台灣產山椒魚的分類與阿里山山椒魚族群生態與族群遺傳研究

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(1)國立臺灣師範大學生命科學系. 博士論文. 台灣產山椒魚的分類與阿里山山椒魚族群生態與族群遺傳研究 Systematic of Taiwanese Hynobius Salamanders and the Studies of Ecology and Population Genetics of Hynobius arisanensis. 研究生：賴俊祥 June-Shiang Lai 指導教授：呂光洋博士 Dr. Kuang-Yang Lue 中華民國九十七年七月.

(2) 目. 錄. 摘要…………………………………………………………………….1 Abs t r a c t …………………………………………………………………. 3 第一章前言……………. …………………………………………… 5 第二章台灣產山椒魚的系統分類研究…………. ………………… 7 第三章阿里山山椒魚的分布與微棲地偏好研究………. . …………50 第四章阿里山地區阿里山山椒魚族群動態……………………… 73 第五章阿里山山椒魚的族群遺傳結構研究……………………… 96 第六章結論…………………………………………………………122 參考文獻………………………………………………………………124. i.

(3) 摘要台灣的山椒魚屬於保育類野生動物，近年來全球兩生類下降及氣候的變遷，有關其分類及生態研究是必需進行的。在本博士論文的研究中，嚐試於探討(1)台灣現有山椒魚屬(Hynobius)的種類分類歸屬； (2)以阿里山山椒魚為生態研究對象，討論其微棲息地的需求與偏好； (3)估計阿里山山椒魚於阿里山地區的族群量，並估算其存活率，並以模型預測其族群變動；(4)阿里山山椒魚的族群遺傳結構。我以形態及分子的資料來分析山椒魚的分類問題。我的結果顯示出在遺傳上有五個明顯的分群，而這五群在形態上亦是有區隔。採用演化種觀點，可以將這五群視為獨立的種類。其中三群分別對應於前人的發現，即台灣山椒魚、楚南氏山椒魚和阿里山山椒魚等三個有效種，另外二種則是新種。阿里山山椒魚的分布調查共調查了阿里山地區 36 個林班地中共 73 個山葵田，在其中 9 個林班發現山椒魚，而這些地點共有的特色是緩坡及穩定的溪流。山椒魚的微棲地偏好則記錄山椒魚所使用的微棲地及研究地點中適合山椒魚棲息的微棲地的特性。分析顯示阿里山山椒魚偏好使用木塊作為遮蔽物，也偏好遮蔽物上長有苔類者。在遮蔽物下的基質方面，山椒魚偏好碎石基質，但避免使用植物根系組成者。山椒魚偏好使用基質的土壤 pH 值為中性者、高土壤溼度及適 -1-.

(4) 當的土壤硬度。族群動態的監測以阿里山姐妹潭的阿里山山椒魚族群為標的。使用 Jolly-Seber 法估算每月的族群量在 13 至 305 隻之間。相較於前人的估算數量，此族群在這些年間沒有很大的變化。再以 Cormack-Jolly-Seber model 來估算此族群的存活機率及捕獲機率，得到成體及亞成體在研究期間的存活率為恆定值，分別是 0.996 及 0.997，皆屬於高存活率。捕獲機率則是隨季節而變，捕獲機率顯著與溫濕度呈正相關。接著再使用族群投影矩陣來分析族群動態及決定此族群的成長率，估計的族群成長率為 1.130，代表此族群為穩定且緩慢增長。族群成長率的敏感度及彈性分析都顯示成體的存活率是族群穩定最重要的速率。阿里山山椒魚遺傳結構研究方面，以 AMOVA 分析顯示主要遺傳變異分配在山脈之間，但山脈內族群及族群內的遺傳變異也佔相當的比例。以不相合分布(mismatch distribution)分析顯示在阿里山山脈的族群呈現族群數量增加的現象。以 Nested Clade Analysis 分析顯示幾乎所有的族群都是有限基因交流。再以 Bayesian coalescent approach 來推論每一個主要 clade 的分歧時間，並初步推測其親緣地理關係。關鍵字：台灣、小鯢屬、系統分類、阿里山山椒魚、微棲地偏好、族群動態、族群遺傳結構 -2-.

(5) Abstract The species diversity of Taiwanese Hynobius salamanders has long been debated. In this study, I analyzed morphological and molecular data from these taxonomically problematic salamanders. My results showed that there are five distinct molecular clades of Taiwanese salamanders that match morphological differences and are indicative of specie`s-level recognition. Three species corroborate previous finding, while the other two are described as new species. The. distribution. survey. of. Alishan. salamander. (Hynobius. arisanensis) in Alishan Areas was conducted in 36 forestry areas. We found Alishan salamander in nine of them. Common characters of these localities show a gradual rise slope and with small creeks. Analysis of Hynobius arisanensis microhabitat preferences consisted of two parts: one to record microhabitat use of salamanders, the other one to quantify suitable microhabitat in the study site. Alishan salamanders showed a negative association with rocks, while a positive association with decayed woods. They also like the cover objects of shelters with mosses grown on it. As for substrates, salamanders were found positively to associate with pebbles, and were negatively associated with live plant roots. The Alishan salamander preferred substrates with neutral soil pH, high soil moisture, and suitable soil hardness. I use the area-constrained method to monitor salamander population dynamic in the Sister Ponds, Chiayi Hsien. I used the Jolly-Seber method to estimate the monthly population size, it ranged between 13 and 305 -3-.

(6) individuals. It seemed that population size does not decrease as comparing with estimations made by the former researchers. I further used the Cormack-Jolly-Seber model to estimate the survival and capture probability of this population. The survival probabilities for adults and juveniles were 0.996 and 0.997, respectively. Capture probabilities were seasonal-specific, the capture probabilities were significantly positive correlated with rainfalls. Using the population projecting matrix to analyses the population dynamics and to determine population growth rate of this population, it was 1.130, indicating that the population is stable and slow growth. The sensitivity and elasticity of population growth rate both indicate that the adult survival rate was the most important vital rate for the population stability. In Chapter 5, I use Hynobius arisanensis as a model species to investigate genetic structure of an alpine salamander. AMOVA of three mountain ranges suggested significant genetic differentiation among mountain ranges, among populations within mountain ranges, and within populations. Mismatch distribution analysis showed that populations within Alishan range exhibited a pattern of demographic expansion. Nested clade analysis indicated that study populations showed restricted gene flow or allpartic fragmentation. I also used Bayesian coalescent approach to estimate the divergence time and to inference their phylogeographic relationships. Keywords: Taiwan; Hynobius; systematic; Hynobius arisanensis; microhabitat preferences; population dynamics; population genetic structure. -4-.

(7) 第一章前言 Introduction. 近年來，兩棲類族群下降(amphibian population declines)、畸形個體的增加及地區性的滅絕引起多方有關兩棲類保育的關注 (Barinaga 1990; Pechmann et al. 1991; Blaustein et al. 1994; Alford & Richards 1999)。全球性的兩棲類減少的現象督促了對保育標的物種的全面性瞭解，特別是對生態及分類方面的研究。已知台灣的山椒魚皆列名於保育類野生動物名錄之中。以往對於其生態方面的研究十分有限，再加以相關分類地位迭有爭議，因此要有明確的保育標的，再加以完整生態資料，就能制定良好而適合的保育政策。本論文分為兩大部份，第一部份處理台灣的山椒魚的種類分類問題(第二章)。在經過分類的研究後，由於這幾種山椒魚中僅阿里山山椒魚的數量足以進行更詳細的生態與族群遺傳的研究，因此本論文第二部分以三個章節嚐試於探討以下的問題：第三章：阿里山山椒魚的棲息地需求與偏好。第四章：估計姐妹潭的阿里山山椒魚族群量，並估算其存活率，再以 -5-.

(8) 模型預測其族群變動(population dynamics)。第五章：阿里山山椒魚的族群遺傳結構，以山椒魚為模式瞭解高山生物的遺傳結構模式。最後，在第六章中我將總結這些有關於台灣產山椒魚分類、生態及遺傳多樣性的研究結果。. -6-.

(9) 第二章台灣產山椒魚的系統分類研究 Systematics of Taiwanese Hynobius salamander 摘要長久以來對於台灣產山椒魚的分類一直有爭論。在本研究中我從形態及分子的資料來分析這些有疑問的分類群。以粒腺體DNA中 Cytochrome b 基因的序列為分子標記，經過 Neighbor-joining 、 Maximum Parsimony、Maximum Likelihood與Bayesian analysis等親緣關係分析，結果顯示出在遺傳上台灣產之山椒魚有五個分群，而這五群都在親緣關係分析中得到高支持度。這五群在形態分別對應於五種體色型。此外也測量了五種體色型的山椒魚標本的形值，經由判別分析的結果也顯示這五種在形值上也有差異。採用演化種觀點，可以將這五種體色型視為獨立的種類。其中三種體色型分別對應於前人的發現，即台灣山椒魚(Hynobius formosanus)、楚南氏山椒魚(H. sonani) 和阿里山山椒魚(H. arisanensis)等三個有效種。另外二種則是新種，分別命名為南湖山椒魚(H. glacialis)及觀霧山椒魚(H. fuca)。關鍵詞：有尾類、小鯢科、小鯢屬、台灣. -7-.

(10) Abstract The species diversity of Taiwanese Hynobius salamanders has long been debated. In this study, I analyzed morphological and molecular data from these taxonomically problematic salamanders. In molecular approach, I sequenced the mitochondrial cytochrome b gene as genetic marker. I used Neighbor-joining, maximum parsimony, maximum likelihood, and Bayesian analysis to analysis the phylogenetic relationships among these taxa. My results consistently showed that there are five distinct molecular clades of Taiwanese salamanders. These five clades correspond to five color types of salamander currently recognized. And these five clades showed significant difference in morphometric characters. Adopting evolutionary species concept, these molecular clades and morphological differences are indicative of specie`s-level recognition. Three species corroborate previous finding, that Hynobius arisanensis, H. formosanus, and H. sonani are valid species. The other two are described as new species. The description of the two new species was published in Lai & Lue (2008). Key words: Caudata; Cytochrome b; Hynobiidae; Hynobius; Taiwan. -8-.

