几何形态测量学是近年来发展迅速的一项测量技术，与传统测量方法相比可提供更多形态信息。本文回顾几何形态测量在正畸基础研究和临床诊断治疗中的应用，简要介绍基于标点法的几何形态测量的分析步骤和便于执行的软件，为在正畸领域的应用提供方法上的指导。

目的 运用几何形态测量学方法获得代表性的上颌中切牙形态并进行分类.方法 获取177例上颌中切牙唇面图像数据,在Tps软件中运用滑动半标志点法得到所有样本轮廓外形的数据,利用普罗克拉斯提重叠法获得所有样本的平均形状,通过K均值聚类分析法对全部样本进行分类,使用薄板样条函数方法得到每组样本的代表性平均形状.结果 获得所有样本的总平均形状.K均值聚类分析将所有样本分为A、B、C3组.样本数分别为57,46,74,同时获得每组样本的代表性平均形状.结论 运用几何形态测量学方法可以对上颌中切牙进行分类并计算出具有代表性的中切牙形态,为计算机辅助设计系统中中切牙标准冠外形数据的开发提供理论依据.

物种鉴定是植物研究中的一个重要环节,尤其对近缘种的鉴定是个难点.野外调查和采样时通常使用直接观察形态特征的方法来鉴定物种,容易产生鉴定误差.本文以同域分布的两个近缘种槲树(Quercus dentata Thunb.)和槲栎(Q.aliena Blume)为研究对象,通过叶片形态研究,探讨几何形态测量学方法,并对该方法的植物物种鉴定能力进行总结.该方法除了具备操作简单和分析准确的优势外,还弥补了传统物种鉴定方法的不足,可显著提高植物物种的鉴定能力.

[目的]本研究拟揭示陕西省秦巴山区的中华蜜蜂Apis cerana cerana翅形态变异规律,为研究中华蜜蜂种下形态分化提供依据.[方法]基于几何形态测量学方法对陕西省秦巴山区17个样地的中华蜜蜂前翅进行量化分析,并结合主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、典型变量分析(Canonical variate analysis,CVA)、薄板样条分析(Thin-plate spline,TPS)等方法探讨该地区中华蜜蜂形态分化规律及影响因素.[结果]不同采样地的中华蜜蜂种群在翅大小上存在显著性差异,同时翅大小与所处地理位置存在显著的相关性.前翅形态变异主成分分析结果显示来自秦岭北坡的5个种群与秦岭南坡以及巴山地区的种群在PC1方向上存在一定的分化.TPS分析结果显示北坡5个采样地种群具有较宽的翅.马氏距离和普氏距离结果均显示秦岭北坡种群与秦岭南坡种群以及巴山种群之间均存在显著性差异,且秦岭南坡种群与巴山种群之间的差异较小.普氏距离随着地理距离的增大而变大,但南北坡之间存在一定的差异.[结论]翅大小与其所处地理位置存在明显的相关性,海拔和纬度上的差异是造成翅大小变化的主要因素.处于秦岭北坡的种群与秦岭南坡以及巴山地区中华蜜蜂种群出现一定程度的翅脉形态分化.

[目的]中华稻蝗Oxya chinensis的个体发育中经历体型渐变发育过程,随着龄期增加,一些功能器官逐渐发育完善,并执行相应的功能.研究中华稻蝗的个体发育规律,对于充分认识蝗虫体型的形成规律,机体结构与功能的关系,具有重要意义.[方法]本研究运用几何形态测量学方法分析不同虫龄的中华稻蝗身体结构的发育过程,探讨各器官结构的形成规律以及其功能的实现.[结果]研究结果表明:中华稻蝗不同龄的后翅、前胸背板、腹板、颜面、后足股节大小存在显著差异,随着虫龄的增加,各结构呈线性增大.PCA法和薄板样条法结果表明后翅从4龄到6龄,翅型结构呈渐变规律,成虫时肘脉域变小,轭脉域及臀脉域扩大,后翅的形状随其功能的实现显著不同于翅芽时期.前胸背板、颜面和后足股节随虫龄的增加在PC1轴呈渐变规律,随着取食和运动能力的增强,前胸背板变得更加宽阔、颜面的颊侧更加宽大,后足股节更加细长.腹板的形状在低龄阶段差异不大,成虫时在后足股节的着生区大而且向外突出.[结论]中华稻蝗不同虫龄间在后翅、前胸背板、腹板、颜面、后足股节等功能器官上存在显著差异.随着龄期的增加,各功能器官的形态呈渐变规律,然而这些功能器官的形成并非等比例扩大,而是形成特定的形态来实现其功能.

目的:通过对三维重建后的耳郭进行几何形态测量,分析耳郭形态的左右对称性及性别差异.方法:对78例辽宁汉族青年人(男性38人,女性40人)进行128排螺旋CT扫描;将CT数据导入VG Studio MAX3.0中进行三维重建并对标志点进行三维坐标测量;使用WinEDMA1.0.1对三维标志点进行对称性、性别差异分析,所得结果进行bootstrap非参数检验.结果:通过对男女耳郭形态进行欧几里德距离矩阵分析显示,男女耳郭形态左右对称性均不存在显著形态学差异;但耳郭形态存在性别差异,且男性耳郭整体轮廓大于女性.结论:辽宁汉族成人左右耳郭形态不存在显著差异,但男性耳郭总体轮廓大于女性,体现在形态耳宽、容貌耳宽、形态耳长、容貌耳长,在形态差异矩阵中线段比值均大于1.05.为颅面部形态的表型研究、法医的个体识别推断提供理论基础.

