息于农田生态系统的水生环境中[9].根据对泽陆蛙的解剖学观察，泽陆蛙的消化道可分为口咽腔、食道、胃、小肠和大肠等部分.研究发现，泽陆蛙雌雄个体消化系统的各个组成部分的测量绝对值有较大差异，因此认为消化系统的结构与其食性相适应[10]；此外,泽陆蛙身体大小的变化可能是由于繁殖季节可利用食物量的变化所引起[11].当前，虽然已有众多学者对泽陆蛙的消化道展开了解剖学、组织学、免疫组织化学等方面的研究，也有学者发现泽陆蛙消化系统的雌雄差异与个体大小和季节的相关性，但对于泽陆蛙消化道表型弹性的具体性别差异和季节动态尚未见报道.本文以分布于浙江金华地区的泽陆蛙为研究对象，通过比较分析春、夏、秋季雌、雄泽陆蛙消化道重量和长度的变化，在器官水平上对表型弹性理论进行了验证，为两栖动物比较形态学研究提供了基础资料.

1 材料与方法

1.1 实验动物

分别于2015年4月(春季)、7月(夏季)和10月(秋季)，在浙江省金华市浙江师范大学校园内捕捉成体泽陆蛙，共捕获30只雌蛙和30只雄蛙，3个季节捕获的样本数均为10只雌蛙和10只雄蛙.其中，以个体体长大于25 mm作为判断泽陆蛙成体和亚成体的标准[12]，各个体经后续解剖观察以出现精巢或卵巢为依据判断各个个体的性别.

1.2 取 材

分别用Sartorius BP310S电子天平(精度为0.001 g)称量动物体重，桂林广陆数字测控股份有限公司SF2000电子数显卡尺(精度为0.01 mm)测量头体长后，将蛙处死并解剖分离出消化道的食道、胃、小肠和大肠等4段.用电子数显卡尺测量自然状态下消化道各段的长度.用剪刀纵剖开消化道各段后用任氏液进行反复冲洗，并用滤纸吸干附于消化道表面的液体，然后对消化道各段的湿重进行称量.用锡箔纸分别包裹胴体和消化道各段，之后置于65 ℃电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司DHG-9245A型，精度为0.5 ℃)烘至恒重，分别称量锡箔纸和含有锡箔纸的胴体和消化道各段的总质量(精确到0.001 g).各相关指数计算公式如下：

总消化道长 (mm)=食道长+胃长+小肠长+大肠长;

干重(g)=烘干后的相关组织和锡箔纸的总重量-包裹相关组织的锡箔纸的纸重；

湿重(或干重)系数(%)=湿重(或干重)/体重(或胴体干重)×100%；

长度系数(%)=相关组织长度/体长×100%.

1.3 统计分析

用SPSS 21统计软件对实验数据进行统计分析.首先，使用Shapiro-Wilk test和Bartlett法分别对数据的正态性和方差同质性进行检验，若数据不服从正态分布，则将体重和体长等测量大小数据进行自然对数转换或将各系数数据进行反正弦转换使其符合参数检验的要求.以季节和性别为自变量对各项指标进行双因素方差分析(two-way ANOVA)，若2个因素之间出现显著交互作用，则固定其中一个因素，以另一个因素进行单因素方差分析(one-way ANOVA)或t检验，并以Tukey HSD法对多组数据之间的差异显著性进行比较；若2个因素之间无显著的交互作用，则进行双因素主效应分析.数值均以平均值±标准误差 (Mean±SE) 表示，显著性水平α=0.05.

2 结 果

2.1 泽陆蛙体重、体长、胴体湿重及干重系数的性别和季节差异

性别和季节对泽陆蛙的体重、体长和胴体湿重系数有显著的交互作用(P<0.05)，但对胴体干重系数无影响(P>0.05)，见表1.

表1 各消化道系数的双因素方差分析

单因素方差分析或t检验结果显示，夏季雌性泽陆蛙的体重高于雄蛙，雌雄蛙的体重夏季均显著高于春季和秋季(见图1A)；雌雄蛙的体长在夏季均显著高于春秋季，而在春季和秋季间无明显差别，不同性别的泽陆蛙在体长上无显著差异(见图1B)；胴体湿重系数夏季雄蛙大于雌蛙，雄蛙春季的胴体重系数显著小于夏秋季节，雌蛙夏季则明显低于春秋季(见图1C).双因素主效应分析表明，性别显著影响胴体干重系数(P<0.05)，且雄蛙大于雌蛙；在不同季节间，雌雄蛙的胴体干重系数差异不显著(见图1D).