(11) 小鯢科(Hynobiidae)是主要分布在溫帶亞洲的有尾兩生類動物，已知其分布上的南界是台灣地區(Sato, 1943; Zhao et al. 1988)。小鯢屬 (Hynobius，或稱為山椒魚屬)為本科中最大的一個屬，現生種類超過 25 種(Frost 2007)。已知台灣的山椒魚分布在高山地區，在台灣的五大山脈中除了海岸山脈外，其餘各個山脈皆有分布。牠們主要分布的位置在針葉林以及針枼林與高山箭竹草原的交界帶，在這些地區牠們棲息於小而冰冷的溪流或滲水處。台灣產山椒魚的分類問題一直是個亟需解決的問題。有關台灣的山椒魚的分類最早於日本學者牧茂市郎所描述(Maki 1922)，當時他辨認出三個種類：楚南氏極北鯢(Salamandrella sonani)(產自能高山)、台灣山椒魚(Hynobius formosanus)(產自追分(今名翠峰))及阿里山山椒魚(H. arisanensis)(產自阿里山)。基於牧氏的描述中所有標本都具有長鋤骨齒中段的特色，Dunn (1923)將他們合併為一種並改隸小鯢屬下，稱為楚南氏山椒魚(H. sonani)。其後日本學者對種類數目為一種或三種有些爭論(田子 1929; 鹿野 1930; 岡田 1935)，但隨著模式標本在關東大地震中付之一炬(佐藤 1943)，爭論就變得難以解決了。日本學者佐藤井歧雄(1943)在撰寫『日本產有尾類總說』時，請託採集者從台灣各地採集新的標本，再依據鋤骨齒的形態、頭骨及標本體色來分類，他認為台灣應該有二種山椒魚，楚南氏山椒魚及台灣山椒魚。至 -9-.

(12) 於阿里山山椒魚，他則視為是台灣山椒魚的同物異名(synonym)種，而他的看法在對台灣的山椒魚的種類觀點上成了其後廣為接受的定論。從 1980 年代開始，本實驗室在呂光洋老師的帶領之下，搜集全台各地山區超過 30 個以上地點的山椒魚標本，而這些地點大部分皆是日本學者足跡未曾踏過之處(陳及呂，1986)。陳及呂(1986)就利用這些標本嚐試從形態上進行更詳細的比較，他們利用體色、斑紋先將. 圖 2-1、阿里山山椒魚(Hynobius arisanensis)或體色型為阿里山型的山椒魚。其體背底色為褐色，黃色腺性點明顯，後肢一般五趾。. 圖 2-2、楚南氏山椒魚(Hynobius sonani)或體色型為能高型 I 亞型的山椒魚。其體背底色為褐色，具有白色不規則班紋，後肢一般五趾。 - 10 -.

(13) 圖 2-3、台灣山椒魚(Hynobius formosanus)或體色型為能高型 II 亞型的山椒魚。其體背底色為褐色，斑紋為黃色，後肢一般四趾。. 台灣的山椒魚分為三種體色型：阿里山型(圖 2-1)、能高型(包括兩個亞型)(圖 2-2、2-3)及南湖型(圖 2-4)(表 2-1)，再以鋤骨齒列及骨骼特徵進行體色型間的比較。他們發現這些特徵呈連續變異的情形，因此認為 Dunn (1923)一種的觀點(楚南氏山椒魚)較為符合現狀。但是因為這三種體色型在地理上為不重疊分布，故對其為亞種或獨立種因證據. 圖 2-4、南湖山椒魚(Hynobius glacialis)或體色型為南湖型的山椒魚。其體背底色為黃褐色，斑紋為褐色碎斑，後肢一般五趾。 - 11 -.

(14) 圖 2-5、觀霧山椒魚(Hynobius fuca)或體色型為觀霧型的山椒魚。其體背底色為黑色具有白色細碎斑點，後肢一般四趾。. 不足並未下定論(陳及呂，1986)。此後隨著遺傳證據可靠性受到重視，陸續有種間遺傳上的比較如核型(Iizuka & Kakegawa, 1989)、肌蛋白質電泳分析(Kakegawa et al., 1989)。Lue & Lai (1997)研究了陳及呂(1986)所提出的體色型在同功異構酶的變異，同時再增加了一種新色型(觀霧型)(圖 2-5)。來自 13 個族群 25 個異構酶基因座的分析結果顯示，族群間呈現高度的隔離(FST = 0.658)。以 UPGMA 法所進行的群叢分析(Cluster analysis)顯示每個體色型形成獨一的群集。這些體色型在遺傳距離(Nei (1978) unbiased genetic distances)皆大於 0.15。因此 Lue & Lai (1997)建議將其中三種色型視為獨立的有效種，即阿里山型為阿里山山椒魚(H. arisanensis)，能高 I 型為楚南氏山椒魚(H. sonani)，能高 II 型為台灣山椒魚(H. formosanus)。雖然南湖型及觀霧型在異構酶的差異上也非常明顯， - 12 -.

(15) 表 2-1、台灣產山椒魚的體色斑紋比較表。(來自陳及呂(1986)及賴(1996))。種名. 體色型. 阿里山山椒魚. 阿里山型. (H. arisanensis). (圖 2-1). 楚南氏山椒魚. 能高型 I. (H. sonani). (圖 2-2). 台灣山椒魚. 能高型 II. (H. formosanus). (圖 2-3). 體背斑紋. 腹面斑紋. 上眼瞼. 腺性斑. 一致黑褐色、淺褐色或赤褐色，有的具有. 一致灰褐色或淡. 一致深褐色，有的具. 身體背面密佈黃褐色的大型顆粒狀腺性. 發光細胞所形成的銀白色細斑。. 褐色無明顯斑. 有細小的銀白色斑。斑，其四周有較小的黃褐色腺性斑圍繞。. 紋。. 腹面大多為小腺性斑。. 底色為淡褐色或褐色，具有黑褐色的大形. 灰褐色，具有褐. 黑褐色，具有銀白色. 黑褐色斑紋內可見黃褐色的大形腺性斑和. 斑紋，塊狀或連結成網目狀。淡色區域有. 色斑紋。. 斑。. 周圍的小腺性斑。但部份個體之大腺性斑. 發達的發光細胞，有時充滿整個淡色區. 周圍為其他色素細胞所掩蓋而變小，距離. 域，則底色轉成乳白色。. 加大或大腺性斑不明顯。. 底色為褐色或黑褐色，有不規則的黃褐色. 灰褐色，具有褐. 黑褐色，具有灰色斑. 大小二種腺性斑都明顯，但大形者排列較. 斑或其他淡色小斑、網斑。淡色斑具有發. 色斑紋或淡色疏. 紋或無色透明區. 疏。. 光細胞。. 斑。. 域，有的具極小銀白色斑。. 南湖山椒魚. 南湖型. (H. glacialis). (圖 2-4). 觀霧山椒魚. 觀霧型. (H. fuca). (圖 2-5). 黃褐色(有的具銀白色斑)或綠褐色，具有. 灰褐色，具有黃. 淺黃褐色，邊緣具黃. 腺性斑明顯，但大形腺性斑間距離較大，. 深褐色雜斑、碎斑或大塊斑。. 色或黃褐色點斑. 綠色或綠褐色塊斑。有的個體則不明顯。. 及蠕蟲斑。底色為黑褐色或黑色，具有發光細胞所形. 褐色，沒有斑. 黑褐色，具有銀白色. 成的銀白色細斑，有些個體數量較多。. 紋。. 斑。. - 13 -. 無。.

(16) 但由於樣本十分有限，故對於這二個體色型有必要再進行研究。因此，在本章中，我使用粒腺體的細胞色素 b 基因(cytochrome b, cyt-b)序列資料及更多的形值數據來證明這五種色型皆為遺傳上及形態上分明的物種。為避免名稱過於混淆，在本章中皆使用正式的中文名及學名。. 材料與方法研究種類及族群本研究包括的東亞地區小鯢屬代表性的種類，總共來自 20 個地點的樣本(表 2-2、圖 2-6)。樣本包括了水生幼體及成體的尾部肌肉，這些肌肉組織於採集後皆保持於 99.5%的酒精中。用於形態研究的個體皆屬於本系標本館。用於評估遺傳變異的遺傳標記為粒腺體的 cyt-b 基因，至於個體數分別為台灣山椒魚 (H. formosanus)13 隻、楚南氏山椒魚 (H. sonani)19 隻、阿里山山椒魚(H. arisanensis)33 隻，每一種都包括 3 個族群。南湖山椒魚(H. glacialis)有 4 隻樣本來自中央山脈的 2 個族群 (5,7)，觀霧山椒魚(H. fuca)則為 10 隻個體分屬 4 個族群皆來自雪山山 - 14 -.

(17) 表 2-2、本研究中進行山椒魚遺傳變異分析的種類、樣本數及族群位置。族群號碼用於圖 2-6 及文章中。號碼樣本數種類觀霧山椒魚 1 2 觀霧山椒魚 2 3 觀霧山椒魚 3 2 4. 3. 5. 1. 6. 4. 7. 3. 8. 1. 9. 2. 10. 11. 11. 8. 12. 6. 13. 16. 14 15. 8 9. 16. 6. 17. 6. 18. 6. 19 20. 5 6. 觀霧山椒魚南湖山椒魚台灣山椒魚南湖山椒魚台灣山椒魚楚南氏山椒魚楚南氏山椒魚台灣山椒魚楚南氏山椒魚阿里山山椒魚阿里山山椒魚阿里山山椒魚安吉小鯢中國小鯢中國小鯢東北小鯢霞山椒魚. 地點台北縣北插天山桃園縣拉拉山. 緯度 (N) 24° 47’ 24° 42’. 經度 (E) 121° 26’ 121° 25’. 海拔 (m) 1,310 1,655. 新竹縣霞喀羅大山. 24° 33’. 121° 1 1’. 2,160. 新竹縣觀霧. 24° 30’. 121° 05’. 2,230. 台中縣審馬陣山屋. 24° 22’. 121° 25’. 3,200. 台中縣雲稜山屋. 24° 22’. 121° 23’. 2,500. 台中縣南湖圈谷山屋. 24° 22’. 121° 26’. 3,400. 台中縣大雪山林道. 24° 17’. 121° 01’. 2,580. 南投縣畢祿林道. 24° 1 1’. 121° 18’. 2,620. 南投縣合歡山. 24° 08’. 121° 16’. 3,090. 南投縣能高山雲海保線所. 24° 03’. 121° 13’. 2,340. 南投縣能高山天池保線所. 24° 02’. 121° 16’. 2,815. 嘉義縣阿里山. 23° 31’. 120° 48’. 2,260. 嘉義縣自忠. 23° 28’. 120° 50’. 2,310. 台東縣埡口. 23° 16’. 120° 58’. 2,640. 中國浙江省安吉縣. 30° 41’. 1 19° 44’. 1,500. 中國浙江省舟山市. 30° 00’. 122° 06’. 50. 中國浙江省蕭山市. 30° 05’. 120° 18’. 400. 韓國釡山日本和歌山縣御坊市. 35° 10’. 129° 03’. 33° 53’. 135° 08’. 200 100. 脈(1, 2, 3, 4)(表 2-2)。台灣以外的種類包括中國大陸的安吉小鯢(H. amjiensis)、中國小鯢(H. chinensis)及東北小鯢(H. leechii)，韓國的東北小鯢(H. leechii) 及日本霞山椒魚(H. nebulosus)。因為受到來源的限制，這些種類僅有 1 或 2 個族群。至於中國大陸的東北小鯢來自於 GeneBank (AY315819)。. - 15 -.

