金龟子飞行时鞘翅开合状态与后翅腋片形态的相关性研究

[目的]多数甲虫飞行时鞘翅是张开的,但也有少数甲虫飞行时鞘翅几乎是闭合的(如大部分花金龟、一些蜣螂种类).飞行时鞘翅闭合可以显著减小空气阻力,提升飞行速度,但限制了后翅关节骨片(腋片)的运动空间和受力状态.腋片在昆虫飞行时扮演动力输送枢纽的角色,前期研究发现腋片具有复杂的内部和外部形态结构,而该结构如此复杂的形态都受到了哪些因素的影响尚不明确,飞行时鞘翅开合行为与腋片的相关性如何还是空白.[方法]利用显微CT扫描10科6亚科共27种金龟子,利用计算机三维重建技术重建和分析了 3个腋片[第1腋片(1st axillary,1Ax)、第2腋片(2nd axillary,2Ax)和第3腋片(3rd axillary,3Ax)]的三维图像,其中17种的为鞘翅飞行张开种类,10种的为鞘翅飞行闭合种类,覆盖了金龟总科83％的科级阶元.[结果]飞行时鞘翅张开或闭合的金龟子3个腋片的形态特征均存在差异.较飞行时鞘翅张开的金龟子,飞行时鞘翅闭合的金龟1Ax的头部前端较后端收缩,颈部宽阔且中上部至中部隆起;2Ax的脊更宽阔,内、外叶位置不同;3Ax头部宽阔,内端顶角为锐角,尾部较短.同一类群腋片形态特征相近,花金龟及姐妹群与裸蜣螂族(Gymnopleurini)的腋片形态存在差异.[结论]飞行时鞘翅开合状态对金龟子腋片的形态具有影响,且金龟子腋片的形态不仅受到了飞行选择压力的影响同样也受到了系统发育的影响.