亲缘关系密切的泰国热带山地拟步甲（鞘翅目，拟步甲科，Steninae亚科）在生态形态学上的差异：形态学、生态学与进化的关联

《Organisms Diversity & Evolution》：Ecomorphological disparity in closely related mountainous tropical Thai rove beetles (Coleoptera, Staphylinidae, Steninae): linking morphology, ecology, and evolution

　　摘要
利用基于系统发育的比较方法，分析了来自泰国北部的一组Steninae步甲的生态形态学特征。研究发现了微形态特征与其相关性能结果（在捕食和跗节附着方面）以及栖息地生态位分化之间的联系。通过祖先特征重建，揭示了进化趋势。眼睛大小似乎与触角长度之间存在感觉上的权衡。虽然大多数形态特征最符合布朗运动模型（即中性模型），但其他特征则更适合用Ornstein–Uhlenbeck模型或Early Burst模型来解释。在身体长度、触角长度、腿部长度以及跗节形态中发现的系统发育信号较低，这支持了这些特征经历了趋同适应辐射的观点。同样，在描述Stenus属昆虫粘性附属结构的特征中也观察到了较低的系统发育信号，反映了它们不同的形态类型。相比之下，栖息地生态位宽度显示出较高的系统发育信号，而海拔生态位宽度则表现出系统发育上的不稳定性。在多变量形态空间中，Dianous和Stenus属占据的区域基本不重叠，显示出生态位互补的模式。在Steninae亚科中——尤其是在Stenus属中——跗节的加宽有助于它们探索垂直结构，这一特征与栖息地生态位宽度的增加有关。总体而言，研究结果与适应辐射的模式一致，其中生态形态特征表现出不同程度的进化稳定性。

引言
生态形态学中的形态-功能-性能范式在阐明生态性能特征（如摄食、运动和机械应力抵抗）与其潜在形态结构之间的关系方面发挥了重要作用（Wainwright, 1994; Arnold, 1998; Genbrugge et al., 2011）。这一框架有助于我们理解适应辐射、生态位划分以及不同分类单元中功能形态特征的进化（Westneat, 2001; Losos, 2009）。尽管生态形态学研究主要集中在脊椎动物上，但昆虫，特别是多样的甲虫目（Coleoptera），为这类分析提供了巨大的潜力（Betz, 2025a, b）。我们的研究旨在加深对步甲科（Staphylinidae）内适应进化和生态多样化的理解，揭示推动形态创新和生态位利用的机制。通过这项研究，我们期望获得关于（迭代）趋同进化以及功能形态在促进物种在不同环境中辐射中的作用的重要见解。

Steninae亚科（MacLeay 1825）包含全球超过3,300种物种，由于其广泛的多样性和在非常紧凑的谱系内发生的多样化生态适应，使其成为生态形态学研究的理想对象（Betz et al., 2018）。值得注意的是，尽管Stenus（Latreille, 1797）和Dianous（Leach, 1819）属在系统发育上关系密切，但它们表现出不同的形态和生态特征。Stenus属甲虫（全球超过3000种）具有专门的可伸缩唇部，配备有粘性垫，有助于高效捕捉难以捕捉的猎物（Betz, 1996; Weinreich, 1968）。?Festenus属在晚白垩世的发现表明这种可伸缩的捕食装置在Steninae亚科中起源较早，这一装置可能推动了Stenus属的进化（Cai et al., 2019; ?y?a et al., 2017）。相比之下，Dianous属甲虫（全球超过300种）缺乏这一特征，完全依赖上颚进行捕食（Puthz, 1971），表明该亚科内部存在不同的进化适应。

先前的研究已经详细记录了欧洲Stenus属物种的生态学和功能形态（例如Bauer & Pfeiffer, 1991; Betz, 1998, 2002, 2003; Koerner et al., 2017）。然而，包含热带物种的全面分析仍然很少。最近在泰国北部的生态调查显示，Steninae亚科在不同海拔梯度上具有多样的群落，这突显了需要结合形态学、生态学和系统发育视角的综合研究（Betz et al., 2020）。

通过将形态测量数据、行为表现测量结果和生态观察结果联系起来（图1），本研究的总体目标是调查Dianous和Stenus（Steninae亚科中最近被Puthz（2025）合并为单一属Stenus的两个属）物种在泰国北部2,500米海拔梯度上的宏观进化和生态形态差异。我们特别希望评估缺乏可伸缩捕食装置的Dianous物种如何捕捉猎物以及它们与栖息地特征的相互作用。我们预期，对Dianous和Stenus的生态形态比较将提供关于Dianous缺乏延长粘性捕食装置所导致的生态后果的重要见解，并展示Stenus的生态形态多样性在缺乏这种专门捕食装置的情况下是否仍能以同形方式重复出现。通过对Dianous和Stenus物种的形态特征进行分析，评估了它们的生态形态多样性与Stenus观察到的多样性之间的重叠程度。

我们的研究有五个主要方向（以下简称目标1-5），基于以下假设：

**目标1 - 形态介导的性能能力和微生境偏好**
为了评估Dianous和Stenus之间的潜在性能和行为差异，并理解形态特征与性能和生态之间的关系，我们在三个生态相关背景下研究了这些甲虫的性能：
(1) 捕食：鉴于Stenus在两种替代捕食技术（上颚捕食与唇部捕食）之间的权衡（参见Bauer & Pfeiffer, 1991; Betz, 1998），我们进行了针对两种不同大小类群的弹尾虫的捕食实验，以了解可能导致Dianous属唇部二次丧失的条件。假设：Dianous属在攻击方式上具有特殊性，从而实现了高捕食成功率；这可能是Dianous失去粘性捕食装置的原因。
(2) 跗节附着：基于Dianous和Stenus中发现的不同跗节形态（双裂、亚双裂、非双裂），我们希望确定这些特征是否与跗节附着毛的数量以及在光滑和粗糙表面上的垂直攀爬性能有关。假设：加宽的跗节具有更多的附着毛，特别是在光滑表面上能提供更好的附着能力。
(3) 微生境偏好：Steninae甲虫可以在其栖息地的各种微结构中找到，如裸露地面、石头下或垂直植物结构上。这些偏好在饲养箱实验中进行了测试。假设：不同物种根据其形态特征和性能表现表现出特定的微生境偏好。

**目标2 - 生态形态特征的祖先特征重建**
通过系统发育树进行祖先特征重建，可以评估连续特征的进化及其与生态和行为偏好的关系。假设：根据Steninae可能栖息的多样化的生境（参见Betz et al., 2018），与环境直接相关的性能相关形态特征预计会表现出相对不稳定的模式，即从祖先特征状态开始，它们会转变为多种（适应性）状态，而没有强烈的系统发育信号。特征的可进化性差异还通过从形态测量特征计算出的变异系数来反映。

**目标3 - 连续特征的进化模式**
并非所有测量的连续形态和生态特征都遵循标准的布朗运动（BM）零模型，反映了沿系统发育的随机特征变化。某些特征的进化可能更适合用其他模型来解释，如Early Burst（EB）或Ornstein–Uhlenbeck（OU）（例如Butler & King, 2004）。此外，系统发育信号估计用于估计物种相似性的系统发育约束程度（Blomberg et al., 2003）。假设：虽然大多数特征将符合BM过程，但某些特征可能更适合EB或OU，分别表明在支系早期进化速率较高（EB）或具有约束的进化（OU）。关于系统发育信号，我们预计某些特征将显示出高信号（表明物种间的相似性是由它们的系统发育关系引起的），而某些特征将显示出低信号，这可能特别促进了Steninae的适应辐射。