(18) 圖 2-6、本研究中使用之台灣產山椒魚樣本的地點圖，觀霧山椒魚(△)、南湖山椒魚(＊)、台灣山椒魚( ■) 、楚南氏山椒魚(◆)及阿里山山椒魚( ○) 。族群代碼見表 2-2。. 我同時也檢視了台灣產山椒魚的形態變異。檢視的數量分別為 10 個族群共 112 隻成體的阿里山山椒魚、7 個族群共 23 隻成體的台灣山椒魚(H. formosanus)，37 隻成體楚南氏山椒魚(H. sonani)、4 個族群 23 隻成體的南湖山椒魚(H. glacialis)、4 個族群 7 隻成體的觀霧山椒魚(H. fuca)(附錄一)。這些之中有 42 隻個體也用在遺傳分析。證據標本皆保存在本系標本館。 - 16 -.

(19) DNA 抽取、放大、定序及分析我從酒精保存的肌肉組織中抽取 total genomic DNA 利用 Proteinase K 分解及氯仿-酒精抽取法(Hillis et al., 1996)。我使用引子 MVZ 15L 及 MVZ 16H (Moritz et al., 1992)來放大並定序 784 鹼基對的粒腺體 cyt-b 基因的部分序列。PCR 的反應溶液組成如下：0.5-1μl dilute DNA 、 0. 1 μM e a c h pr i me r 、 40 μM dNTPs、 standard Taq polymerase buffer (1.5 mM MgCl2)及 1U Taq polymerase，總體積為 20 μl 。反應狀況為 94℃ 3 分鐘；40 個循環的 94℃ 30 秒、48℃ 1 分鐘及 72℃ 1 分鐘，最後一個循環是 72℃ 10 分鐘。PCR 產物接著用作直接 DNA 定序反應的模板。產物的兩股皆以 Big-Dye Terminator Sequencing Kit (PE Applied Biosystems)用 PCR 反應同樣的引子來定序。定序產物在 ABI 377 自動定序分析儀(PE Corp.)中進行分析。本研究所得到的序列在 GenBank 的檢索號為 DQ652194-DQ652232。要得知種類間序列分歧的程度，我計算了族群及分類群間的 un c or r e c t e d“ p”di s t a nc e 。我也使用 neighbor-joining 來進行群叢分析。最儉約法(Parsimony)為基礎的親緣關係分析(phylogenetic analyses)在 PAUP* 4.0 beta 10 (Swofford, 1998)中完成。分析使用 heuristic searches，條件如下：最初的樹以 100 次隨機分類群加入(random taxon additions)、 tree bisection-reconnection (TBR) branch swapping、多態特徵視為多型 - 17 -.

(20) 性，並且所有特徵同等加權。最儉約假說的強度 (Robustness) 以 bootstrap analyses (Felsenstein, 1985)來進行，以 1000 次重覆及 10 次的隨機加入分類群，其他的狀況如同最初的搜尋策略。針對 Maximum likelihood 及 Bayesian analyses 最適合的演化模型的選擇以 log-likelihood ratio test (LRT)以及 Akaike information criterion (AIC)來尋找比較，這是在 ModelTest 軟體(Posada & Crandall, 1988)中運算。選擇的最佳模型(不論 LRT 或者 AIC 皆顯示 GTR+Γ+Ι (GTR model + gamma shape parameter and proportion of invariable sites) 為最佳模型。特定的核苷酸取代模型的參數值以分析的部分來估計。 Maximum likelihood 分析以軟體 PhyML (Guindon & Gascuel, 2003)進行，並以 bootstrap analyses (Felsenstein, 1985)來分析強度，重覆 500 次。而 Bayesian analysis 數據依 codon position 來劃分，並且以 MrBayes 3.1 (Huelsenbeck & Ronquist, 2001)來計算。同時運算 4 chain，3 heated 1 cold。每條 Markov chain 以一隨機的樹開始，然後運算 1x106 generations，每第 100 個 cycle 在 chain 中取樣一次。最後再以 TRACER 1.4 (Rambaut & Drummond 2007)來觀察參數的聚斂性及穩定性後，決定 burn-in 的數目。放棄 burn-in 樣本後的數據用以產生 majority consensus tree，其任何一個 clade 被樣本支持的百分比即為此 clade 的事後機率(posterior probability) (Huelsenbeck & Ronquist, 2001)。機 - 18 -.

(21) 率值≥0. 95者可以視為是顯著支持。除了小鯢屬的種類之外，我也使用了以下幾個外群(因為小鯢屬的姐妹群關係不明顯(Zhang et al., 2006))：商城肥鯢(Pachyhynobius shanchenesis) (DQ333812) 、北方山溪鯢 (Batrachuperus tibetanus) (DQ333817)、巴鯢(Liua shihi) (DQ333810)及極北鯢(Salamandrella keyserlingii) (DQ333814)。依據 Zhang et al. (2006)有關於這幾個屬親緣關係的研究，親緣關係樹的根使用商城肥鯢。我使用 Bayesian coalescent approach 來估算台灣物種及 clade 的分歧時間，即以序列資料找出每一個物種的最近共祖時間(Time to the most recent common ancestor, TMRCA)。以 BEAST 1.4.7 (Drummond & Rambaut 2007)軟體來估算分歧時間。估算的條件為：relaxed clock model with uncorrelated lognormal distribution (Drummond et al. 2006)、 mutation rate 依據 Weirsrock et al. (2001)對小鯢科之估算值設定為 0.0128 mutations/site/Myr、序列演化模式為 GTR+Γ+Ι 、Bayesian skyline coalescent model of population size with 10 groups。所有分析進行 1x107 generations，每 1000 generations 取樣。最後再以 TRACER 1.4 (Rambaut & Drummond 2007)來觀察參數的聚斂性及穩定性後，決定 burn-in 的數目。. - 19 -.

(22) 圖 2-7、山椒魚測量之形值相關位置圖。. 形態分析所有形態測量值(形值)都是以游標尺來測量，精確至 0.1 mm。測量的形值包括吻肛長(SVL)、尾長(TL)、頭長(HL)、頭寬(HW)、眼吻距(ES)、眼間距(IOD)、鼻間距(IND)、體寬(BW)、軀幹長(AG)、前肢長(FOL)及後肢長(HIL)(圖 2-7)。計數肋間溝數(COS)及前後肢分向後前壓伸時最長趾相距肋間溝數(趾距肋數，CBL，二肢指趾間重疊時以負值顯示)(圖 2-7)。我同時以解剖顯微鏡觀察並計數鋤骨齒上的角質齒數(VT)；上頜角質齒數(UT)及下頜角質齒數(LT)。標本的性別由檢查生殖腺為睪丸(雄性)或卵巢(雌性)來決定。標本(附錄一)大部分是在 10% formalin 中固定並保存在 70% ethanol 中。統計分析以軟體 JMP version 5.0.1 (SAS Institute, Cary, NC)來進行。唯有達到性成熟吻肛長以上的標本才納入統計分析中。為了決定 - 20 -.

(23) 種間在每一個形質的變方是否相同，我使用 Levene 變方同質檢測 ( Le ve ne ’ st e s t sf orh omoge ne i t yofva r i a nc e s ) 比較之。然後以 one-way ANOVA 來檢測不同種間不同性別在形值(SVL, TL, HL, HW, ES, IOD, IND, BW, AG, FOL, HIL, UT, LT, VT, COS, CBL)的整體變異。我也使用 univariate Analysis of Covariance (ANCOVA)以 SVL 作為共變數 covariate 來檢測雌雄二型性。每個種類都分開分析。我使用以 z-transformed 標準化後的數據(Mead et al., 2005)來進行典型判別分析(Canonical Discriminant Analysis, CDA)。二個典型變數的計算在 CDA 中指定為線性函數，基於類別變積矩陣內的合併值利用 Mahalanobis distances 來計算類別平均值之間的平方距離。我也檢測了以分類函數來預測組別成員的良好度。分類特性基於合併變積矩陣(產生線性方程者)，並且評估組別成員的事前機率。我將事前機率設定成與樣本數成等比例。因為有些許雌雄二型性的現象，故分析時將雌雄分開分析。. - 21 -.

(24) 結果分析 cyt-b 基因的 784 鹼基對，有 311 個位點(39.7%)是有變異的，所有分析的類群得到 37 種基因型(haplotyes)。在 8 個族群的樣本. 圖 2-8、研究物種依據 cyt-b 基因序列所作親緣關係分析所得的 Neighbor-Joining tree，每個重要 node 的 bootstrap 支持度標示在其上。物種名稱前的數字對應於圖 2-6 中族群的編號。種名及字母代表基因型。Node 上的數字依序是 neighbor joining bootstrapping 的數值。 - 22 -.

(25) 中可以找到相同的基因型，而 4 個基因是在族群間共有的。這 311 個變異位點，257 個具有儉約訊息(parsimony informative)。台灣的分類群有 156 個位點有變異(19.9%)，得到 27 種基因型。. 親緣關係分析親緣關係分析顯示種間有高度的遺傳分化。Neighbor-Joining tree (NJ tree、圖 2-8)顯示台灣各個種類都分在同一個分枝內，並且每個分枝的 bootstrap 支持度皆為 100。最儉約分析(Parsimony analysis)產生樹長為 882 的 6 棵等儉約的最儉約樹，其 consistency index 為 0.506 而 retention index 為 0.783。 Maximum parsimony (MP) 分析後依據 50% majority rule 得到的 concensus tree 見圖 2-9。此圖中台灣各個種類亦分在同一個分枝內，而這些台灣種類的分枝的 bootstrap 支持度皆在 99 以上。. - 23 -.

(26) 圖 2-9、研究物種依據 cyt-b 基因序列以最儉約法(Maximum Parsimony)進行親緣關係分析後，並以 1000 次 bootstrap 分析得到的 50% majority-rule concensus tree，每個重要 node 的 bootstrap 支持度標示在其上。物種名稱前的數字對應於圖 2-6 中族群的編號。種名及字母代表基因型。Node 上的數字為 maximum parsimony bootstrapping 的數值。. - 24 -.

(27) 圖 2-10、研究物種依據 cyt-b 基因序列所作親緣關係分析所得的 Maximum Likelihood tree，每個重要 node 的 bootstrap 支持度標示在其上。物種名稱前的數字對應於圖 2-6 中族群的編號。種名及字母代表基因型。Node 上的數字是 bootstrapping 的數值。. 以 Maximum likelihood (ML) 方法所得到的樹形圖亦和前面二種分析法相似。台灣的各個種類皆各自獨立為一群，同樣地 bootstrap 的支持度都在 99%以上。 - 25 -.

(28) 圖 2-11、研究物種依據 cyt-b 基因序列所作親緣關係分析所得的 Bayesian tree，每個重要 node 的事後機率值及 bootstrap 支持度標示在其上。物種名稱前的數字對應於圖 2-6 中族群的編號。種名及字母代表基因型。Node 上的數字依序是 Bayesian posterior probability/neighbor joining bootstrapping/maximum parsimony bootstrapping 的數值。 - 26 -.