a，b表示组间的差异显著性，相同字母组间差异不显著，不同字母表示组间差异显著

2.2 泽陆蛙总消化道及各段湿重系数的性别和季节差异

性别和季节对总消化道湿重系数、小肠湿重系数和大肠湿重系数有显著的交互作用(P<0.05)，但对食道湿重系数和胃湿重系数无影响(P>0.05)(见表1).控制性别或季节其中一个变

a，b表示组间的差异显著性，相同字母组间差异不显著，不同字母表示组间差异显著

量后的单因素方差分析或t检验结果显示，秋季泽陆蛙的总消化道湿重系数和大肠湿重系数雌蛙均显著大于雄蛙，而小肠湿重系数则是雄蛙大于雌蛙；在春夏季不同性别之间并无显著差异(见图2).不同季节总消化道系数，雌蛙是秋季高于夏季，春秋季和春夏季之间无差异；雄蛙是春秋季高于夏季，春秋季之间无差异(见图2A).小肠湿重系数在雌蛙是春季高于秋季，春夏季和夏秋季之间的差异不显著；在雄蛙则是春秋季明显高于夏季，春秋季之间差异不显著(见图2C).大肠湿重系数方面，仅雌蛙秋季明显高于春夏季，在雄蛙中差异不显著(见图2D).双因素主效应分析表明，食道湿重系数和胃湿重系数显著受到季节影响(P<0.05)，呈现出春季高于秋季的趋势(见图2B)，而与性别无关(见表1).

2.3 泽陆蛙总消化道及各段干重系数的性别和季节差异

性别和季节对总消化道干重系数、食道干重系数、胃干重系数和大肠干重系数无显著的交互作用(P>0.05)，但对小肠干重系数有显著的交互作用(P<0.05)(见表1).单因素方差分析结果显示，小肠干重系数在不同季节间呈现显著的差异，而在不同性别间的差异不显著.双因素主效应分析结果显示，总消化道干重系数、食道干重系数、胃干重系数和大肠干重系数在不同季节上存在显著的差异，而只有总消化道干重系数还在不同性别间具有显著差异.

2.4 泽陆蛙总消化道长及各段长度系数的性别和季节差异

性别和季节对总消化道长度系数、食道长度系数、胃长度系数、小肠长度系数和大肠长度系数均无显著的交互作用(P>0.05)(见表1).双因素主效应分析表明，食道长度系数和胃长度系数均存在显著的季节间差异，而总消化道长度系数和小肠长度系数则均存在明显的性别间差异，大肠长度系数在不同季节和不同性别间均不存在差异(见表1).

3 讨 论

泽陆蛙是我国南方大多数地区常见的两栖动物之一，冬季冬眠，夏季繁殖.作为对外界环境条件的适应性反应，泽陆蛙的体重、体长和消化器官的大小皆表现出季节性弹性，这对其生存和繁殖具有十分重要的意义.探究消化道在不同性别、不同季节中的变化，对研究泽陆蛙在漫长的进化中形成与自然和繁殖行为相适应的弹性变化具有重要的现实意义.

3.1 泽陆蛙体重、体长、胴体湿重及干重的性别和季节差异

不同性别的泽陆蛙在繁殖活动中承担不同的任务，雌性主要将营养物质用于育肥、性腺的发育和产卵，而雄性个体则将能量主要用于觅食、争夺配偶等活动，因此，二者在夏季的能量消耗并不相同，在体重、胴体干重和胴体湿重上会出现显著的雌性个体大于雄性的现象.据研究，在整体水平上，中华蟾蜍、黑斑侧褶蛙等蛙类的雌性个体的体重和体长也均显著高于雄性个体[13-14].

泽陆蛙经过冬季长达3～4个月的冬眠后在春季复苏，此时为维持冬眠期的能量消耗，泽陆蛙体内的脂肪转换为能量，因此其体重下降极大，并处于一年中体重的最轻状态；此后，为在夏季进行繁殖，泽陆蛙不断的大量进食，使体重急剧上升；而在秋季，泽陆蛙经过繁殖后体重又会有所下降.因此，泽陆蛙的体重会在不同季节中出现显著的变化.每年4—10月，泽陆蛙的捕食达到盛期[15]，其所获取并积累的营养物质主要储存在肝脏和脂肪体中[16]，储存在胴体的营养物质所占的比例并不大，对胴体干重的影响并不大.因此，泽陆蛙的干重同黑斑侧褶蛙[13]、中华蟾蜍[8]、花背蟾蜍[1]等蛙类类似，一般不会随季节的变化出现明显的差异.但是，在繁殖后期的秋季，泽陆蛙为满足冬季冬眠期的能量和水分消耗，会将较多的水分和营养物质储存在肝脏，其胴体湿重在10月份达到最高[15]，并且出现明显的季节变化.研究显示，中华蟾蜍雄蛙的含水量在入眠前达到最大[8]，这与泽陆蛙其胴体湿重在10月份达到最大值的弹性变化是相似的.

研究中发现，泽陆蛙的体长在夏季显著高于春秋两季，这一现象的出现可能是由于秋季所采集的样本较多是当年生的泽陆蛙个体.不同年龄泽陆蛙在体长上的差异造成了秋季泽陆蛙个体体长小于夏季,如此前对泽蛙、华西蟾蜍、中国林蛙等[17-19]的体长和年龄结构研究都发现,体长与年龄结构具有一定的相关性.