**目标4 - 生态型的识别和指定以及系统发育约束和适应收敛的检测**
生态型的概念被广泛用于指定具有某些生态相关形态测量特征组合的形态类型，尽管这些生态型不一定在系统发育上相关（例如Losos, 2009）。如果可用，结合生态、行为和性能数据可以用来评估相似生态型是否出现在相似的生态位中，以及它们的形成是否受到系统发育的约束。我们特别希望通过主成分分析和判别函数分析等多变量方法来比较Dianous和Stenus。假设：形态测量研究提供了收集到的Steninae亚科生态形态差异的代理指标，应有助于揭示Dianous与Stenus之间的差异。主成分分析（PCA）和系统发育形态空间投影（参见Revell, 2024）可能揭示出相关的形态模式（包括权衡），以指定与行为/性能模式和栖息地偏好相关的不同生态型。这些分析还应揭示Dianous和Stenus物种之间的重叠趋同模式，支持Steninae亚科生态多样化涉及迭代趋同生态辐射的假设。

**目标5 - 取样Steninae亚科的多基因系统发育**
由于本研究的样本种类有限（仅限于选定的物种），我们的系统发育树并不声称能够解决Steninae亚科的整体系统发育。它只是满足了比较方法的要求，以考虑所研究物种的相对系统发育关系，从而为我们的进化考虑提供依据。无论如何，它也将有助于解决Stenus与Dianous之间的并系性问题。假设：单系的Dianous不是Stenus的姐妹群，而是Stenus内的一个特化分支，支持Dianous失去粘性可伸缩唇部是一个次级（衍生）现象的观点。

**材料与方法**
研究地点和收集的材料
所研究的物种（在线表1）是在2013年12月至2014年2月期间，在泰国北部最高和次高的山区——清迈省的Doi Inthanon（ITH）和Doi Pha Hom Pok（PHK）国家公园——的不同海拔梯度上收集的。关于采样地点和收集方法的详细信息见Betz et al.（2020）。此外，在Dianous属中，以下来自中国的物种（均采集于2012年）以湿标本形式（用70%乙醇固定）提供，并被纳入我们的形态测量分析中：Dianous cupreoviolaceus Puthz、D. fellowesi Puthz、D. hainanensis Puthz、D. nigrocyaneus Puthz、D. vietnamensis Puthz和D. violaceus Puthz，这些物种均采集自海南省五指山市（五指山：海拔600–700米）。部分D. vietnamensis和D. violaceus的标本还采集自海南省陵水县（Diaoluoshan山：海拔1000米）。为了保持所有物种名称与Betz等人（2020年）的研究一致，本研究未考虑Puthz（2025年）对分类学所做的任何名称更改。所有分类学物种名称、物种缩写和作者名称均列在在线表1中。

表1 用于Steninae亚科连续性状演化的模型拟合

选定的标本被保存在混合了5%活性炭的湿润石膏中（以减少微生物感染），并放置在透明塑料盒中。这些甲虫可以自由摄取活的弹尾虫。用于后续鉴定和形态学研究的标本用乙酸乙酯杀死后，保存在70%乙醇中。

本研究中报告的所有关于活甲虫的实验均于2014年1月4日至3月4日在泰国清迈的Queen Sirikit植物园昆虫学部门进行，室温保持在20–25°C之间。

**统计分析**

在总共83种Steninae亚科物种中（见在线表1），有39种可用于分子系统发育研究（见在线表13）。因此，以下部分分析进行了两次：一次未考虑系统发育关系，包括所有可用物种（使用IBM SPSS Statistics；版本29（IBM，美国阿蒙克））；另一次则考虑了系统发育关系，仅包括系统发育分析中的物种（使用R v.4.4.1（R Core Team 2024））。只有当相应数据集包含图15中未考虑的两种以上额外物种时，才会展示并讨论普通最小二乘回归（OLS）的估计结果。

形态测量特征的尺寸调整（非标准化）残差（根据前体长度进行调整）被用于回归分析和多变量方法。猎物捕获成功率（以0–1之间的值表示）进行了反正弦变换；而生态变量的分布通常呈正偏态，因此对其进行了平方根变换（纬度和栖息地生态位宽度）或立方根变换（选择指数垂直结构、选择指数裸露地面、物种频率）或反正弦变换（选择指数在石头或木头下方），以提高一致性。为了全面了解各种因变量和自变量之间的潜在关系和权衡，分别使用SPSS和R软件进行了普通回归和系统发育回归分析。系统发育回归（即系统发育广义最小二乘法（PGLS）允许非独立残差，其中非独立结构由系统发育产生的协方差矩阵定义（Symonds & Blomberg, 2014）。分析使用的是基于分子系统发育得到的分支长度。

**形态学研究**

如果可行，我们为每个物种测量了5–10只雄性和5–10只雌性个体（某些情况下更多），用于双目显微镜测量；扫描电子显微镜（SEM）测量和角膜制备则分别测量最多3只雄性和3只雌性个体。从25种Dianous属和58种Stenus属物种中获取了以下身体测量数据：（1）总身体长度（上唇前缘至腹部末端），（2）前体长度（上唇前缘至鞘翅末端），（3）前胸背板长度，（4）眼睛上方的头部宽度，（5）眼睛之间的最窄部分，（6）角膜表面积，（7）每只眼睛的视小眼数量，（8）视小眼密度（=每只眼睛的视小眼数量除以角膜表面积），（9）上唇长度（完全伸出的上唇长度，对于Stenus属通过复制测量得到的前颚长度估算），（10）下颚长度，（11）触角长度，（12）后腿长度，（13）前跗节的最大宽度，以及（14）前跗节倒数第二节上的附着毛数量。此外，仅在Stenus属中还进行了以下测量：（15）上唇粘性垫的最大宽度，（16）上唇粘性垫的最大长度，（17）粘性垫的表面积，（18）每个粘性垫上的粘性毛数量，（19）每个粘性毛的末端分支数量（在每个标本的五个中央粘性毛中确定），以及（20）每个粘性垫上的粘性接触点数量（=约（18）×（19））。对于圆锥形上唇粘性垫，其表面积（测量17）通过圆锥侧面积公式估算，即Alat = π r s，其中r是圆锥底面的半径，s是圆锥的斜高。对于其他类型的上唇粘性垫，该测量值通过椭圆表面积公式估算，即Aellipse = π a b。粘性垫的半最大长度和宽度代替了椭圆的半轴a和b。眼睛参数（6）-（8）的获取方法如Bauer & Kredler（1993）所述。变量（4）和（5）未直接纳入分析，但以比率（4）/（5）的形式纳入，作为复眼侧向突起的指标（参见Betz, 1998）。为了获得跨物种比较的尺寸独立测量值（在文中称为“尺寸调整”），将变量（6）、（7）、（9）-（14）和（17）-（20）的对数值对数变换后，与前体长度进行回归分析，其中面积依赖变量（6）、（7）、（14）、（17）、（18）和（20）的平方根值被预先取出来以提高线性。

由于上唇粘性垫的表面积（变量17）以μm2为单位，因此将其平方根除以103，使其与前体长度的单位相同（mm）。

变量（1）-（5）、（9）、（11）和（12）使用双目显微镜测定，相关特征的图像通过数码相机拍摄，然后传输到计算机并通过Image J软件进行测量。变量（10）和（13）-（20）则从数字SEM图像中测量。

**几何形态测量**

为了量化下颚的形状，我们根据Stocker等人（2022）的协议，从SEM图像中对左下颚的腹面进行了几何形态测量分析（包括标志点和半标志点），并根据我们的数据进行了调整（见在线图4中的注册标志点）。在标志点4和5之间设置了15个半标志点，在标志点5和6之间设置了30个半标志点（见在线图4）。记录（半）标志点时使用了tpsDig2.32（Rohlf, 2015），而包括变形网格的下颚形状比较则使用了tpsRelw 1.75（Rohlf, 2015）。两个主要成分（PC1, PC2）的PCA得分被用作我们形态空间分析中的额外连续变量（21 - 22）。同样，测量标志点1和2之间（内杠杆）以及标志点1和5之间（外杠杆）的机械杠杆臂长度也是如此（见在线图4）（参见Spiessberger et al., 2024）。内杠杆与外杠杆之间的比率（变量23）可用于解释下颚尖端的相对力量输出，即内杠杆与外杠杆之间的比率越高，表示力量输出越大，但速度越低（例如Weihmann et al., 2015）。