(29) 以 Bayesian tree 得到的樹在樹型結構(topology structure)基本上與 neighbor-joining 及 parsimony analysis 相近，呈現在圖 2-11 上。 Markov chain 在 1x104 generations 時達到 stationarity，使用較保守的 burn-in 值在 2.5x105 generations，剩餘的 7.5x105 generations 被考量來估算平均似真值(-4877.85)。而事後機率和 bootstrap 支持值在大部分 nodes 是類似的(圖 2-8、2-9、2-10、2-11)。所有的分析都得到台灣的小鯢屬是由 5 個單系群(monophyletic groups)組成的結果(圖 2-8、2-9、2-10、2-11)。以 Bayesian tree 來說明，第一個基因型群集得到事後機率 1.0 的支持，這個群集是阿里山山椒魚(H. arisanensis) (圖 2-11)。阿里山山椒魚和楚南氏山椒魚(H. sonani)關係最接近，而楚南氏山椒魚也是單系群，事後機率支持度亦為 1.0。這兩個種類所形成的單系群在所有分析中受到的支持度介 93-100%之間(圖 2-8、2-9、2-10)。這二個種類再加上南湖山椒魚(H. glacialis)及台灣山椒魚(H. formosanus)亦形成單系群，但是由於支持度值不高，南湖山椒魚及台灣山椒魚在群內的相互關係不是很確定。所有台灣的種類亦形成一單系群，觀霧山椒魚是所有其他台灣的山椒魚的姐妹類群(sister taxon)。本研究中所使用的小鯢屬種類皆形成一單系群，其支持度值在不同方法分別為 NJ bootstrap 為 88%(圖 2-8)、MP bootstrap 為 86%(圖 - 27 -.

(30) 2-9)及 Bayesian (圖 2-11)事後機率為 1.0 皆屬於高支持度，然而 ML bootstrap (圖 2-10)為 57%則略為偏低。各種分析法所得到的樹型圖都顯示日本的霞山椒魚 (H. nebulosus) 為亞洲大陸 ( 安吉小鯢 (H. amjiensis)、中國小鯢(H. chinensis)及東北小鯢(H. leechii))與台灣系群的姐妹群。然而亞洲大陸種類的單系群關係在不同的分析方法中是不一致的。在 MP tree 及 Bayesian tree 中不形成單系群，而 NJ tree 及 ML tree 將併成一群，前者 bootstrap 值為 73%，後者為 39%。在 MP tree 是東北小鯢與安吉小鯢+中國小鯢的關係無法解析，安吉小鯢+中國小鯢 node 的 bootstrap 值為 57%。Bayesian tree 則顯示東北小鯢為台灣種類的姐妹群。這幾個種類不一致的系群關係呈現在 node 的 bootstrap 及事後機率值偏低的現象。台灣各個種類的姐妹群(sister group)方面，在 NJ tree (圖 2-8)中為三個亞洲大陸的種類。MP tree (圖 2-9)則呈現不確定的狀態。ML tree (圖 2-10)中亦為三個亞洲大陸的種類。Bayesian tree(圖 2-11)則是東北小鯢(H. leechii)。. 遺傳多樣性(Genetic Diversity) 台灣種類內及種間的 uncorrected p-distance 矩陣見表 2-3。分析後所得到的主要分枝(clades)表現出不同高低的分枝內歧異程度，平均 - 28 -.

(31) 表 2-3、台灣產山椒魚種類的 cyt-b 基因的 uncorrected p distance 的數據範圍(平均值)，對角線下方為種間數值及位於對角線上為種內數值。阿里山山椒魚阿里山山椒魚. 台灣山椒魚. 觀霧山椒魚. 南湖山椒魚. 楚南氏山椒魚. 0.001-0.014 (0.005). 台灣山椒魚. 觀霧山椒魚. 南湖山椒魚. 楚南氏山椒魚. 0.066-0.077. 0.001-0.037. (0.056). (0.023). 0.099-0.106. 0.103-0.111. 0.001-0.023. (0.094). (0.090). (0.012). 0.052-0.057. 0.059-0.065. 0.098-0.101. 0.000-0.000. (0.053). (0.049). (0.093). (0.000). 0.031-0.040. 0.064-0.075. 0.099-0.108. 0.054-0.056. 0.000-0.006. (0.032). (0.057). (0.098). (0.054). (0.003). 在 cyt-b 的序列歧異度從 0.1%到 3.7% (表 2-3)。而分枝間的平均序列差異值從 3.1% (阿里山山椒魚與楚南氏山椒魚)到 11.1% (觀霧山椒魚及台灣山椒魚) (表 2-3)。觀霧山椒魚與南湖山椒魚與其他台灣種類的平均序列歧異度分別為在南湖山椒魚介 5.2%到 10.1%之間，而觀霧山椒魚則介於 9.8%到 11.1%之間(表 2-3)。. 分歧時間估算(Divergence time estimates) 以 Bayesian tree 中所得到的 clade 為基礎，計算了以下幾群基因型的最近共祖時間(TMRCA)：包括(a)5 個物種個別的 clade、(2)阿里山山椒魚+楚南氏山椒魚[表 2-4 中 A+S]、(3)阿里山山椒魚+楚南氏山椒魚+南湖山椒魚[表 2-4 中 A+S+G]、(4)阿里山山椒魚+楚南氏山椒魚+南湖山椒魚+台灣山椒魚[表 2-4 中 A+S+G+F]、(5)台灣 clade 種類。估算的結果列於表 2-4。最近共祖時間在阿里山山椒魚(H. arisanensis) - 29 -.

(32) 表 2-4、台灣產山椒魚主要 clade 的分歧時間估算表。估算的方法為 Bayesian coalescent approach。表中列出的每個 clade 估算的最近共祖時間的平均值及 95%信賴區間。系群(Lineage). 平均值(萬年前). 95%信賴區間. 阿里山山椒魚(H. arisanensis). 54.8. 25.5~88.7. 楚南氏山椒魚(H. sonani). 22.7. 8.3~43.8. 南湖山椒魚(H. glacialis). 5.1. 0.0~1.1. 台灣山椒魚(H. formosanus). 173.3. 106.2~248.7. 觀霧山椒魚(H. fuca). 92.9. 46.3~144.1. A+S*. 151.6. 94.8~213.3. A+S+G*. 284.3. 197.7~377.7. A+S+G+F*. 356.3. 257.4~457.5. 台灣. 638.0. 457.1~825.8. *系群詳內文. 為 54.8 萬年前、楚南氏山椒魚(H. sonani)在 22.7 萬年前、南湖山椒魚 (H. glacialis)在 5.1 萬年前、台灣山椒魚(H. formosanus)為 173.3 萬年前、觀霧山椒魚(H. fuca)則為 92.9 萬年前，台灣 clade 的分歧時間在距今 63.8 萬年前。. 形態分析 Morphological Analyses 形態測量值及牙齒數目見表 2-5。種類間在大部分形值的範圍上是重疊的。我的分析結果也顯示大部分的形態測量值在種類間並沒有顯著的變方異質性(附錄二)，但是種類間在各形值上幾乎都呈現顯著差異。one-way ANOVA 分析結果，雄性在 SVL, TL, HL, HW, ES, IND, BW, AG, FOL, HIL, VT, UT, LT, COS 及 CBL 有顯著種間差異，而雌性則是 SVL, TL, HL, HW, ES, IOD, IND, AG, FOL, HIL, VT, UT, LT, - 30 -.

