Analysis of the morphometrics variability and intraspecific structure of Sorex minutissimus Zimmermann, 1780 (Lipotyphla: Soricidae) in Russia

L.L. Voyta, V.E. Omelko and E.A. Petrova

Proceedings of the Zoological Institute RAS, 2013, 317(3): 332–351 · https://doi.org/10.31610/trudyzin/2013.317.3.332

Full text

Abstract

The morphometric relationships among 20 geographical samples of Sorex minutissimus from the Russian part of species range were examined using geometric morphometrics and linear measurements of skull and mandible. Previous studies showed significant differences between immature and mature shrews, and no significant differences between immature males and females. In this paper we propose a method for combining small-sized samples and algorithms for checking the adequacy of such an association. We have identified two main geographical groups of shrews, “Western” and “Eastern”, distinguished by the shape of the mandible; these groups combine samples from the European (S. m. minutissimus) and East-Eurasian (S. m. barabensis, S. m. abnormis, S. m. caudata, S. m. tschuktschorum and S. m. ussurensis) parts of the range. The agreement of our results with phylogeographic data allows us to distinguish two approaches to determining the amount of intraspecific units – “phylogeographic” and “environmental”. On the basis of “environmental” approach within the Russian range we propose to consider seven subspecies: S. m. minutissimus, S. m. barabensis, S. m. stroganovi, S. m. caudata, S. m. tschuktschorum, S. m. ussurensis and S. m. tscherskii.

Key words

geometric morphometrics, linear measurements, Lipotyphla, morphometric variability, Russian fauna, Sorex minutissimus, Soricidae

Submitted May 12, 2013 · Accepted August 30, 2013 · Published September 23, 2013

References

Банникова А.А. и Лебедев В.С. 2012. Отряд Eulipotyphla. В кн.: И.Я. Павлинов и А.А. Лисовский (Ред.) Млекопитающие России: систематико-географический справочник. Сборник трудов Зоологического музея МГУ. Т. 52. КМК, Москва: 25–72.

Барышников Г.Ф. и Пузаченко А.Ю. 2012. Краниометрическая изменчивость речной выдры (Lutra lutra: Carnivora: Mustelidae) в Северной Евразии. Труды Зоологического института РАН, 316(3): 203–222.

Большаков В.Н., Васильев А.Г. и Шарова Л.П. 1996. Фауна и популяционная экология землероек Урала (Mammalia, Soricidae). Екатеринбург, Екатеринбург, 268 с.

Гасилин В.В. 2009. Фауна крупных млекопитающих Урало-Поволжья в голоцене. Автореферат диссертации кандидата биологических наук. Институт экологии растений и животных УрО РАН, Екатеринбург, 16 с.

Громов И.М., Гуреев А.А., Новиков Г.А., Соколов И.И., Стрелков П.П. и Чапский К.К. 1963. Млекопитающие фауны СССР. Часть 1. (Определители по фауне СССР, издаваемые Зоологическим институтом АН СССР. Вып. 83). Наука, Москва–Ленинград, 640 с.

Докучаев Н.Е. 1990. Экология бурозубок Северо-Восточной Азии. Наука, Москва, 160 с.

Ильяшенко В.Б. и Онищенко С.С. 2003. Морфологическая неоднородность крошечной бурозубки (Sorex minutissimus) в Западной Сибири. Зоологический журнал, 82(12): 1487–1497.

Косинцев А.П. 2008. Проблемы систематики млекопитающих. Таксономические замечания. В кн.: А.К. Маркова и Т. ван Кольфсхотен (Ред.) Эволюция экосистем Европы при переходе от плейстоцена к голоцену (24–8 тыс. л. н.). КМК, Москва: 40–47.

Наумов Н.П. 1963. Экология животных. Советская наука, Москва, 617 с.

Нестеренко В.А. 1999. Насекомоядные юга Дальнего Востока и их сообщества. Дальнаука, Владивосток, 173 с.

Никольский П.А. 2010. Систематика и стратиграфическое значение лосей (Alcini, Cervidae, Mammalia) в позднем кайнозое Евразии и Северной Америки. Автореферат диссертации кандидата геолого-минералогических наук. Геологический институт РАН, Москва, 28 с.

Огнев С.И. 1928. Звери СССР и прилежащих стран (звери Восточной Европы и Северной Азии), 1. Академия наук СССР, Москва, 631 с.

Павлинов И.Я. 2004. Анализ изменчивости верхних промежуточных зубов у землероек-бурозубок (Sorex) методами геометрической морфометрии. Зоологический журнал, 83(7): 869–875.

Павлинов И.Я. и Микешина Н.Г. 2002. Принципы и методы геометрической морфометрии. Журнал общей биологии, 63(6): 473–493.

Панасенко В.Е. и Холин С.К. 2011. Исторический аспект изменчивости нижней челюсти Crocidura shantungensis Miller, 1901 (Eulipotyphla: Soricidae). Амурский зоологический журнал, 3(4): 391–396.

Попов В.А. 1960. Млекопитающие Волжско-Камского края (Насекомоядные, рукокрылые, грызуны). Казанский филиал АН СССР, Казань, 467 с.

Пузаченко А.Ю. и Маркова А.К. 2008. Пространственно-временная динамика разнообразия млекопитающих Европы (поздний плейстоцен–ранний голоцен). В кн.: А.К. Маркова и Т. ван Кольфсхотен (Ред.) Эволюция экосистем Европы при переходе от плейстоцена к голоцену (24–8 тыс. л. н.). КМК, Москва: 275–298.