**变异系数**

该系数是衡量性状相对于选择和环境变异的可进化性的指标（Pélabon et al., 2020）；它分别针对Dianous属和Stenus属的所有对数变换形态特征计算了所有物种的平均值（在之前取了表面积的平方根）。

**种间异速生长系数**

为了评估不同形态测量参数在物种间的依赖程度，通过确定对数变换参数与对数变换前体长度之间的对数–对数图斜率来量化种间异速生长系数，并使用t检验将这些斜率与1（即等速生长斜率）进行比较。由于只有部分测量物种被纳入我们的系统发育分析，这些分析进行了两次：一次使用普通回归（OLS），另一次使用系统发育回归（PGLS）。

**扫描电子显微镜（SEM）**

准备好的身体部位经过机械清洗，通过逐渐增加浓度的乙醇（70%、80%、90%、95%和100% v/v，每种浓度处理20分钟；最后三个步骤重复两次），然后进行临界点干燥（CPD）（Polaron 3100；Quorum Technologies，英国劳顿）。样品被安装在覆盖有双面胶带的铝制支架上。使用Zeiss Evo LS10 SEM（Carl Zeiss，德国奥伯科亨）观察样品获得显微照片。

**形态学介导的性能能力和微生境偏好（目标1）**

**跗节附着能力**

这些实验的进行方式与之前在中欧物种中进行的实验类似（Betz, 2002）。甲虫先用乙酸乙酯麻醉，然后将一根长度是甲虫两倍的硬毛纵向粘贴在前胸背板上。恢复期间，甲虫被放置在干净的湿润滤纸上。实验前立即将毛的自由端固定在支架上。校准传感器系统后，将支架水平放置在盖玻片上，使每只甲虫保持直立（垂直于盖玻片），且跗节不接触固体表面。盖玻片水平固定在力传感器（FORT 25，WPI，美国）上，该传感器连接到放大器（BIOPAC Systems Inc., 加利福尼亚州戈莱塔）和基于计算机的数据采集和处理系统（MP100 WSW，BIOPAC Systems Inc., 美国）；然后将待测试的表面固定在显微镜载玻片上，靠近甲虫的腹侧。一旦甲虫接触到表面，它就会尝试向上攀爬，从而减轻对其固定支架的重量。传感器的相应质量读数（即甲虫施加的拉力）被连续自动记录120秒。甲虫产生的拉力通过将这些质量乘以重力加速度（9.81 m s?2）来计算。为了进一步比较分析，每次只选择三个最大力的平均值。为了计算安全系数，即力/重量比，这些平均值除以每个物种三个个体的平均体重。通过直接观察实验中的甲虫，我们确认它们确实展示了最大的拉力性能，即它们会用力向上攀爬以逃离固定支架。为了刺激逃避行为，偶尔会用细毛刷轻轻触碰甲虫。每只甲虫在两种不同表面上测试了垂直攀爬性能：工厂清洁的显微镜载玻片与薄滤纸。虽然滤纸允许与爪子有一些互动，但光滑的玻璃表面不允许，因此选择光滑玻璃表面来测试附着毛在光滑表面上的附着性能（参见Betz, 2002）。这些实验使用了最多五只17种Dianous属和八种Stenus属的个体。所有计算中排除了极端异常值（超过盒子高度三倍的值）。

同一个体在玻璃和滤纸上的垂直攀爬性能通过Wilcoxon配对比较测试进行，因为每个个体都接触了两种类型的基质。（系统发育）广义线性回归分析（PGLS：参见Symonds & Blomberg, 2014）用于测试最大拉力与前跗节附着毛数量之间的依赖性。

**猎物捕获性能**

根据Betz（1998）的示例，通过标准化的猎物捕获实验分析了捕食行为。在实验中，之前可以自由取食弹尾虫的甲虫被禁食3-5天后，被放置在直径为2.6厘米的圆形玻璃培养皿中，这些培养皿放置在深色湿润的石膏板上。温度约为20°C。这种培养皿类型只允许甲虫进行水平移动。经过大约5分钟的适应期后，将3-5只Heteromurus nitidus Templeton弹尾虫放入培养皿中，并尽可能使用数码摄像机（Sony, HDT-CX410 Handycam）从上方记录每只甲虫的10-20次攻击行为。该实验使用了两种不同体型的H. nitidus个体，即根据Betz（1998）的定义分别为“小型”和“大型”。获得的视频资料根据以下参数进行了分析：（1）猎物捕获成功率；（2）关键攻击距离（如Betz 1998中定义的）；（3）所采用的猎物捕获方式（在Stenus属甲虫中，它们可以用上颚捕获猎物（例如Dianous属甲虫总是这样做），或者使用它们特化的延长且可伸出的下唇（参见Bauer & Pfeiffer, 1991）。为了满足独立性的假设，每只甲虫和每种弹尾虫的最多20次连续攻击的测量结果被平均处理。只有在后续统计分析中使用了这些独立的平均值。总共研究了16种Dianous属和6种Stenus属甲虫。

为了进行实验，之前可以自由取食弹尾虫的甲虫被禁食3-5天，然后被放置在直径为2.6厘米的圆形玻璃培养皿中，这些培养皿放置在深色湿润的石膏板上。温度约为20°C。这种培养皿类型只允许甲虫进行水平移动。经过大约5分钟的适应期后，将3-5只Heteromurus nitidus Templeton弹尾虫放入培养皿中，并尽可能使用数码摄像机（Sony, HDT-CX410 Handycam）从上方记录每只甲虫的10-20次攻击行为。实验使用了两种不同体型的H. nitidus个体，即根据Betz（1998）的定义分别为“小型”和“大型”。获得的视频资料根据以下参数进行了分析：（1）猎物捕获成功率；（2）关键攻击距离（如Betz 1998中定义的）；（3）所采用的猎物捕获方式（在Stenus属甲虫中，它们可以用上颚捕获猎物（例如Dianous属甲虫总是这样做），或者使用它们特化的延长且可伸出的下唇（参见Bauer & Pfeiffer, 1991）。为了满足独立性的假设，每只甲虫和每种弹尾虫的最多20次连续攻击的测量结果被平均处理。只有在后续统计分析中使用了这些独立的平均值。总共研究了16种Dianous属和6种Stenus属甲虫。

为了测试（1）“小型”与“大型”弹尾虫之间的差异，以及（2）在Stenus属中）使用上颚与下唇攻击方式之间的差异，进行了Mann–Whitney U检验。通过二元逻辑回归分析来测试猎物捕获成功率（编码为成功与否）是否取决于关键攻击距离，即从较近的关键攻击距离进行攻击时捕获成功率更高。这些逻辑回归分析仅在每个类别的样本量达到25个以上时才进行（Backhaus等人，2021年）。为了测试猎物捕获成功率和关键攻击距离是否依赖于表1和在线表1中列出的各种形态变量，进行了（系统发育）广义最小二乘回归（(P)GLS：参见Symonds & Blomberg, 2014, Koerner等人，2017）。使用Mann–Whitney U检验比较了使用上颚成功捕获猎物的Stenus属（包括Betz（1996年研究的19种中欧Stenus属物种）和16种Dianous属物种中的大小调整后的关键攻击距离。

在半自然条件下，通过直接观察玻璃饲养箱中的目标动物来获取可能与特定生态型相关的生态栖息地使用数据。与之前对中欧Stenus属物种的研究（Betz 1998, 1999）类似，将最多10只属于20个Steninae物种（11种Dianous属，9种Stenus属）的个体放入一个尺寸为60×30×30厘米的饲养箱中，饲养箱内稀疏地布置了甲虫栖息地中常见的结构，如植物、石头、枯木和由细沙或粗砾石组成的裸露地面。经过一夜的适应期后，我们在接下来的三天内每小时记录一次每只甲虫在饲养箱内的位置，时间从上午9:00到下午5:00。为了不干扰甲虫的栖息地偏好行为，饲养箱中没有放入任何猎物。使用标准化选择指数（食物比例）（通过Ecological Methodology v. 7.2软件（Krebs, 2011）计算）来衡量栖息地结构偏好，同时考虑了这些结构在饲养箱中的不同面积比例。这里我们区分了（1）垂直玻璃壁和垂直植被（72%），（2）裸露地面（22%）以及（3）位于大石头或木块下方的位置（6%）。