(33) 表 2-5、台灣的山椒魚屬種類成體的形值及齒數變異的比較。平均值±標準誤(上)及範圍(下)；所有測量值的單位為 mm，肋間溝數(COS)及趾距肋溝數(CBL)中為眾數(mode)。形值吻肛長(SVL) 尾長(TL) 頭長(HL) 頭寬(HW) 眼吻距(ES) 眼間距(IOD) 鼻間距(IND) 體寬(BW) 軀幹長(AG) 前肢長(FOL) 後肢長(HIL) 鋤骨齒數(VT) 上頜齒數(UT) 下頜齒數(LT) 肋間溝數(COS) 趾距肋溝數(CBL). 阿里山山椒魚雄雌 n = 72 n = 40 54.3 ± 4.8 55.2 ± 4.8 (45.7-69.0) (48.0-65.7) 41.3 ± 6.1 40.8 ± 5.4 (26.7-55.3) (29.7-58.6) 11.2 ± 1.1 10.5 ± 1.2 (8.6-15.2) (8.3-13.3) 8.5 ± 1.1 8.4 ± 1.0 (6.3-11.2) (6.7-10.7) 3.5 ± 0.5 3.5 ± 0.4 (2.8-4.7) (2.0-4.8) 2.9 ± 0.4 2.8 ± 0.5 (2.0-4.0) (2.0-3.8) 1.7 ± 0.3 1.6 ± 0.3 (1.1-2.4) (1.1-2.3) 6.7 ± 1.1 6.9 ± 1.1 (4.8-10.1) (4.9-9.6) 29.1 ± 3.3 29.4 ± 3.0 (21.7-37.3) (23.4-36.1) 13.6 ± 1.3 13.1 ± 1.3 (10.9-16.4) (9.6-15.2) 15.3 ± 1.4 15.0 ± 1.7 (13.1-18.7) (12.2-18.7) 51.1 ± 10.2 53.0 ± 9.7 (31-85) (33-83) 53.3 ± 6.8 54.3 ± 7.5 (36-71) (32-66) 50.9 ± 7.2 54.2 ± 7.9 (33-65) (37-68) 12 (11-13) 12 (11-13) 0 (-1-1) 0 (-2-2). 台灣山椒魚雄雌 n = 15 n=8 53.0 ± 4.4 52.4 ± 3.9 (47.0-61.7) (46.4-56.7) 37.9 ± 4.7 34.7 ± 2.5 (31.6-46.1) (30.8-38.1) 10.5 ± 1.5 10.3 ± 1.5 (8.8-13.6) (8.2-12.6) 8.5 ± 0.7 8.1 ± 0.6 (7.6-9.6) (7.3-9.2) 3.4 ± 0.3 3.4 ± 0.2 (3.0-4.1) (3.1-3.6) 2.8 ± 0.4 2.8 ± 0.2 (1.9-3.5) (2.6-3.2) 1.6 ± 0.3 1.5 ± 0.2 (1.2-2.2) (1.2-1.8) 6.6 ± 0.9 6.6 ± 1.1 (5.3-7.9) (5.2-8.0) 28.4 ± 2.3 28.3 ± 3.3 (24.8-34.0) (24.8-33.0) 11.7 ± 0.9 11.1 ± 0.5 (10.3-13.8) (10.6-12.0) 13.0 ± 1.0 13.1 ± 1.2 (11.6-14.7) (12.0-15.6) 57.2 ± 6.7 57.0 ± 8.8 (46-71) (44-69) 50.2 ± 5.3 53.9 ± 4.9 (37-56) (43-60) 45.4 ± 7.1 51.1 ± 7.0 (33-57) (40-60) 11 (11-12) 12 (11-12) 1 (0-2) 1 (1). 觀霧山椒魚雄雌 n=4 n=3 50.9 ± 2.8 52.8 ± 2.0 (48.1-53.4) (50.8-54.8) 28.8 ± 2.8 32.3 ± 2.0 (26.0-32.2) (30.1-34.0) 10.8 ± 1.3 12.6 ± 0.8 (9.8-12.8) (11.9-13.5) 8.0 ± 0.9 7.9 ± 0.6 (7.0-9.2) (7.3-8.3) 3.2 ± 0.3 3.2 ± 0.1 (2.8-3.7) (3.1-3.3) 2.8 ± 0.3 2.9 ± 0.3 (2.6-3.2) (2.6-3.2) 1.6 ± 0.4 1.5 ± 0.1 (1.1-2.2) (1.4-1.6) 6.4 ± 0.9 6.1 ± 0.1 (5.5-7.4) (6.0-6.3) 26.8 ± 1.5 27.4 ± 1.9 (24.6-28.0) (25.2-28.7) 9.7 ± 1.7 10.2 ± 0.6 (8.0-11.3) (9.8-10.9) 12.4 ± 0.7 11.8 ± 1.2 (11.7-13.2) (10.5-12.9) 66.8 ± 11.3 67.0 ± 3.6 (53-79) (63-70) 51.0 ± 8.7 52.7 ± 6.7 (40-61) (47-60) 50.5 ± 5.2 52.3 ± 6.8 (45-57) (47-60) 12 (11-12) 11 (11-12) 2 (1-2) 2 (1-2) - 31 -. 南湖山椒魚雄雌 n = 12 n = 11 63.1 ± 4.7 58.9 ± 5.2 (53.5-67.4) (51.3-65.8) 49.9 ± 5.0 43.9 ± 5.5 (39.6-56.5) (37.1-50.7) 12.1 ± 0.8 12.3 ± 1.8 (10.3-13.1) (9.6-16.1) 9.7 ± 0.7 9.6 ± 1.0 (8.2-10.6) (8.1-11.5) 4.5 ± 0.6 4.3 ± 0.4 (3.4-5.2) (3.6-4.9) 3.2 ± 0.4 3.2 ± 0.3 (2.3-3.8) (2.7-3.8) 2.1 ± 0.2 2.3 ± 0.5 (1.8-2.4) (1.6-3.1) 7.7 ± 0.9 7.2 ± 0.6 (6.3-9.4) (5.9-7.9) 34.0 ± 3.2 31.0 ± 3.1 (28.8-38.2) (26.6-36.2) 14.9 ± 1.4 14.1 ± 0.7 (13.0-17.4) (12.8-15.2) 16.7 ± 1.0 16.3 ± 1.0 (15.4-18.8) (15.0-18.0) 61.3 ± 11.6 57.1 ± 12.9 (42-80) (41-78) 62.8 ± 5.6 63.1 ± 6.4 (51-71) (53-74) 60.6 ± 4.3 63.8 ± 7.0 (54-67) (54-75) 13 (12-13) 12 (12-13) 0 (0-1) 0 (-1-2). 楚南氏山椒魚雄雌 n = 21 n = 16 56.8 ± 6.0 58.4 ± 4.4 (46.6-66.7) (51.4-64.4) 43.8 ± 6.5 43.5 ± 4.4 (35.0-57.4) (36.2-50.4) 10.4 ± 0.8 11.3 ± 1.2 (9.0-11.8) (10.0-14.4) 9.4 ± 1.0 9.5 ± 0.7 (7.8-11.3) (8.4-10.8) 3.8 ± 0.4 3.9 ± 0.2 (3.3-4.4) (3.5-4.4) 2.9 ± 0.4 2.8 ± 0.3 (2.4-3.5) (2.0-3.2) 1.9 ± 0.3 1.8 ± 0.3 (1.3-2.4) (1.4-2.2) 8.0 ± 0.8 7.3 ± 1.0 (6.3-9.2) (5.9-9.7) 30.5 ± 4.7 31.8 ± 4.1 (22.4-39.1) (24.7-38.2) 14.1 ± 1.6 14.0 ± 1.4 (11.1-18.0) (12.0-16.7) 16.4 ± 1.8 16.8 ± 1.9 (12.2-20.0) (12.8-19.7) 55.1 ± 11.2 57.9 ± 10.8 (33-75) (42-87) 55.4 ± 5.7 56.3 ± 5.9 (44-65) (48-69) 54.6 ± 6.4 55.6 ± 7.1 (44-66) (40-70) 12 (12-13) 12 (12-13) 0 (-2-1) 1 (-1-1).

(34) COS 及 CBL(附錄二)。大部分特徵都有性別間差異的現象，然而當考量 SVL 所造成的差異時，阿里山山椒魚具有雌雄二型性的形值為 IOD、 FOL、HIL 及 LT；楚南氏山椒魚為 HL、IND 及 BW；台灣山椒魚在 TL；而南湖山椒魚為 IND。因為樣本較少，觀霧山椒魚沒有特徵呈現雌雄二型性的現象(附錄三)。雄性個體的典型判別分析(Canonical discriminant analysis)指出 SVL、FOL 及 COS 為在第一典型軸(canonical axis, Can 1)上造成最大差異的形值(表 2-6)，在總分布中佔了 59.6%的比例(F = 5.50, p < 0.0001)。第二典型軸(Can 2)則佔了 21.4%，而 ES 及 FOL 提供種類間表 2-6、台灣產山椒魚雄性及雌性成體的典型判別分析的典型變數係數表。雄性形值吻肛長(SVL). Can 1. 雌性 Can 2. Can 1. Can 2. -1.006. 0.649. -0.501. -1.006. 尾長(TL). 0.363. -0.662. 0.170. -0.764. 頭長(HL). -0.422. -0.276. -0.638. 0.338. 頭寬(HW). -0.153. -0.407. -0.517. 0.808. 眼吻距(ES). 0.585. 0.904. 1.121. 0.871. 眼間距(IOD). -0.314. -0.114. -0.652. 0.357. 鼻間距(IND). -0.056. 0.659. 0.729. 0.557. 體寬(BW). 0.095. 0.312. 0.105. 0.052. 軀幹長(AG). 0.070. 0.326. -0.323. 0.291. 前肢長(FOL). 0.823. -0.834. 0.846. -0.667. 後肢長(HIL). 0.619. -0.666. 0.676. -0.298. 鋤骨齒數(VT). -0.133. 0.162. -0.249. 0.056. 上頜齒數(UT). 0.129. 0.018. -0.090. 0.461. 下頜齒數(LT). 0.287. 0.279. 0.779. -0.062. 肋間溝數(COS). 0.766. 0.264. 0.106. -0.175. -0.271. -0.183. -0.127. 0.081. 趾距肋溝數(CBL). - 32 -.

(35) Can 2. 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4. 雄性. -5. -4. -3. -2. -1. 0. 1. 2. 3. 4. Can 1 4. 雌性. 3. Can 2. 2 1 0 -1 -2 -3 -6. -5. -4. -3. -2. -1. 0. 1. 2. 3. 4. 5. Can 1 圖 2-12、台灣產山椒魚由形值數據進行典型判別分析得到的個體在二個典型軸上的位置圖。(上)雄性、(下)雌性。符號分別為觀霧山椒魚(△)、南湖山椒魚 (＊)、台灣山椒魚( ■) 、楚南氏山椒魚(◆)及阿里山山椒魚( ○) 。. 主要的區別(表 2-6)。在雌性個體，第一典型軸解釋 56.3%的種間分布，而 ES、FOL、LT 及 IND 在此軸貢獻最多(F = 4.00, p < 0.001)。雄性方面，楚南氏山椒魚與南湖山椒魚在第二典型軸才被分別。而雌性方面，觀霧山椒魚及台灣山椒魚在第一典型軸就能與其他三種分開(圖 2-12)，表示 ES、FOL、LT 及 IND 等測量值可以作為種類間的辨別形 - 33 -.

(36) 值，而阿里山山椒魚、楚南氏山椒魚及南湖山椒魚則在第二典型軸才分開。為了分類分析所產生的線性判別函數 (Linear discriminant functions)皆顯示 SVL、FOL、COS 及 ES 為辨別台灣五種山椒魚雄性個體最重要的形值；雌性則是 ES、FOL、LT 及 IND。SVL 對分辨阿里山山椒魚、楚南氏山椒魚及南湖山椒魚是要的。檢視分組成員的事後機率顯示此函數成功的辨別這五個種類，錯分比 (Percent of misclassified)在雄性為 8.9%，雌性為 11.5%。. 討論粒腺體 cyt-b 序列的親緣關係分析顯示台灣的山椒魚有 5 個明顯的分枝(clades)，這幾個分枝都有很高的統計支持度。這些分枝是否可以視為不同的種呢？依據演化種觀點(Evolutionary Species Concept (ESC)) (Frost & Hillis, 1990)，物種是在獨立的演化路徑上，採用這個觀點，這五個分枝我認為很明顯是獨立的種。其他的輔助證據方面，生物種觀點(Biological Species Concept (BSC))強調不同種之間沒有基因交流的現象，因此當不同物種共域分布時，應該不會有基因交流。沒有基因交流的證據來自於共域時卻存在很高的遺傳差異。這個狀況可以在合歡山附近見到，在合歡山(族群 10)至畢祿山(族群 9)之間楚南氏山椒魚及台灣山椒魚是共域分布 - 34 -.

(37) 的，但是二種間的差異包括了形態上的後肢趾數(前者為 5 後者為 4) 及體色型(表 2-1)與 DNA 資料(p distance = 6.4 –7.5%，表 2-3)。台灣山椒魚與南湖山椒魚為鄰域分布(parapatric)，在南湖山區較低海拔為台灣山椒魚，較高海拔則是南湖山椒魚。二種間的遺傳差異也是非常明顯的(p distance = 5.9 –6.5%, 表 2-3)。因此從這些輔助證據楚南氏山椒魚(H. sonani)、台灣山椒魚(H. formosanus)及南湖山椒魚(H. glacialis)應當視為三個有效種。觀霧山椒魚(H. fuca)及阿里山山椒魚(H. arisanensis)與其他的三種在分布上是不重疊的。然而觀霧山椒魚與台灣其他種類的差異有同功異構酶(平均 Nei (1978) unbiased genetic distance 0.39 (Lue & Lai 1997))及 cyt-b 序列(p distance 平均 11%，表 2-3)，並且在親緣分析時形成非常獨特的分枝。形態上的獨特性也支持牠是有效種，觀霧山椒魚(H. fuca)體色為黑色具有白點(表 2-1)，體型較小且尾部較短(表 2-5)。地理分布上不重疊的阿里山山椒魚(H. arisanensis)與楚南氏山椒魚(H. sonani)的形值(表 2-5)及遺傳數據(表 2-3)很相近。這二種在 DCA 分析中是重疊度很高(圖 2-12)，並且序列分歧度中等(3.1 –4.0%，表 2-3)，核型分析也顯示這二種是相似的(Iizuka & Kakegawa, 1989)。這表示二者是姐妹群，是較晚才分化的。但這二種在體色型上的差異 - 35 -.