Реймерс Н.В. и Воронов Г.А. 1963. Насекомоядные и грызуны Верхней Лены. Иркутское книжное издательство, Иркутск, 191 с.

Строганов С.У. 1957. Звери Сибири. Насекомоядные. Академия наук СССР, Москва, 268 с.

Юдин Б.С. 1962. Экология бурозубок (род Sorex) Западной Сибири. Труды биологического института СО АН СССР, 8: 33–134.

Юдин Б.С. 1964. Географическое распределение и внутривидовая таксономия крошечной бурозубки в Западной Сибири. Acta Theriologica, 8(10): 167–179.

Юдин Б.С. 1989. Насекомоядные млекопитающие Сибири. Наука, Новосибирск, 360 с.

Baryshnikov G.F. and Puzachenko A.Yu. 2009. Craniometrical variability in insular populations of brown bear (Ursus arctos, Carnivora) from Hokkaido, Sakhalin and South Kurils. Proceedings of the Zoological Institute RAS, 313(2): 119–142.

Bookstein F.L. 1991. Morphometric Tools for Landmark Data: geometry and biology. Cambridge University Press, Cambridge, 435 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511573064

Boyeskorov G. 1999. New data on moose (Alces, Artiodactyla) systematics. Saugetierkundliche Mitteilungen, 44: 3–13.

Cardini A. 2003. The geometry of the marmot (Rodentia: Sciuridae) mandible: phylogeny and patterns of morphological evolution. Systematic Biology, 52: 186–205. https://doi.org/10.1080/10635150390192807

Cardini A. and Tongiorgi P. 2003. Yellow-bellied marmots ‘in the shape space’: sexual dimorphism, growth and allometry of the mandible. Zoomorphology, 122: 11–23. https://doi.org/10.1007/s00435-002-0063-y

Caumul R. and Polly P.D. 2005. Phylogenetic and environmental components of morphological variation: skull, mandible, and molar shape in marmots (Marmota, Rodentia). Evolution, 59: 2460–2472.

Dokuchaev N.E. 1997. A new species of shrew (Soricidae, Insectivora) from Alaska. Journal of Mammalogy, 78: 811–817.

Dokuchaev N.E., Kohno N. and Ohdachi S.D. 2010. Reexamination of fossil shrews (Sorex spp.) from the Middle Pleistocene of Honshu Island, Japan. Mammal Stady, 35: 157–168.

Hammer Ø. , Harper D.A.T. and Ryan P.D. 2001. Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis. Palaeontologia Electronica, 4: 1–9.

Hope A.G., Waltari E., Dokuchaev N.E., Abramov S., Dupal T., Tsvetkova A., Henttonen H., MavDonald S.O. and Cook J.A. 2010. High-latitude diversification within Eurasian least shrews and Alaska tiny shrews (Soricidae). Journal of Mammalogy, 91: 1041–1057.

Hutterer R. 2005. Order Soricomorpha. In: D.E. Wilson and D.A. Reeder (Eds.). Mammal Species of the world: a taxonomical reference. Third edition. Johns Hopkins University Press, Baltimore: 220–311.

Klingenberg C.P. 2011. MorphoJ: an integrated software package for geometric morphometrics. Molecular Ecology Resources, 11: 353–357.

Mangerud J., Jakobsson M., Alexanderson H., Astakhov V., Clarke G.K.C., Henriksen M., Hjort C., Krinner G., Lukka J-P., Moller P., Murray A., Nikolskaya O., Saarnisto M. and Svendsen J.I. 2004. Ice-dammed lakes and rerouting of the drainage of northern Eurasia during the Last Glaciation. Quaternary Science Review, 23: 1313–1332.

Mishta A.V. 2007. Morphometric variation of the common shrew Sorex araneus in Ukraine, in relation to geoclimatic factors and karyotype. Russian Journal of Theriology, 6: 51–62.

Ohdachi S.D., Dokuchaev N.E., Hasegawa M. and Masuda R. 2001. Intraspecific phylogeny and geographical variation of six species of northeastern Asiatic Sorex shrews based on the mitochondrial cytochrome b sequences. Molecular Ecology, 10: 2199–2213.

Ohdachi S.D., Yoshizawa K., Hanski I., Kawai K., Dokuchaev N.E., Sheftel B.I., Abramov A.V., Moroldoev I. and Kawahara A. 2012. Intraspecific phylogeny and nucleotide diversity of the least shrew, the Sorex minutissimus–S. yukonicus complex, based on nucleotide sequences of the mitochondrial cytochrome b gene and the control region. Mammal Study, 37: 281–297.

Polly P.D. 2001. On morphological clocks and paleophylogeography: Towards a timescale for Sorex hybrid zones. Genetica, 112–113: 339–357.

Polly P.D. 2003. Paleophylogeography of Sorex araneus: molar shape as a morphological marker for fossil shrews. Mammalia, 67: 233–242.

Polly P.D. 2007. Phylogeographic differentiation in Sorex araneus: morphology in relation to geography and karyotype. Russian Journal of Theriology, 6: 3–84.

Rohlf F.G. and Slice D.E. 1990. Extension of the Procrustes method for the optimal superimposition of landmarks. Systematic Zoology, 39: 40–59.

Sheets H.D. 2001. IMP software series. Canisius College, Buffalo, New York.

White T.A. and Searle J.B. 2009. Ecomorphometric variation and sexual dimorphism in the common shrew (Sorex araneus). Journal of Evolution Biology, 22: 1163–1171.

Zelditch M.L., Swiderski D.L., Sheets H.D. and Fink W.L. 2004. Geometric morphometrics for Biologists: A Primer. Elsevier Academic Press. 437 p.