为了重建生态形态特征的祖先特征（目标2），我们使用‘phytools’ R包2.3.0（Revell, 2024）进行了特征映射和系统发育空间投影，以重建生态形态特征的进化历史。使用了祖先特征估计函数（ace）（离散特征）和contMap（连续特征），并采用了等速率模型的最大似然估计方法。

为了根据Pagel的树转换概念（Pagel, 1999）将连续特征的宏观进化似然模型拟合到我们的系统发育树上，我们使用了‘geiger’ R包2.0.11（Harmon等人，2022）中的fitContinuous函数。我们应用了‘MuMIn’ R包1.48.4（Bartón, 2024）中的AICc和Weights函数来比较不同的进化模型。我们测试了布朗运动（BM）（Felsenstein, 1973）、早期爆发（EB）（Harmon等人，2010）和Ornstein–Uhlenbeck（OU）（Butler & King, 2004）三种模型。只有当EB和OU的AICc值至少比BM低两个单位时，才优先选择它们，这表明它们具有统计显著性。

通过‘phytools’ R包2.3.0（Revell, 2024）中的phylosig函数计算了Pagels的lambda（Pagel, 1999）和Blomberg的kappa（Blomberg等人，2003）。Pagels的λ用于测试物种间的相似性与它们系统发育关系之间的关联程度，正如布朗（随机）进化所预期的那样；而Blomberg的κ用于测试相关物种之间的相似性是否超出布朗模型的预期。

由于几乎可以完全测量所有研究物种的所有形态特征（参见在线表1），我们使用了SPSS中的判别函数分析（DA），并使用了大多数变量的大小调整后的平均值（除了眼睛表面、小眼数目和密度、上颚长度这些不是所有物种都有的变量），以分析是否可以通过潜在的区分性形态变量将Dianous属与Stenus属区分开来。此外，对于我们系统发育树中考虑的物种，我们使用R包‘phytools’ v. 2.3.0（Revell, 2024）进行了系统发育单向方差分析（Garland等人，1993），以测试这些变量在这两个分类群之间的差异。为了多变量地表征特征，我们使用了主成分分析（PCA）和varimax旋转，以评估这些变量之间的相互关系。由于并非所有变量都能在所有研究物种中测量到，我们进行了三种不同的分析：一种考虑了（1）所有83种Dianous属和Stenus属物种的六个大小调整后的形态特征；另一种考虑了（2）相同的六个变量加上三个与眼睛相关的额外大小调整后的变量和五个与上颚相关的变量（在58种Dianous属和Stenus属物种中测量）；最后一种仅针对41种Stenus属物种，包括它们下唇粘附附属结构的额外测量（参见在线表2）。

由于只有少数83种研究物种（参见在线表1）能够被纳入我们的系统发育树中，我们以两种方式展示了分析结果：（1）通过一个标准PCA图，该图考虑了所有测量的物种；（2）通过一个系统发育空间图（仅包括我们系统发育树中的物种），使用‘phytools’ R包v. 2.3.0（Revell, 2024）。在所有PCA中，只有载荷值≥0.6和≤-0.6的变量被用于解释PCA结果。我们还对性能和生态变量进行了额外的PCA，并随后使用普通线性回归分析（考虑了标准PCA中的所有物种）和（系统发育）线性回归分析（仅考虑我们系统发育树中的物种）来估计每个数据集的PC之间的相关性（特征值≥1）。为了提高“猎物捕获成功率”这一变量的可靠性，这些数据仅用于样本量≥3的样本。

为了估计Dianous属和Stenus属在多变量空间（例如形态空间）中是否存在差异，我们测量了提取的PC的差异度量“方差之和”，并使用R包‘dispRity’ v. 1.6.0（Guilerme 2018）通过自助法（n=100）对组间差异进行了Wilcoxon检验。

为了阐明研究物种的系统发育关系，从而检测系统发育信号，重建祖先特征状态，并明确数据中某些特征的宏观进化模式，我们使用了线粒体细胞色素c氧化酶I（COI）（3’和5’方向）、延长因子1α（EF-1α）、16S核糖体RNA（16S rRNA）、组蛋白H3（H3）和无翅（wg）基因的序列来估计系统发育距离。这些基因的序列信息、基因分配和GenBank登录号在在线表13中给出。标本用乙酸乙酯杀死后，储存在-20°C的90%乙醇中直至准备使用。所有后续程序均由德国莱比锡的AIM Advanced Identification Methods GmbH公司完成。使用Qiagen DNeasy Tissue Kit（Qiagen, Hilden, Germany）从甲虫组织中提取总基因组DNA。聚合酶链反应（PCR）使用AccuStart II Taq DNA Polymerase（Quantabio, Beverly, USA）进行。PCR条件见在线表14。扩增后，使用PureIT ExoZAP PCR CleanUp（Ampliqon, Odense, Denmark）纯化PCR产物。纯化的PCR产物的测序反应在ABI 3730毛细管测序仪上进行，方向为双向。六个基因的序列分别使用MAFFT在线服务版本7（Katoh等人，2019；Kuraku等人，2013）进行比对。此外，使用Sequencher 5.4.6（Genecodes, Ann Arbor, USA）手动改进了比对结果，并移除了模糊的位置。对于两个CO1片段，由于饱和度过高，去除了第三个密码子位置。系统发育分析基于最大似然（ML）算法，使用IQ-Tree网络服务器和标准设置（Trifinopoulos等人，2016）以及超快自助法近似（2000次重复）。使用ModelFinder和BIC选择了最适合14个分区的模型。还进行了SH-like近似似然比测试（SH-aLRT）（Guindon等人，2010），进行了1000次重复。

在初步比较了所有研究物种的形态特征（包括形态测量学特征）之后，结果按照五个研究目标的结构进行组织。我们首先从目标1开始，探讨形态与跗节附着方式、猎物捕获性能和微生境偏好之间的关系。然后介绍了目标2和3的发现，这些目标关注形态和生态特征的进化。接下来，我们报告了用于识别生态型并量化形态与生态之间联系的多变量分析（目标4）。最后，我们介绍了目标5，展示了支撑我们所有基于系统发育分析的多基因系统发育树。

在收集的25种Dianous属物种中，有5种属于类似Stenus属的分类群I，而20种属于分类群II（Puthz, 1981）（在线图1，在线表1）。在Stenus属中，收集的58种物种属于Puthz（2008, 2013）定义的23个物种群。

根据Weinreich（1968）和Puthz（1981）的研究，收集的Dianous属物种的下唇也略微可伸出，但比Stenus属短得多，并且不形成粘附性猎物捕获装置，即下唇附属结构没有变成粘附垫。Dianous属中延伸的侧前颚叶上长有刚毛，可能代表了下唇附属结构（图2A-C）。在这些叶之间，与Stenus属类似，前颚的中额尖端有四个向前方向的强感觉刺（gl），可能代表了下唇（Weinreich, 1968）。所有研究的Stenus属物种都表现出特征性的延长下唇（图2D, E），其中大多数物种的下唇附属结构变成了通用类型的粘附垫（图3A）。此外，在研究的物种中也发现了Stenus属中存在的其他类型的下唇附属结构，例如长形（图3B）、圆锥形（图3C）和沉默形（图3D, E）。

在半自然条件下，通过直接观察玻璃饲养箱中的目标动物来获取可能与某些生态型相关的生态栖息地使用数据。与之前对中欧Stenus属物种的研究（Betz 1998, 1999）类似，将最多10只属于20个Steninae物种（11种Dianous属，9种Stenus属）的个体放入一个尺寸为60×30×30厘米的饲养箱中，饲养箱内稀疏地布置了甲虫栖息地中常见的结构，如植物、石头、枯木和由细沙或粗砾石组成的裸露地面。经过一夜的适应期后，我们在接下来的三天内每小时记录一次每只甲虫在饲养箱内的位置，时间从上午9:00到下午5:00。为了不干扰甲虫的栖息地偏好行为，饲养箱中没有放入任何猎物。