(38) 是非常明顯(表 2-1)，阿里山山椒魚(H. arisanensis)體色為褐色具有黃色腺點，而楚南氏山椒魚(H. sonani)則為棕色有大型白斑。藉由分子及形態上的研究，詳細瞭解台灣產山椒魚的分類及地理分布。阿里山山椒魚(H. arisanensis)分布在玉山、阿里山及中央山脈南段，分布海拔 1800 至 3600 m。楚南氏山椒魚(H. sonani)侷限分布在中央山脈的中段，海拔 2600 至 3100 m。台灣山椒魚(H. formosanus) 分布的地不僅在中央山脈中段，牠的分布延伸到中北段，甚至到達雪山山脈，整體海拔在 2300 至 2900 m。觀霧山椒魚(H. fuca)的分布地點遍及整個雪山山脈海拔 1300 至 2300 m 的地點。南湖山椒魚(H. glacialis)的分布就僅在中央山脈北段(海拔 3200 到 3400 m)。如同前面所提，這些種類並非絕對異域分布，鄰域或共域的現象也是觀察的到的。台灣產山椒魚高度的形態變異顯示過去或現在存有基因交流的屏障。這些山椒魚分布在高海拔山區，可能促進了形態及遺傳差異的程度。 Thurow (1961) 及 Highton (1975) 表示紅背蠑螈 (Plethodon cinereus)的體背顏色的多型性與北美洲的冰河避難所(glacial refugia) 有關。新生代的地質活動造成台灣許多的高山，造山運動加以陸域有尾類的活動能力有限，可能造成族群間的隔離分化及種化(Hanken et al. 2005; Weisrock et al. 2001)。山峰及山谷之間的海拔差異，通常會 - 36 -.

(39) 造成劇烈的氣候差異，提供分化及種化的機會(Garcia-Paris et al. 2000)。以 Bayesian coalescent approach 並以親緣關係分析中所得到的 clade 為基礎估計最近共祖時間(TMRCA)。台灣的山椒魚在親緣關係分析中形成一個單系群(monophyletic group)，而台灣 Clade 與近緣種分歧的時間約在 450 至 800 萬年前(平均值 638 萬年前)。對照台灣的地質歷史，此時台灣剛露出海平面(Sibuet & Hsu 2004)，山椒魚不可能在此時就出現在台灣。因此，台灣這些山椒魚的共同祖先與近緣種是在亞洲大陸分歧的，之後某個時間點進入台灣。這個時間點需要相當的討論。以地質歷史而言，台灣島在形成之後，在古薩冰期(Gunez， 150~137 萬年前)、民德冰期(Mindel，120~105 萬年前)、里斯冰期(Riss， 40~32 萬年前)及沃姆冰期(11~1 萬年前)等四個冰期與亞洲大陸相連 (Emery et al. 1971)。台灣產山椒魚分化的時間依據我的估算遠在這些時間之前，如系群 A+S+G+F 的共祖時間為 250 至 450 萬年前(平均值 356 萬年前)。再者，親緣關係顯示台灣的山椒魚為單系群，大部分種類有其獨特的地理分布，山椒魚不可能在大陸上分化後，再到台灣形成現今近似異域的地理分布，應當是到台灣後才分化的。因此我推論山椒魚進入台灣的時間應當在 638~356 萬年前之間。但是這段時間中有何種地質事件使山椒魚分布到台灣來仍待更多的資料來解釋。 - 37 -.

(40) 在距今 250 萬年前，由於板塊運動開始了台灣的造山運動，形成了台灣的中央山脈(脊樑山脈) (Sibuet & Hsu 2004)。對應於系群的共祖時間，我可以發現系群 A+S+G+F 的分歧時間約略在此時 (TMRCA=257~457 萬年)，因此系群 A+S+G+F 的分化應該與山脈的形成有關。至於觀霧山椒魚的平均最近共祖時間在距今 92.9 萬年前，台灣地質史上蘭陽平原的陷落產生中央山脈及雪山山脈的時間約在 80 萬年前(Sibuet & Hsu 2004)，由於觀霧山椒魚僅分布在雪山山脈，因此雪山山脈的形成所產生的隔離對本種的種化應有相當的影響。不過觀霧山椒魚因為是其他四種(系群 A+S+G+F)的姐妹群，分歧的時間應遠早於 356 萬年前，這個推論仍待更多的討論。本研究提供了台灣產山椒魚在分子及形態上的比較。本研究中的粒腺體序列資料與核型(Iizuka & Kakegawa, 1989)及同功酶(Lue & Lai 1997)的證據皆顯示 Maki (1922)的三個種是有效的。這些資料也都顯示阿里山山椒魚的姐妹群是楚南氏山椒魚，而非台灣山椒魚。這個結果與 Sato (1943)的阿里山山椒魚與台灣山椒魚為同種的看法相衝突。因為粒腺體序列資料是對應到陳及呂(1986)所提出來的體色型，因此每種體色型都應視為有效種，各體色型及對應種類分別為：阿里山型為阿里山山椒魚(H. arisanensis)、能高 I 型為楚南氏山椒魚(H. sonani)、能高 II 型為台灣山椒魚(H. formosanus)、南湖型為南湖山椒 - 38 -.

(41) 魚(H. glacialis)、觀霧型為觀霧山椒魚(H. fuca)。後二者為新種，牠們詳細的新種描述已另文發表(Lai & Lue, 2008)，中文敘述參見附錄四。. 附錄一、檢視標本(Specimens Examined) 安吉小鯢 Hynobius amjiensis.—中國：浙江省安吉縣(NTNUB 241575) 阿里山山椒魚 Hynobius arisanensis.—台灣：丹大山(NTNUB L109-10)；阿里山(NTNUB 54601-03, 163002-04, 163101-05, 163201, 163301, 163401, 164301, 165201-05, 165301-02, 201611-27, 201662-75, L060-62, L112, L117)；八通關 (NTNUB 149001-03, 163601-02, 163702-04, 163801-03, L114)；上東埔(NTNUB 57201-02, 164101-04, 165001-04, 201639-41)；鹿林山(NTNUB 201633-38)；自忠 (NTNUB 201642-03)；圓峰 (NTNUB 54501-02, 163901-04, 164001-02, 201644-48)；埡口(NTNUB 201628-32, 201650-59, L063-73, L115)；向陽山(NTNUB 201649, 201660-61, L074-75)；北大武山(NTNUB 164202)。中國小鯢 Hynobius chinensis.—中國：浙江省舟山市(NTNUB 241577-8)，肖山市(NTNUB 241576, 241579)。台灣山椒魚 Hynobius formosanus.—台灣：雲稜山屋(NTNUB 201681-83, 201695-96)；中央尖溪山屋(NTNUB 201694, L044)；大雪山林道(NTNUB 201690)；畢祿林道(NTNUB 164701-05, 201684, 201697, L049)；合歡山(201698)；翠峰 (NTNUB 165701, 201692-93, TF01-02) ；雲海保線所 (NTNUB 201679-80, 201685-86)。觀霧山椒魚 Hynobius fuca.—台灣：北插天山(NTNUB 241551-52)；拉拉山 (NTNUB 201746-48)；霞喀羅大山(NTNUB 201749-50)；觀霧(201742-45)。山椒魚 Hynobius kimurae.—日本：京都 (NTNUB 201699-701) 東北小鯢 Hynobius leechii.—中國：遼寧省瀋陽市(NTNUB 201708-10)；韓國：釡山市(NTNUB 201702-06)。霞山椒魚 Hynobius nebulosus.—日本：(NTNUB L092) ；和歌山縣御坊市 (NTNUB 241582)。楚南氏山椒魚(Hynobius sonani).—台灣：畢祿林道(NTNUB 201714-15; 201726) ；合歡山 (NTNUB 164501-02, 201716-20, L051) ；奇萊山 (NTNUB 164601-05, 165101-04, 200780, L053-58, 201711-13, 201721-22, 201727)；天池保線所(164901-02, 200778-79; 201723-25, L059, L106-07, L107, L116, L118)。南湖山椒魚(Hynobius glacialis).—台灣：雪山翠池(NTNUB 200784)；審馬陣山屋(NTNUB 241574)；南湖大山圈谷(NTNUB 163501-11, 201676-78, L031, - 39 -.

(42) L033-40, L042-43, L045, L050)；畢祿山(NTNUB 164706, 164801-03, L046-48)。東京山椒魚 (Hynobius tokyoensis)— 日本：神奈川縣橫須賀市 (NTNUB 201728-29). 對馬山椒魚(Hynobius tsuensis)—日本：對馬島(NTNUB 201730-41)。. 附錄二、種間差異及變方同質的檢測種間ANOVA 形值. 雄性. Levene變方同質性檢測雌性. 雄性. 雌性. 吻肛長(SVL) F=. 10.23. 3.98. 0.89. 1.41. P=. <0.0001. 0.0056. 0.4737. 0.2398. F=. 12.96. 7.47. 1.41. 1.78. P=. <0.0001. <0.0001. 0.2326. 0.1406. F=. 3.00. 5.36. 4.57. 1.38. P=. 0.0213. 0.008. 0.0018. 0.2477. F=. 7.12. 8.94. 1.22. 0.83. P=. <0.001. <0.0001. 0.3069. 0.5135. F=. 15.44. 16.49. 2.63. 2.67. P=. <0.0001. <0.0001. 0.0375. 0.0386. F=. 1.64. 2.52. 1.27. 2.82. P=. 0.1685. 0.0482. 0.2859. 0.0310. 11.03. 0.26. 2.60. 0.9023. 0.0427. 尾長(TL). 頭長(HL). 頭寬(HW). 眼吻距(ES). 眼間距(IOD). 鼻間距(IND) F=. 7.83. P=. <0.0001. <0.0001. F=. 7.85. 1.31. 1.09. 2.52. P=. <0.0001. 0.2745. 0.3637. 0.0484. 2.76. 2.20. 1.42. 0.0341. 0.0733. 0.2357. 1.72. 3.19. 體寬(BW). 軀幹長(AG) F=. 6.93. P=. <0.0001. 前肢長(FOL) F=. 18.85. 15.13 - 40 -.