3.2 泽陆蛙消化道重量的性别和季节差异

泽陆蛙的总消化道湿重和干重均呈现出明显的季节性和性别差异.究其原因是，泽陆蛙的小肠与大肠湿重具有明显的性别差异，且在春夏两季均是雌蛙重于雄蛙，但是在秋季雌蛙则低于雄蛙.这可能与不同性别的泽陆蛙在不同季节的生活习性及在繁殖后代中承担着不同的角色有关.雌蛙在春夏两季进入捕食盛期，长期处在繁殖准备期与繁殖期，并且要孕育下一代所需要的能量和消耗的能量均要明显大于雄蛙.同样这也是雌蛙胃肠湿重在夏季达到顶峰的原因，而雄蛙在繁殖期所消耗的能量较少，并且在秋季为了到来的冬眠做了大量的与能量储蓄相关的行动，从而出现了雄蛙胃肠的湿重与干重的数值顶峰不是在夏季而是在秋季的情况.

消化道作为动物消化食物和吸收营养物质的场所，其重量与所摄取食物的重量及食物中营养物质的含量有关.对中华蟾蜍受短期禁食和重喂食的干扰下的体重及其脏器进行研究，发现在器官水平上，动物主要依赖适度饥饿而导致的心肌功能的提升和消化道的可塑性来应对变化的食物条件[14].泽陆蛙的总消化道湿重和干重均呈现明显的季节性变化，这与每个季节的食物丰盛度有关.泽陆蛙雌蛙的消化道湿重系数秋季明显高于另2个季节，而雄蛙则无明显差异；在春、夏两季，雄蛙的消化道系数明显高于雌蛙，而秋季两种性别的泽陆蛙则无明显差异.这是由于雌蛙和雄蛙在繁殖下一代的性别角色差异所决定的，如在黑斑侧褶蛙、中华蟾蜍等两栖类雄性的精巢湿重及干重均无季节差异，但是雌性个体的卵巢、输卵管等重量均在秋冬季达到最大值[8,13]，也就是说雌蛙的春夏两季所积累的能量较雄蛙来说有较多的能量用于繁殖后代相关器官的生长发育，如脂肪体、卵巢和输卵管等的发育，但是由于秋季不用为繁殖后代所准备，因此，雌蛙消化道系数在秋季会大大增加；而雄蛙在下一代的繁殖中所扮演的角色决定了其流向繁殖所需的能量并不会特别多，因此在各个季节中，消化道所占比重无明显变化，在秋季拜托繁殖下一代压力的雌蛙的系数也与雄蛙相似.

小肠作为消化吸收的主要场所，其湿重的季节性变化与性别变化基本上与总消化道的变化保持一致.但是雌蛙小肠湿重与雌蛙总消化道湿重的季节性差异仍然具有较大的差异，雌蛙的小肠湿重顶峰在春天，而雌蛙总消化道湿重的顶峰是在秋天.这与其冬眠和夏天繁育的习性是密不可分的.冬眠过后，雌蛙为大量繁育后代做准备，需要吸收大量的营养物质让身体的发育水平达到标准.因此,作为消化吸收的主要场所的小肠在春天成为雌蛙湿重增加最快的部位，其在春天湿重达到顶峰.而秋天主要是为了度过漫长的冬日做准备，并且经过春夏两季的积累消化道湿重总体都得到大幅度的增长，而小肠在经过春季湿重的大幅度增长后，在夏秋反而增长幅度不再如春季那么明显.

3.3 泽陆蛙消化道长度的性别和季节差异

胃肠道是能量摄入和能量分配二者之间的功能性的联结，因而在器官进化过程中，可能经历许多选择性的压力[20].食道、胃表现出了明显的季节性差异，其中胃长度在秋季达到最大值，花背蟾蜍的胃也在秋季达到了最大值[1]，食道在春季达到最大值.泽陆蛙在结束冬眠后的春季对食物的摄入需求急剧增加引起了食道的膨大，同样较长的冬眠准备期使得泽陆蛙的胃在秋季急剧地膨大.小肠长度在不同季节表现出了明显的雌蛙长于雄蛙的性别差异.小肠是动物进行消化和吸收最重要的器官组织，它的长度在一定程度上决定了个体营养物质的吸收能力.雌蛙由于在繁殖过程中扮演者孕育者的角色，需要积累大量的能量和营养物质提供给卵细胞的发育，因此，在同一季节，雌蛙的小肠长度会明显长于雄蛙，这是一种与自然和繁殖行为相适应的表现.

在对泽陆蛙的消化道表型弹性的研究中不难发现，其消化道所表现出的季节差异与性别差异都是与其食物变化、季节变化及性别角色所承担的功能相适应，这种相适应有助于提高泽陆蛙的生存能力和对环境的适应能力.