使用标准化选择指数（食物比例）（使用Ecological Methodology v. 7.2软件（Krebs, 2011）计算）来衡量栖息地结构偏好，同时考虑了这些结构在饲养箱中的不同面积比例。这里我们区分了（1）垂直玻璃壁和垂直植被（72%），（2）裸露地面（22%）以及（3）位于大石头或木块下方的位置（6%）。

为了重建生态形态特征的祖先特征，我们使用‘phytools’ R包2.3.0（Revell, 2024）进行了特征映射和系统发育空间投影，以重建生态形态特征的进化历史。使用了祖先特征估计函数（ace）（离散特征）和contMap（连续特征），并进行了最大似然估计，采用了等速率模型。

为了根据Pagel的树转换概念（Pagel, 1999）将连续特征的宏观进化似然模型拟合到我们的系统发育树上，我们使用了‘geiger’ R包2.0.11（Harmon等人，2022）中的fitContinuous函数。我们应用了‘MuMIn’ R包1.48.4（Bartón, 2024）中的AICc和Weights函数来比较不同的进化模型。我们测试了布朗运动（BM）（Felsenstein, 1973）、早期爆发（EB）（Harmon等人，2010）和Ornstein–Uhlenbeck（OU）（Butler & King, 2004）三种模型。只有当EB和OU的AICc值至少比BM低两个单位时，才优先选择它们，这表明它们具有统计显著性。

通过‘phytools’ R包2.3.0（Revell, 2024）中的phylosig函数计算了Pagels的lambda（Pagel, 1999）和Blomberg的kappa（Blomberg等人，2003）。Pagels的λ用于测试物种间的相似性与它们系统发育关系之间的关联程度，正如布朗（随机）进化所预期的那样；而Blomberg的κ用于测试相关物种之间的相似性是否超出布朗模型的预期。

由于几乎可以完全测量所有研究物种的所有形态特征（参见在线表1），我们使用了SPSS中的判别函数分析（DA），并使用了大多数变量的大小调整后的平均值（除了眼睛表面、小眼数目和密度、上颚长度这些不是所有物种都有的变量），以分析是否可以通过潜在的区分性形态变量将Dianous属与Stenus属区分开来。此外，对于我们系统发育树中考虑的物种，我们使用R包‘phytools’ v. 2.3.0（Revell, 2024）进行了系统发育单向方差分析（Garland等人，1993），以测试这些变量在这两个分类群之间的均值差异。为了多变量地表征特征，我们使用了主成分分析（PCA）和varimax旋转，以评估这些变量之间的相互关系。由于并非所有变量都能在所有研究物种中测量到，我们进行了三种不同的分析：一种考虑了（1）所有83种Dianous属和Stenus属物种的六个大小调整后的形态特征；另一种考虑了（2）相同的六个变量加上三个与眼睛相关的额外大小调整后的变量和五个与上颚相关的变量（在58种Dianous属和Stenus属物种中测量）；最后一种仅针对41种Stenus属物种，包括它们下唇粘附附属结构的额外测量（参见在线表2）。

由于只有少数83种研究物种（参见在线表1）能够被纳入我们的系统发育树中，我们以两种方式展示了分析结果：（1）通过一个标准PCA图，该图考虑了所有测量的物种；（2）通过一个系统发育空间图（仅包括我们系统发育树中的物种），使用‘phytools’ R包v. 2.3.0（Revell, 2024）。在所有PCA中，只有载荷值≥0.6和≤-0.6的变量被用于解释PCA结果。我们还对性能和生态变量进行了额外的PCA，并随后使用普通线性回归分析（考虑了标准PCA中的所有物种）和（系统发育）线性回归分析（仅考虑我们系统发育树中的物种）来估计每个数据集的PC之间的相关性（特征值≥1）。为了提高“猎物捕获成功率”这一变量的可靠性，这些数据仅用于样本量≥3的样本。

为了估计Dianous属和Stenus属在多变量空间（例如形态空间）中是否存在差异，我们测量了提取的PC的差异度量“方差之和”，并使用R包‘dispRity’ v. 1.6.0（Guilerme 2018）通过自助法（n=100）对组间差异进行了Wilcoxon检验。

为了阐明研究物种的系统发育关系，从而检测系统发育信号，重建祖先特征状态，并明确数据中某些特征的宏观进化模式，我们使用了线粒体细胞色素c氧化酶I（COI）（3’和5’方向）、延长因子1α（EF-1α）、16S核糖体RNA（16S rRNA）、组蛋白H3（H3）和无翅（wg）基因的序列来进行系统发育距离的估计。这些基因的序列信息、基因分配和GenBank登录号在在线表13中给出。标本用乙酸乙酯杀死后，储存在-20°C的90%乙醇中直至准备使用。所有后续程序均由德国莱比锡的AIM Advanced Identification Methods GmbH公司完成。使用Qiagen DNeasy Tissue Kit（Qiagen, Hilden, Germany）从甲虫组织中提取总基因组DNA。聚合酶链反应（PCR）使用AccuStart II Taq DNA Polymerase（Quantabio, Beverly, USA）进行。PCR条件见在线表14。扩增后，使用PureIT ExoZAP PCR CleanUp（Ampliqon, Odense, Denmark）纯化PCR产物。纯化的PCR产物的测序反应在ABI 3730毛细管测序仪上进行，方向为双向。六个基因的序列分别使用MAFFT在线服务版本7（Katoh等人，2019；Kuraku等人，2013）进行比对。此外，使用Sequencher 5.4.6（Genecodes, Ann Arbor, USA）手动改进了比对结果，并移除了模糊的位置。对于两个CO1片段，由于饱和度过高，去除了第三个密码子位置。系统发育分析基于最大似然（ML）算法，使用IQ-Tree网络服务器和标准设置（Trifinopoulos等人，2016）以及超快自助法近似（2000次重复）进行。使用ModelFinder和BIC选择了最适合14个分区的模型。还进行了SH-like近似似然比测试（SH-aLRT）（Guindon等人，2010），进行了1000次重复。

在初步比较了所有研究物种的形态特征（包括形态测量学特征）之后，结果按照五个研究目标的结构进行组织。我们首先从目标1开始，探讨形态与跗节附着方式、猎物捕获性能和微生境偏好之间的关系。然后介绍了目标2和3的发现，这些目标关注形态和生态特征的进化。接下来，我们报告了用于识别生态型并量化形态与生态之间联系的多变量分析（目标4）。最后，我们介绍了目标5，展示了支撑我们所有基于系统发育分析的多基因系统发育树。

在收集的25种Dianous属物种中，有5种属于类似Stenus属的分类群I，而20种属于分类群II（Puthz, 1981）（在线图1，在线表1）。在Stenus属中，收集的58种物种属于Puthz（2008, 2013）定义的23个物种群。

根据Weinreich（1968）和Puthz（1981）的研究，收集的Dianous属物种的下唇也略微可伸出，但比Stenus属短得多，且不形成粘附性猎物捕获装置，即下唇附属结构没有变成粘附垫。Dianous属中延伸的侧前颚叶上长有刚毛，可能代表了下唇附属结构（图2A-C）。在这些叶之间，与Stenus属类似，前颚的中额尖端有四个向前方向的强感觉刺（gl），可能代表了下唇（Weinreich, 1968）。所有研究的Stenus属物种都表现出特征性的延长下唇（图2D, E），其中大多数物种的下唇附属结构变成了通用类型的粘附垫（图3A）。此外，Stenus属中存在的其他类型的下唇附属结构也在研究的物种中出现，例如长形（图3B）、圆锥形（图3C）和沉默形（图3D, E）。