(43) 種間ANOVA 形值. 雄性. P=. Levene變方同質性檢測雌性. 雄性. 雌性. <0.0001. <0.0001. 0.1494. 0.0178. F=. 20.93. 12.19. 2.16. 1.62. P=. <0.0001. <0.0001. 0.0775. 0.1793. F=. 4.95. 1.88. 0.78. 1.31. P=. 0.0010. 0.1227. 0.5391. 0.2741. F=. 7.59. 3.99. 0.74. 1.13. P=. <0.0001. 0.0055. 0.5688. 0.3511. 4.51. 1.15. 0.16. 後肢長(HIL). 鋤骨齒數(VT). 上頜齒數(UT). 下頜齒數(LT) F=. 9.61. P=. <0.0001. 0.0026. 0.3356. 0.9552. F=. 15.20. 8.25. 0.69. 1.72. P=. <0.0001. 0.6024. 0.1552. 肋間溝數(COS). <0.0001. 趾距肋溝數(CBL) F=. 12.25. 3.24. 1.70. 4.90. P=. <0.0001. 0.0167. 0.1540. 0.0015. 附錄三、以 ANCOVA (SVL 作為共變數)檢測雌雄二型性的結果表。形值. 阿里山山椒魚. 台灣山椒魚. 觀霧山椒魚. 南湖山椒魚. 楚南氏山椒魚. 尾長(TL) F=. 2.54. 8.15. 1.75. 2.32. 0.82. P=. 0.114. 0.009. 0.257. 0.144. 0.369. 0.03. 2.34. 3.30. 7.88. 0.000. 0.875. 0.201. 0.085. 0.008. F=. 8.95. 1.54. 3.75. 3.19. 0.11. P=. 0.003. 0.229. 0.125. 0.090. 0.747. F=. 1.07. 0.02. 0.54. 2.66. 0.69. P=. 0.304. 0.878. 0.504. 0.119. 0.414. 頭長(HL) F= P=. 11.68. 頭寬(HW). 眼吻距(ES). - 41 -.

(44) 形值. 阿里山山椒魚. 台灣山椒魚. 觀霧山椒魚. 南湖山椒魚. 楚南氏山椒魚. 眼間距(IOD) F=. 5.28. 0.13. 0.23. 4.26. 3.73. P=. 0.023. 0.722. 0.656. 0.053. 0.062. F=. 2.59. 0.11. 2.35. 11.35. 7.38. P=. 0.110. 0.742. 0.200. 0.003. 0.010. F=. 0.07. 0.00. 2.80. 0.80. 9.91. P=. 0.799. 0.965. 0.170. 0.381. 0.003. F=. 0.15. 0.02. 0.07. 1.12. 0.03. P=. 0.693. 0.879. 0.804. 0.303. 0.871. F=. 9.33. 2.61. 0.31. 0.08. 1.05. P=. 0.003. 0.122. 0.608. 0.783. 0.314. F=. 6.02. 0.06. 3.56. 0.48. 0.00. P=. 0.016. 0.813. 0.132. 0.494. 0.973. F=. 0.64. 0.00. 0.00. 0.22. 0.42. P=. 0.427. 0.983. 0.949. 0.642. 0.521. F=. 0.24. 2.68. 0.00. 0.53. 0.06. P=. 0.622. 0.117. 0.960. 0.476. 0.804. F=. 3.96. 4.28. 0.00. 4.16. 0.06. P=. 0.049. 0.052. 0.987. 0.056. 0.816. F=. 0.11. 0.21. 0.64. 4.54. 0.13. P=. 0.737. 0.649. 0.468. 0.047. 0.725. F=. 0.65. 0.42. 0.42. 0.02. 4.04. P=. 0.423. 0.524. 0.552. 0.889. 0.052. 鼻間距(IND). 體寬(BW). 軀幹長(AG). 前肢長(FOL). 後肢長(HIL). 鋤骨齒數(VT). 上頜齒數(UT). 下頜齒數(LT). 肋間溝數(COS). 趾距肋溝數(CBL). - 42 -.

(45) 附錄四、兩種新種山椒魚的中文描述. 南湖山椒魚 Hynobius glacialis sp. nov. Nanhu Salamander (圖 2-4) 正模標本 (Holotype)—NTNUB (National Taiwan Normal University, Biology) 201676, 採自台中縣南湖大山南湖山屋的雌性成體(圖 2-6 中族群 7)。經緯度 24 ° 2 4’ N,12 1° 2 5’ E，海拔 3536 公尺。副模標本 (Paratypes)—NTNUB 201677 ，雌性成體； NTNUB 201678，雄性成體，採集資料同正模標本。NTNUB 201687，採自南湖大山審馬陣山屋。經緯度 24 ° 2 2’ N,12 1° 2 5’ E，海拔 3200 公尺。參照標本 —NTNUB 163501-11, 164706, 164801-03, 200784, 201676-78, L031, L033-40, L042-43, L045, L046-48, L050. 辨認特徵—南湖山椒魚(Hynobius glacialis)為一中大型種類(平均吻肛長 60.06 mm)，是所有台灣已知五種山椒魚中體型最大者 (表 2-5)。體背黃褐色具有深黑不規則形短條紋，條紋的分布很平均。腹面灰色，在頭部腹面及軀幹側邊緣具有淡黃色斑點。其上頜角質齒數及下頜角質齒數的平均值分別為 61.4 及 60.8，皆高於其他台灣山椒 - 43 -.

(46) 魚種類(上頜及下頜角質齒大部分小於 55。肋間溝通常有 12 條(範圍 11-13)，而前後腳分別向後前壓伸緊貼腹側時，指趾端接觸。前肢四趾，後肢五趾。南湖山椒魚在形態上與楚南氏山椒魚相近，但是南湖山椒魚的頭寛較窄且後肢較短。在亞洲同屬種類中，其與霞山椒魚(H. nebulosus)最相近，二者在背部斑紋不同，南湖山椒魚的背面斑紋為不規則短條狀，而霞山椒魚為霧點狀(Goris and Maeda 2004)。正模標本描述—中大型個體(吻肛長 61.7 mm)，頭、軀幹及尾部近圓柱形，頸部不明顯。頭部窄，頭長(HL)為 14.0 mm 而頭寬(HW) 為 9.3 mm。眼睛突顯位於頭部前方 1/3 處(眼眶前緣至吻端距離為 4.4 mm)。上眼瞼長 2.8 mm，上眼瞼寬 1.8 mm。眼眶間距(3.4 mm)大於鼻間距(2.6 mm)。外鼻孔沒有鼻唇溝。鋤骨齒 U 形。鋤骨齒上的角質齒數量多，左鋤骨齒上有 25 顆，右鋤骨齒上有 19 顆。上下頜角質齒小而多，上下皆為 60 顆。軀幹細長，在腋部測量的體寬為 7.4 mm，而軀幹長為 31.3 mm。軀幹部的肋間溝有 12 條。尾部細長，近末端處平扁。尾長 43.4 mm，尾基部寬 4.1 mm，尾基部高 3.8 mm。四肢長而壯，前肢長 14.0 mm、後肢長 15.6 mm。前後腳分別向後前壓伸緊貼腹側時，指趾端接觸。四個腳掌小，趾頭明顯。前肢有四指，指長由高而低依序為 II-III-IV-I。後肢則有五趾，趾長由高而低依序為 III-II-IV-I-V；最長趾(III)的長度為 3.6 mm。指趾端不膨大，指趾間沒 - 44 -.

(47) 有蹼。活體時體色為黃褐色，體側面顏色較深。體背面(包括頭部、軀幹、四肢及尾部)為黃褐色，在保存液中顏色加深。深黑色、不規則短條狀的斑紋均勻分布在體背面。活體時頭部腹面為灰褐色，具有數個大型淡黃色斑點，在保存液中顏色改變為褐色具白色斑點。軀幹及四肢腹面為暗灰色，近腹側處具有淡黃色斑，在酒精中亦變為白色。尾部腹面灰褐色，沒有任何斑紋。變異—成體吻肛長(SVL)變異範圍為 47.8-67.4 mm，尾長則為 37.1-56.5 mm，其餘形值的範圍及平均值列於表 2-5。肋間溝數(COS) 通常為 12 條(範圍 11-13)，前後肢分向後前壓伸時最長趾相距肋間溝數(趾距肋數(CBL)通常為 0，有些個體相距數為 1，有些個體指趾會重疊。鋤骨齒上的角質齒數(VT)範圍為 42-80、上頜齒數(UT)為 47-74 及下頜齒數(LT)為 45-75。後肢第五趾的長度從完整到殘存，有些個體缺如。個體間的體色差異主要在斑紋的數量上。地理分布及生態—南湖山椒魚分布在中央山脈北段及雪山山脈海拔 3000 公尺以上地區。其與台灣山椒魚呈鄰域分布，但是南湖山椒魚的海拔較高。南湖山椒魚棲息在高山寒原地帶，通常在溪流、湧泉或石壁滲水處附近可見。日間大多棲息在石頭下，底質多為碎石。命名—種小名 glacialis 來自拉丁文 glacialis 意義為冰河或冰，因為南湖大山為台灣具有冰河地形地點之一，估計整個山區有 19 個 - 45 -.

(48) 圈谷(鹿野，1934)。其俗名是指模式標本的採集地點。. 觀霧山椒魚 Hynobius fuca sp. nov. Taiwan Lesser Salamander (圖 2-5) 正模標本(Holotype)— NTNUB 201742，雄性成體採自觀霧，經緯度 2 4° 30’ N, 12 1° 0 5’ E，海拔 1522 公尺。副模標本(Paratypes)—NTNUB 201743-201745，採集地同正模標本。201746、201747 及 201748 採自桃園縣拉拉山，經緯度 24 ° 4 2’ N, 12 1° 2 5’ E，海拔 1560 公尺。201749、201750 採自新竹縣霞喀羅山，經緯度 2 4° 3 3’ N, 121 ° 1 1’ E，海拔 1720 公尺。241551、241552 採自台北縣北插天山，經緯度 2 4° 47’ N, 12 1° 2 6’ E，海拔 1310 公尺。辨認特徵(Diagnosis)—體型小而粗壯的山椒魚。標本中成體的吻肛長範圍由 48.1 至 54.8 mm (平均值 = 51.75 mm, n = 7)。尾部相對較短，使其尾長/吻肛長比率為台灣種類中最低者。軀幹短而鈍，上有 11 條肋間溝。四肢粗短，指趾距肋間溝數通常為 2。前後肢皆為四趾。身體黑褐色具白色斑點或斑塊。與台灣產山椒魚形態相較下，牠與台灣山椒魚不論在體型、體背褐色、四肢趾數、粗短的四肢及尾部等等 - 46 -.

(49) 都很相似。然而台灣山椒魚體背斑紋為黃褐色，觀霧山椒魚則不具此種斑紋。與同屬其他種類相比，觀霧山椒魚與亞洲大陸的中國小鯢(H. chinensis)及義烏小鯢(H. yiwuensis)相似(體型、肋間溝數及體色：費， 1999)。但是中國小鯢與義烏小鯢後肢為五趾，觀霧山椒魚則為四趾。觀霧山椒魚亦與豫南小鯢(H. yunanicus)體色相似，但是豫南小鯢亦為五趾型且肋間溝數較多(Chen et al., 2001)。觀霧山椒魚的體色亦與日本的東北山椒魚(H. lichenatus)及黑山椒魚(H. nigrescens)相似，但是白點的密度不若此二種。他和這兩個日本種類的差異尚包括了體型較小及後肢趾數較少。正模標本描述—中等體型山椒魚，吻肛長(SVL)為 53.4 mm。頭、軀幹及尾部近圓柱形，頸部不明顯。頭部窄，頭長(HL)為 9.80 mm 而頭寬(HW)為 9.1 mm。眼睛突顯位於頭部前方 1/3 處(眼眶前緣至吻端距離為 3.7 mm)。上眼瞼長 3.3 mm，上眼瞼寬 1.4 mm。眼眶間距(2.8 mm)大於鼻間距(2.2 mm)。外鼻孔沒有鼻唇溝。鋤骨齒 V 形。鋤骨齒上的角質齒數量多，左鋤骨齒上有 39 顆，右鋤骨齒上有 40 顆。上下頜角質齒小而多，上頜為 40 顆，下頜為 45 顆。軀幹短壯，在腋部測量的體寬為 7.4 mm，而軀幹長為 28.0 mm。軀幹部的肋間溝有 11 條。尾部短厚，近末端處平扁。尾長 32.2 mm，尾基部寬 2.8 mm，尾基部高 2.2 mm。四肢相對於軀幹較短，前肢長 11.3 mm、後肢長 13.2 mm。 - 47 -.