几何形态测量学方法是近年来生物形态学研究的热点方法.利用此方法对分类存疑的法国、比利时和意大利3处外来的丽松鼠属松鼠(Callosciurus sp.)下颌骨形态进行了比较分析,结果表明:1)所有种群均有显著的异速生长效应,个体间形变主要发生在冠状突、隅突、咬肌嵴和颏孔位置,而种群间形变主要发生在隅突部分;2)判别函数分析表明,三地种群具明显形态差异,但法国种群较其他两者距离更远,而比利时与意大利种群则亲缘关系较近,由此推断后两者的外来种群可能来自同一来源或同一分类地位物种,而法国外来种群可能来自与比利时和意大利种群属不同分类地位,三者间的下颌形态变化可能与各自地理生态适应相关.研究定量和图形化了各外来种群间的下颌形变差异与分类亲疏程度,有利于进一步弄清外来物种来源与分类学地位,从而为入侵生物形态学研究提供科学参考.

埃迪卡拉纪末期最早骨骼生物Cloudina的出现及其全球性分布,标志着早期生命的演化进入了新阶段.Cloudina已成为埃迪卡拉纪末期全球重要的指示化石.位于扬子地台西北缘陕西宁强地区的高家山生物群保存有大量结构精美的磷酸盐化Cloudina.同时,该生物群中还保存有黄铁矿化的Conotubus,其生物结构以三维立体的方式保存下来,借助工业CT技术,可以观察到岩层内部Conotubus的立体形态特征.前人根据基本相同的锥管状形态、始端封闭、末端开口及漏斗状套合的管体叠合方式等认为Conotubus和Cloudina存在一定的亲缘关系,但二者个体大小悬殊、保存方式迥异,二者关系依然存疑.本文选取Conotubus和Cloudina化石的胎管部分,尝试采用几何形态测量学分析的方法,通过计算统计手段证明二者之间可能存在一定的亲缘关系.高家山生物群地层沉积连续,保存有埃迪卡拉纪末期极为珍贵的连续演化化石,Conotubus和Cloudina之间亲缘关系的确定,为研究埃迪卡拉纪末期生物演化提供了绝佳的材料,也为高家山生物群申请全球界线层型(GSSP)候选剖面提供了更多的支撑.

长久以来,指骨弯曲程度都被用来推断化石灵长类移动行为方式.此前已有一些方法被提出并用于定量化比较指骨弯曲程度,包括半径弯曲程度法(radius of curvature)、夹角法(included angle,IA)、标准化矩臂弯曲程度法(normalized curvature moment arm,NCMA)以及高精度多项式曲线拟合法(high-resolution polynomial curve fitting,HR-PCF).然而,在对指骨弯曲程度进行定量化的过程中,这些方法都显示出了理论或技术上的局限性.因此,在运用这些方法之前,应当谨慎考虑其适用性和精确程度对分析结果所产生的影响.鉴于此,为了避免先前方法中存在的问题并更加精确地定量描述指骨弯曲程度,本文介绍了一种新方法作为替代.该方法基于对指骨侧视图背侧轮廓曲线几何形态测量学标志点数据的四阶多项式曲线拟合,称为几何形态测量学—多项式曲线拟合法(4th order polynomial curve fitting on geometric morphometric landmark data,GM-PCF).它以标准化指骨曲线高度(normalized phalangeal curve height,NPCH)作为指骨弯曲程度的定量指标,并且可以将平均标准化指骨曲线进行可视化以用于其弯曲程度的直观对比.此外,它还可以提供在解释指骨弯曲程度的功能意义中非常关键的指骨(背侧轮廓曲线)长度比例信息.GM-PCF还能够分析化石中常见的不完整的指骨.为了检验新方法的适用性,我们从现生类人猿(anthropoids)中选取了15个涵盖灵长类大部分移动行为方式的类群作为参考样本,采用GM-PCF方法对其指骨弯曲程度进行了定量分析,结果表明标准化指骨曲线高度(NPCH)对灵长类移动行为方式有很好的指示意义,配合指骨曲线长度,还可以更进一步了解树栖四足行走(arboreal quadrupedalism)、悬垂(suspension)与摆荡(brachiation)等行为与灵长类体型大小的关系.作为个案,我们采用新方法对中国中新世的两种禄丰古猿(禄丰禄丰古猿Lufengpithecus lufengensis和蝴蝶禄丰古猿Lufengpithecus hudienensis)的指骨弯曲程度与参考样本进行了对比,并根据对比结果对其最为可能的移动行为方式偏好进行了推断.

为了探究远岸深水海区和近岸浅水海区养殖的栉孔扇贝(Chlamys farreri)形态上的差异,运用传统形态测量学和几何形态测量学的方法,对来自近岸浅水海区(15 m水深)和远岸深水海区(30 m水深)底栖养殖的2龄栉孔扇贝进行形态测量学研究和比较分析.结果表明:深水养殖的栉孔扇贝的壳高(SH)、壳长(SL)和壳宽(SW)都极显著大于浅水养殖的栉孔扇贝(P<0.01);通过界标点(Landmarks)和半界标点(Semi-landmarks)的方法,及广义普鲁克分析(GPA)、主成分分析(PCA)和典型变量分析(CVA),结果表明深水养殖的栉孔扇贝的整体壳形尺寸大于浅水养殖的栉孔扇贝,除去尺寸大小因素后两者的壳耳和壳体扇形边缘存在显著差异.文章为栉孔扇贝深水养殖的选育和增养殖工作提供基于形态学研究的理论依据,同时比较分析了传统形态测量学和几何形态测量学的原理和分析方法,为研究生物体形态差异时选择合适的研究方法提供新参考.