图2：这张图片的替代文本可能是通过AI生成的。

全尺寸图像：成年Dianous andrewesi（a, b）和D. vietnamensis（d）的突出下唇的扫描电子显微照片（背视图），以及Stenus diversiventris的头部（d）的背视图和（e）腹视图，其中下唇部分突出。注意Dianous属的下唇比Stenus属短得多，且仅略微可伸出。缩写：gl = 唇须（glossae），lp = 唇须触须（labial palpus），md = 下颌（mandible），pg = 副唇须（paraglossae），pm = 前颚基（prementum）

图3：该图像的替代文本可能是使用人工智能生成的。全尺寸图像。扫描电子显微镜下显示了在收集到的泰国Stenus物种中发现的各类副唇须的腹面或侧面特征。(a) 椭球形（S. guttalis），(b) 长形（S. pustulatus），(c) 圆锥形（S. luteomaculatus），以及(d, e) 静音形（S. liangtangi）。(f) 不同类型副唇须的平方根表面积与前体长度的关系图，显示出尤其是长形和圆锥形副唇须的表面积不成比例地增加。每个点代表不同Stenus物种的算术平均值。

足部形态：在Steninae亚科中，所有三对足的跗节都由五个跗节段组成。所研究甲虫的单个跗节段（尤其是倒数第二和最后一个跗节段）的形状因物种而异，从细长且不分叉（图4A）到亚分叉（即轻微分叉）（图4B）再到完全分叉（图4C，在线表格1）。而在Dianous属的几个物种中，第四跗节段后方延伸出一些细长的扁平带状刚毛（D. andrewesi, D. chetri, D. cupreoviolaceus, D. karen, D. luteolunatus, D. meo, D. niger, D. scabricollis, D. tortuosus, D. tubericollis, D. vietnamensis, D. violaceus）（例如图4A）。在其他被研究的Dianous II组物种中，这种结构进一步发展形成了更为明显的“跗节鞋”形态（D. chetri, D. fornicifrons, D. nitidicollis, D. obliquenotatus, D. punctiventris）（图4D）或不太明显的形态（D. scabricollis, D. siwalikensis, D. srivichaii）（图4E），这种形态由密集的细长刚毛组成，有时会变成带状或柳叶状结构（Betz等人，2018：图11.27）。除了Betz（2003：图3）中定义的九种跗节刚毛类型（在线图2：刚毛类型1-9）外，所研究的Dianous物种还拥有三种额外的类型（在线图2中的类型10, 12, 13），这些刚毛是扁平且带状的，与Betz（2003）中的类型9不同，它们不扭曲（在线图2中的类型10；在线表格1中的类型10），扁平且披针形（在线图2中的类型13；在线表格1中的类型13），以及扁平且勺形（在线图2中的类型12；在线表格1中的类型12）。类型13也存在于Stenus属中（在线表格1）。一些Stenus物种还表现出两种尚未描述的额外刚毛类型：类型11类似于Betz（2003）中的类型9，但末端呈铲状（在线图2中的类型11；在线表格1中的类型11），而类型14呈线性，边缘平行，末端逐渐变细，类似于剑刃（在线图2中的类型14；在线表格1中的类型14）。

图4：该图像的替代文本可能是使用人工智能生成的。全尺寸图像。扫描电子显微镜下显示了不同形态类型前足第四跗节段的腹面特征，即(a) 细长且不分叉（Dianous scabricollis），(b) 亚分叉（D. andrewesi），以及(c) 宽分叉（D. cupreoviolaceus）。一些Dianous物种表现出“跗节鞋”形态，这种形态在(d)某些物种中更为明显（D. fornicifrons），而在(e)其他物种中则不那么明显。

传统形态测量学：我们通过测量与外部环境直接相关的多个形态变量来量化所研究物种之间的形态多样性。除了体型测量外，这些变量还包括视觉（复眼的各种测量）、机械/化学感应（触角长度）、运动（腿长、跗节宽度包括跗节上的附着刚毛数量）以及捕食行为（下颌和唇部捕食装置的各种测量）（在线表格1和2）。在所考虑的物种范围内，这些形态特征表现出相当大的变异（在线表格1和2，在线图3）。

总体长度（在线表格1，在线图3A）：收集到的物种的体型范围从3.02毫米（Stenus mon）到8.35毫米（Stenus diversiventris）不等，Stenus物种的体型范围（3.02 - 8.35毫米）大于Dianous物种（3.61 - 7.80毫米）。

侧眼突出度（在线表格1，在线图3B）：绝对平均侧眼突出度在所研究的物种中变化范围为1.65至4.75毫米。Dianous物种的侧眼突出度通常低于Stenus物种，尽管Dianous I组的代表物种的侧眼突出度明显更宽（也见在线图1），这两个数值处于观察到的Stenus物种中最低的范围内。这表明眼大小是区分Stenus和Dianous的主要形态特征。在Dianous和Stenus中，侧眼突出度（作为眼大小的相对指标）随着前体长度的增加而减小，即较大的体型伴随着相对较平的复眼。在Dianous中，这一趋势比在Stenus中更为明显（参见在线表格1中的异速生长系数）。

角膜表面积（在线表格1）：所有测量物种的角膜绝对表面积范围为0.08–0.69平方毫米。与侧眼突出度类似，经过体型调整后的角膜表面积在Stenus中通常高于Dianous。在Stenus中，角膜表面积与体型呈负相关。

小眼数目（在线表格1）：所有测量物种的小眼绝对数目范围为408.5至1159.5个，经过体型调整后的小眼数目在Stenus中高于Dianous。在小眼数目方面，Stenus和Dianus都表现出与体型负相关的趋势。

小眼密度（在线表格1）：绝对小眼密度范围为1362.7–7713.7毫米^-2，其中Dianous物种的小眼密度较高，尽管与体型无关，但在Stenus中，小眼密度随着体型的增加而减小，分别表现为负相关（普通最小二乘回归=OLS）和等速生长（系统发育广义最小二乘回归=PGLS）。

触角长度（在线表格1，在线图3C）：所有物种的绝对平均触角长度范围为0.58–4.06毫米。经过体型调整后的触角长度在Dianus中通常比Stenus更长。D. nitidicollis的触角异常延长，其腿也特别长且细（参见在线图3F）。在Dianous和Stenus中，触角长度与前体长度都呈负相关。

跗节宽度（在线表格1，在线图3D）：绝对平均跗节宽度范围为0.028–0.16毫米。这部分反映了不同类型的跗节，如体型调整后的跗节宽度所示。细长、宽型和中等类型的跗节在Dianous和Stenus中分布均匀。在Dianous和Stenus中，跗节宽度都随着前体长度的增加而呈负相关，斜率值非常低。

跗节上的附着刚毛数量（在线表格1，在线图3E）：在倒数第二个跗节段腹面上计数的附着刚毛总数范围为12–337根。分叉型跗节通常具有最多的附着刚毛，而其他类型的跗节数量较少。特别是Dianous fellowesi物种的附着刚毛数量最多，尽管其相对跗节宽度并不属于最高三分之一。根据OLS（但不是PGLS）回归分析，附着刚毛数量与前体长度呈负相关，其斜率值高于跗节宽度的情况。在Stenus中，这种关系呈超异速生长（仅OLS中如此）。

后腿长度（在线表格1，在线图3F）：观察到的物种的后腿绝对平均长度范围为1.42–6.19毫米。经过体型调整后的后腿长度在Dianous和Stenus物种中都有分布，即两个类群都包含腿相对较短和相对较长的物种。例如，D. nitidicollis的腿异常延长（也具有特别长且细的触角，参见在线图3F）。与其他大多数形态测量参数不同，后腿长度主要在Dianus中与前体长度呈超异速生长关系。

下颌长度（在线表格1）：所有物种的绝对平均下颌长度范围为207–874微米，其中Dianous物种的下颌长度最大。在Dianous和Stenus中，下颌长度都随着前体长度的增加而减小，但Stenus中的减小幅度明显低于Dianous。