(50) 前後腳分別向後前壓伸緊貼腹側時，指趾端相距 2 條肋間溝。四個腳掌小，趾頭明顯。前肢有四指，指長由高而低依序為 II-III-IV-I。後肢則為四趾，趾長由高而低依序為 III-II-IV-I；最長趾(III)的長度為 3.2 mm。指趾端不膨大，指趾間沒有蹼。活體時的體色與保存標本一致，僅在光澤上有差異。活體時體背為黑褐色，愈向腹面顏色愈淺，腹側及腹面為褐色。身體的斑紋為白色斑點或斑塊。在頭部，斑點主要出現在眼睛周圍，特別是在上眼瞼。體背面從嘴角到尾基部則沒有斑紋，尾部的斑紋較身體其他各部為大，尾基至尾端皆有。白點多且規則在頭及身體的側面，向背面逐漸減少。白點密布在尾部側面。而白點均勻散佈在四肢的前後側。變異—成體吻肛長(SVL)變異範圍為 48.1 到 54.8 mm，尾長則為 26.0-34.0 mm，其餘形值的範圍及平均值列於表 2-5。肋間溝數(COS) 通常為 11 條(範圍 11-12)，前後肢分向後前壓伸時最長趾相距肋間溝數(趾距肋數(CBL)通常為 2，有些個體相距數為 1。鋤骨齒上的角質齒數(VT)範圍為 53-79、上頜齒數(UT)為 40-61 及下頜齒數(LT)為 45-57。個體間的體色差異主要在白點的數量。地理分布及生態—觀霧山椒魚最初僅在四個地點發現(圖 2-6 族群 1-4)，現今已知在雪山山脈中部及北部都可發現。海拔分布為台灣各種中最低者，分布範圍在海拔 1300 至 1720 公尺。牠們棲息在針闊 - 48 -.

(51) 葉混合林遮蓋良好潮溼的森林底層，通常在山區溪流旁的石頭及朽木下可以發現。族群數量稀少，個體的分布似乎相當的稀鬆，且不易尋找。牠與其他種山椒魚沒有共域分布的現象。命名—種名 fuca,源自拉丁文 fucus 意義為暗色，指的是本種體背為暗黑色。中文名為模式標本地，英文名代表此種體型較小。. - 49 -.

(52) 第三章阿里山山椒魚的分布與微棲地偏好研究 Distribution and Microhabitat Preference of Alishan Salamander 摘要從 2002 年 4 月至 2006 年 3 月，進行了阿里山地區阿里山山椒魚的分布與微棲地偏好。分布方面共調查了阿里山地區 36 個林班地中共 73 個山葵田，在其中 9 個林班地尋獲山椒魚。這些發現山椒魚的地點共有的特色是緩坡及穩定的溪流。偏好分析由兩部分調查組成，第一是記錄山椒魚所使用的微棲地，另一部分是調查研究地點中適合山椒魚棲息的微棲地的特性。阿里山山椒魚大部分(79.9%)用石塊作為其遮蔽物，但是分析顯示其偏好使用木塊。推測朽木能保持水分且吸引節肢動物的棲息而能提供山椒魚較多的食物。牠們對木塊體積沒有偏好，而偏好使用大的石塊。山椒魚也偏好遮蔽物上長有苔類者。在遮蔽物下的基質方面，山椒魚使用單純土壤及腐植土的頻率最高，而統計上顯示偏好碎石基質，但避免使用植物根系組成者。推測碎石會形成天然的縫隙使牠們容易進出，而茂密的植物根系則會妨礙進出。山椒魚偏好使用基質的土壤 pH 值為中性者(6.2 –7.0)、高土壤溼度 - 50 -.

(53) (80% - 90%)及適當的土壤硬度(10 - 15)。在不同體型的微棲地偏好方面，成體的偏好與全部個體分析結果相近，但亞成體及幼體的偏好性不若成體明顯。關鍵字：阿里山山椒魚、分布、山葵田、微棲地偏好、遮蔽物、底質、定量分析. Abstract From April 2002 to March 2006, we studied the distribution and microhabitat preference of Alishan salamander (Hynobius arisanensis) in Alishan Areas. We surveyed 73 sectors of wasabia plantation in 36 forestry areas around the Alishan areas, and found Alishan salamander in nine of them. Common characters of these localities showed a gradual rise slope and with small creeks. The microhabitat study consisted of two parts: one to record microhabitat use of salamanders, the other one to quantify suitable microhabitat in the study site. Alishan salamanders were found to use most microhabitat available to them in the study site; however, they preferred certain cover objects and substrates for shelters. Alishan salamanders used rocks as cover objects for shelters in high proportion (79.9%). But they showed a negative association with rocks, while a positive association with decayed woods. Decayed woods can keep moisture for a longer time than rocks, and provide more foods. Salamander showed no preference for wood size, but large rocks were preferred. They also like the cover objects of shelters with mosses grown - 51 -.

(54) on it. As for substrates, soil and plant debris were used most frequently. Salamanders were found positively to associate with pebbles, and were negatively associated with live plant roots. Pebbles may form natural burrows between covers and substrates, which salamanders are easy to pass through. On the contrary, plant roots growing prosperity under the cover objects, these are difficult for them to pass. The Alishan salamander preferred substrates with neutral soil pH (6.2 –7.0), high soil moisture (80% - 90%), and suitable soil hardness (10 - 15). There were preference differences among different size classes, adult salamanders showed the same preference as total data set, but juveniles and metamorphs showed either less or no preference. Key words: Hynobius arisanensis; distribution; Wasabia field; microhabitat preference; cover objects; substrate; quantitative analysis;. - 52 -.

(55) 阿里山山椒魚(Hynobius arisanensis)分布在台灣南部海拔 2000 公尺以上且年均溫 20℃以下的山區(陳及呂，1986)。在台灣有關山椒魚族群生態的研究最早就在阿里山進行(陳及呂，1986)，他們在阿里山森林遊樂區內收集的山椒魚的生物學資料包括棲地、乾雨季分布、族群量等，期間從 1982 年 12 月至 1985 年 6 月。在間隔了數年之後，葉等(1994)在此研究點又重啟調查，同時將研究地點擴展到玉山國家公園。他們的結果顯示阿里山及自忠兩個研究點的單位面積捕獲數較高，且阿里山族群有最穩定的族群量及年齡結構。因為這兩個研究點都是山葵田，所以帶來山葵田是否有利山椒魚生存的疑問。本章中的第一項研究即是調查阿里山地區的山葵田，找出影響山椒魚分布的因子。由於對這些生物的巨棲息地已有一些基礎資料，如何在微棲地狀況相似的狀況下，找出主要的巨棲息地因子，進一步瞭解究竟是巨棲息地還是微棲息地因子重要。阿里山山椒魚幾乎整年都在陸域上生活，僅有很短的時間會到溪流內生殖。在陸域上的時間大部分都躲藏在遮蔽物下尋找保護、保持水分及覓食，以得到足夠的能量進行下一次生殖。因此要瞭解決定山椒魚存活的重要因子，遮蔽物及下方基質等微棲地的特性的研究是非常必要的。由於牠們棲息在高山溪流地的兩側，而阿里山地區在此類環境種植了大量的山葵(Wasabia japonica)，近年來林務局收回了許 - 53 -.

(56) 多山葵田，若能在復育時朝向山椒魚棲地特性的方向規劃應當有助於山椒魚的保育。阿里山山椒魚的微棲地研究最初由陳及呂(1986)所進行。他們的研究結果顯示石塊是山椒魚最喜歡利用的遮蔽物，而遮蔽物下多為泥土。葉等(1994)在更多的地點同樣進行阿里山山椒魚微棲地的利用研究，不論哪個地點石頭都是最常被使用的遮蔽物，然而遮蔽物下的基質卻隨地點而異。這些結果都是描述性或定性的(qualitative)，因為較容易進行且花費較低(Beard et al. 2003)。要瞭解及預測棲地的改變對動物的影響需要有關其棲地偏好的知識，而定量的(quantitative)評估通常可以提供保育需求上最需要的棲地偏好資料(Arthur et al. 1996; Poole et al. 1996; Mercer et al. 2000)。因此在本研究中，我使用定量研究法來瞭解阿里山山椒魚的微棲地偏好，更進一步的比較不同體型間棲地偏好上是否有差異。. 材料及方法阿里山山椒魚在阿里山地區的分布調查區域：調查依據林務局林區管理系統，以阿里山森林遊樂區為概略中心，以其周圍海拔較高且有種植山葵的 36 個林班為調查 - 54 -.

(57) 圖 3-1. 山椒魚分布調查的位置及林班分區圖，星號代表有發現山椒魚的地點。. 範圍。這些林班包括阿里山事業區第 1 至 11 林班、16 至 20 林班，大埔事業區第 190、191、195、196、197 及 206 至 220 林班(圖 3-1)。海拔範圍從 1714 至 2500 公尺(表 3-1)。棲地狀況及山椒魚調查：因為山椒魚在雨季(3 至 8 月)時表層活 - 55 -.

(58) 動的頻度較高，所以調查集中在這些月份。在每個林班地內隨機選擇三塊山葵田，記錄這些山葵田的面積、坡向、海拔及水源狀況。接著在山葵田中翻動所有山椒魚可能躲藏的地表物以找尋山椒魚。若有發現則記錄數量。因為受限於許多林班僅有一次調查機會，因此也探詢當地山葵田農夫有關於山椒魚的觀察印象。. 圖 3-2、阿里山山椒魚生態研究的研究地點，阿里山森林遊樂區。. - 56 -.

(59) 圖 3-3、阿里山 A 樣區示意圖。. 微棲地偏好(Microhabitat preference) 研究地點：研究樣區位於嘉義縣阿里山森林遊樂區( 12 0° 4 8’E, 23 ° 3 1’N,海拔 2170 公尺)(圖 3-2)。樣區的雨季從 3 月至 9 月，每月的平均降雨量約為 450 mm。其餘月份為乾季，平均月降雨量約為 50~100 mm。月均溫整年都相當穩定介於 6 至 13℃之間。研究樣區的上層植被為次生針闊葉混合林，優勢植物為柳杉 (Cryptomeria japonica) 、紅檜 (Chamaecyparis formosensis) 及玉山箭竹 (Yushania - 57 -.