唇部长度（在线表格1，在线图3G）：所研究的Dianous物种的绝对平均唇部长度范围为0.17–0.5毫米，而Stenus物种的绝对平均唇部长度范围为1.02–3.82毫米。这两种类群的唇部长度有明显区别，这证实了这是区分Stenus和Dianous的主要特征。在Dianous和Stenus中，唇部长度都与前体长度呈负相关，尽管在Stenus中这种增加的趋势更为明显。

粘性副唇须的表面积（在线表格2，在线图3H）：表2显示了经过体型调整后的残差形态特征之间的负相关，表明可能存在潜在的（功能性）形态权衡。全尺寸表格显示，粘性唇垫的绝对表面积在所研究的Stenus物种中范围为554–33,409微平方米，这也反映了上述不同类型的副唇须。圆锥形副唇须（图3C，F）的表面积（包括总表面积和经过体型调整后的表面积）显著增加。长形副唇须（图3B，F）的表面积也处于较高范围，而静音形副唇须（图3D-F）的表面积处于较低范围。椭球形副唇须（图3A，F）的表面积范围较广，从低到高都有。

每个粘性垫上的粘性毛数目（在线表格2，在线图3I）：Stenus物种的每个粘性垫上的粘性毛绝对平均数目范围为99–853根。特别是圆锥形和长形副唇须的粘性毛数目较高。每个粘性垫上的粘性接触点数目（在线表格2，在线图3J）范围很广，从1,930到197,896个不等。S. pulchrior和S. flavovittatus的例子表明，粘性接触点的数目（即粘性毛数目乘以每个粘性毛的分支数目）不仅在圆锥形副唇须中显著增加，在椭球形和长形副唇须中也是如此。

下颌的几何形态测量分析（图5）：基于七个标志点和45个半标志点（参见在线图4）对14种Dianous和40种Stenus物种的下颌形状进行了主成分分析（PC1和PC2）。变形网格分别分配给每个轴的最大和最小值，在中心是所有物种共识形状的变形网格（左上角）。Dianous物种用黑点表示，Stenus物种用白点表示。有关物种缩写，请参见在线表格1。我们相对扭曲分析中提取的前两个主成分（PC1，PC2）解释了77.6%的总变异。PC1（解释了52.3%的总变异）与更细长、镰刀形的下颌相关，这与切牙区域的相对延长有关。这种向镰刀形下颌发展的趋势仅在分析的Dianous物种中观察到（图5）。在PC1的负方向上，下颌的外缘变得更直，尖端更截断。沿PC2方向的形状变化（解释了25.3%的总变异）主要涉及轻微的纵向压缩，使得下颌在较高PC载荷下更加弯曲。在PC2的相反方向上，下颌变得更长且外缘更直。

变异系数（在线表格1）：在Dianous和Stenus中存在的形态特征变异系数（COV）中，高值（>30%）主要与跗节宽度和下颌长度相关（仅在Dianous中）。此外，在Dianous中，侧眼突出度也表现出一定程度的变异（>25%），而在Stenus中则是腿长度。关于Stenus的粘性副唇须（在线表格2），其表面积表现出显著的变异（>50%），这主要是由于圆锥形副唇须的表面积特别高。仅计算椭球形副唇须的COV时，这一系数降低到36.8%。虽然Dianous和Stenus的眼睛表面积显示出中等的变异系数（13-23%），但每只眼睛的小眼数量和小眼密度在所有测量的形态变量中显示出最低的变异（2-5%）。相比之下，Dianous在眼睛侧向突出度、下颚长度以及下颚内外杠杆比方面显示出更高的变异系数，而Stenus在眼睛表面积、后腿长度和跗节附肢毛的数量方面变化更大。

**形态介导的性能能力和微生境偏好（目标1）**

**附着能力**
甲虫在玻璃和滤纸上所能达到的最大拉力在在线表3中进行了总结；安全系数（即拉力与体重的比率）在图6中进行了说明。总体而言，在粗糙的滤纸上，拉力比在光滑的玻璃表面上要大。在Stenus中，我们发现调整后的安全系数与跗节附肢毛的数量之间存在正相关（在线表4中）。在Steninae亚科中，那些更喜欢裸露地面的物种在粗糙表面上的调整后安全系数更高（在线表4，图7B），而更喜欢躲在石头下的物种则与较低的安全系数相关（在线表4中）。这与跗节的具体形状（非双叶、亚双叶或双叶）无关。

**表3** 从包含六个（经过体型调整的）形态变量的数据集中提取的两个主成分（PCs）的解释
**图6**
**图7**
**表4**

**生态位和性能参数对形态变量依赖性的回归分析**
(a) 生境生态位宽度与调整后的跗节宽度；
(b) 选择裸露地面与在滤纸上的拉力；
(c) 选择裸露地面与调整后的腿长（仅限Dianous）；
(d) 选择躲在石头下与体长。显示了OLS（实线）和PGLS斜率（虚线）。每个点代表一个物种的算术平均值。有关回归统计信息，请参见在线表4。有关物种缩写，请参见在线表1。

**捕食捕获性能**
**攻击距离**
比较不同体型大小的猎物（“小”与“大”弹尾虫）的攻击距离，我们发现对大弹尾虫的攻击通常从更远的距离发起（在线表5）。仅在Dianous betzi和Stenus amoenus中，对小弹尾虫的下颚攻击距离显著大于对大弹尾虫的攻击距离。在Stenus中，使用上唇进行的攻击距离比使用下颚进行的攻击距离更远（在线表5）。
使用下颚对大弹尾虫（而非小弹尾虫）进行的攻击总距离取决于甲虫的体型（主要见于Dianous）。此外，在Dianous中，使用下颚对大弹尾虫的攻击距离还取决于（1）调整后的眼睛侧向突出度（在线表4），以及在Dianous和Stenus共同分析的情况下，还取决于（2）下颚形状的PC1（如图5所示）。
在成功捕获猎物的情况下，使用下颚的相对临界攻击距离的比较显示Dianous和Stenus之间没有显著差异（0.58±0.2（n=16）对比0.74±0.3（n=25）针对小弹尾虫（Mann–Whitney，W=280，n.s.）；0.87±0.3（n=12）对比0.85±0.5（n=13）针对大型Heteromurus nitidus弹尾虫（Mann–Whitney，W=156，n.s.）（算术平均值±标准差）。

**捕食捕获成功率**
**种内比较**
根据攻击类型比较捕食捕获成功率（在线图6）
在同时使用两种攻击方式的Stenus甲虫中，可以使用下颚和上唇的捕获成功率进行直接比较（参见在线图6B中的黑色和红色条形图与相应Stenus物种的在线图6A中的条形图）。由于某些样本量较小（n=1-7），无法确定两种攻击方式之间的显著差异。然而，在所有情况下，使用上唇的捕获成功率均高于使用下颚的攻击方式。

**种间比较**
在几乎所有Dianous和Stenus物种中，“小”弹尾虫的捕获成功率都高于“大”弹尾虫。

**影响捕食捕获成功率的因素**
(a) 一旦甲虫达到临界攻击距离，它们就会停止移动，然后向前冲刺并用下颚或（仅在Stenus甲虫中）用伸出的上唇抓住猎物。进行了二元逻辑回归分析，以测试捕食捕获成功率（以二进制方式编码为“是”或“否”）是否以及在多大程度上取决于总临界攻击距离。我们仅测试了满足每个类别n≥25个样本的统计要求的案例（Backhaus等人，2021年）。在20个可分析的案例中，有11个案例获得了显著结果（在线表6）。在所有这些案例中，回归系数均为正数，表明总临界攻击距离的增加与捕食捕获失败的可能性增加相关。

**微生境偏好**
除了我们的饲养箱观察外，我们还使用了Betz等人（2020年）先前计算的许多Steninae物种的生态位宽度。所有形态变量在分析前都经过了体型调整。总体生态位宽度与小眼数量、较宽的跗节（图7A）以及（仅在OLS中）较多的跗节附肢毛数量呈正相关；而海拔生态位宽度与较长的触角呈正相关（仅在OLS中）（在线表4）。这些相关性主要归因于Stenus，其中生态位宽度还与小眼密度呈正相关（在线表4）。
在我们饲养箱观察中研究的所有物种中，都对某些栖息地结构有高度显著的偏好（在线表7）。在Dianous中，一些明显偏好裸露地面的物种几乎从未在石头和木材下被发现（例如D. fornicifrons）。其他主要在石头和木材下出现的Dianous和Stenus物种也出现在裸露地面上，尽管程度较低（例如D. luteolunatus和S. dentellus）。在Stenus中，只有一种物种（S. puthzianus）更倾向于出现在裸露地面上。尽管Dianous物种总体上不喜欢垂直结构（如植被），但腿较长的Dianous物种更常使用这些结构（在线表4）。
在所有研究的Steninae亚科中，总体趋势表明，具有较高侧向眼睛突出度的物种更常使用垂直结构（仅在OLS中）。

**结论**
总体而言，具有较宽跗节和较多跗节附肢毛（仅在OLS中）、较大眼睛（仅在OLS中）以及较多小眼（主要归因于Stenus）和较短下颚（主要归因于Stenus）的物种对栖息地的垂直结构有更高的偏好。
与裸露地面偏好正相关的身体测量指标包括体长（仅在OLS中）、小眼密度、下颚形状分析的PC1得分（主要归因于Dianous）、下颚长度（主要归因于Dianous）、上唇长度（仅在Dianous中）以及后腿长度（仅在PGLS中：图7C）（在线表4）。此外，在Steninae亚科中，对裸露地面的偏好与侧向眼睛突出度（仅在OLS中）、眼睛表面积（仅在OLS中）和下颚内外杠杆比（主要归因于Dianus）呈负相关。

**祖先特征重建（目标2）**
**离散特征**
Paraglossae（图8A）
**图8**
**图7**
**图4**
**图5**
**图6**
**图7A**
**图6B**
**图6A**
**图6B**在“Dianous II”中，非双裂和双裂特征都是在多个谱系中独立从亚双裂状态演化而来的。跗节刚毛类型（在线图7A-N）在14种不同的跗节刚毛类型中（在线表1、在线图2），简单类型的1、2和5几乎在所有研究的Steninae中都存在，代表了祖先状态。此外，类型3也是Steninae的祖先状态，但在一些Dianous谱系中后来丢失了，但在某些谱系中可能又被“重新演化”出来。主要在Steninae的祖先中不存在（具有高ML概率）的刚毛类型包括4、9和13（同时存在于Stenus和Dianous中），8、11和14（仅存在于Stenus中）以及10和12（仅存在于Dianous中）。对于类型6和7，其祖先状态在我们的分析中仍然不明确。这两种类型同时存在于Stenus和Dianous中。在我们的系统发育分析中，类型6和7属于Dianous的基本特征，其中类型7在Dianous中后来丢失了；它仅在两种具有双裂跗节的Dianous物种中保留下来（或在D. pseudacutus中“重新演化”）。实际上，这种类型在Stenus中也与加宽的双裂跗节相关联，并且不出现在非双裂或亚双裂的跗节中（图8C）。栖息地（图8D、E，在线图8A、B）根据Betz等人（2020：补充材料3）以及我们在本文中的观察研究，某些栖息地结构的使用被分配给了每个物种。我们的分析清楚地表明，利用落叶层作为栖息地是Steninae的祖先特征，但这在Dianous的多个谱系中后来丢失了。我们的分析还表明（概率大于80%），使用岩石（在流动水域和瀑布附近）是这里研究的Steninae的祖先特征，这在Stenus的多个谱系中后来丢失了，但在Dianous的祖先中保留了下来，包括Betz等人（2020）和本文中考虑的所有物种。对于Steninae、Stenus和Dianous来说，攀爬栖息地的祖先状态仍然不明确；它的出现分散在Stenus的各个谱系中，但在Dianous中大多不存在。最后，在裸地上奔跑（不包括作为单独类别分析的岩石）对于Steninae和Dianous的祖先状态来说是不确定的。连续特征侧眼突出（图9A）图9这张图片的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图片最大似然祖先连续特征估计的结果：(a) 经过大小调整的侧眼突出，(b) 经过大小调整的后腿长度，(c) 下颚形状PC1，(d) 经过大小调整的唇部长度，(e) 栖息地生态位宽度。经过大小调整的侧眼突出在Stenus中通常比在Dianous中更高，在Dianous中它从中等大小的祖先水平开始二次减少（即使在研究的“Dianous I”组代表中也是如此）。在Stenus中，一些物种（组）显示出侧眼突出的二次增加（从中等祖先水平开始）。眼面面积（在线图9A）经过大小调整的眼面面积在Dianous中显示出二次减少的趋势（在一个Stenus物种中也是如此），而在少数Stenus物种中显示出二次增加。眼小眼数目（在线图9B）对于每个眼睛的小眼数目，也可以看到类似的趋势（尽管不那么明显）。眼小眼密度（在线图9C）关于经过大小调整的小眼密度，出现了一个相反的趋势，即眼睛较大的物种（包括更多的小眼）显示出小眼密度减少，反之亦然。触角长度（在线图9D）在大多数研究的Steninae代表中，经过大小调整的触角长度与祖先的中等水平相比变化不大，尽管一些“Dianous II”（例如D. nitidicollis）物种的触角长度二次显著延长，而在几个Stenus谱系中（例如S. gestroi、S. diversiventris、S. bivulneratus、S. stigmatias），触角相对于身体大小显著缩短。跗节支撑刚毛数量（在线图9E）从中等祖先水平开始，经过大小调整的跗节支撑刚毛数量在Stenus的几个谱系中独立增加（特别是在cylindricollis组中），而在大多数Dianous中，这个数量二次减少。后腿长度（图9B）经过大小调整的腿长度在研究的Steninae中显示出高度的差异，即从中等祖先水平开始，它在Stenus和Dianus的多个谱系中都增加了，但在一些Stenus谱系中减少了。下颚长度（在线图9F）从中等祖先水平开始，经过大小调整的下颚长度在Stenus和Dianus I中显示出缩短的趋势，但在一些Dianous II物种中下颚二次延长。下颚内杠杆比（在线图9G）这个指标代表了在下颚闭合过程中产生力量（高值）与速度（低值）的机械潜力。从略微增加的祖先水平开始，这个比率在Stenus中趋于进一步增加，而在Dianous calceatus复合体中则减少，导致运动传递的潜力更高而不是力量产生。下颚形状主成分1（参见图5、9C）祖先状态由相对直且顶端截断的下颚表示，这是所研究下颚的特征。在Dianous中，这个特征二次变为更细长的镰刀形下颚。唇部长度（图9D）与可伸缩的捕食装置二次丢失一致，从祖先的大小调整后的中等唇部长度开始，Dianous的唇部与Stenus的唇部相比显著缩短。相反，在Stenus中，也从祖先的身体大小调整后的中等唇部长度开始，唇部通常在唇部捕食装置的演化过程中显著延长。海拔生态位宽度（在线图9H）从中等祖先水平开始，Stenus和Dianous在某些谱系中二次演化出生态位的减少。仅在Stenus中，也出现了生态位的扩展。栖息地生态位宽度（图9E）对于栖息地生态位也是如此，显示生态位扩展或减少的物种谱系与海拔生态位的模式不同（参见在线图9H）。在一个由Stenus cylindricollis、pulcher和rorellus组的六个物种组成的物种群中，显示出特别强的栖息地生态位扩展趋势。连续特征的演化方式（目标3）应用了三种连续特征演化模型（布朗运动（BM）、早期爆发（EB）、Ornstein–Uhlenbeck（OU）来处理经过大小调整的形态测量数据和生态位宽度数据（表1）。大多数特征与BM最吻合，但身体大小、触角长度、腿长度、跗节宽度以及跗节支撑刚毛数量最适合OU模型。唯一最适合EB模型（减速特征分化）的特征是下颚长度。特别是在唇部长度、跗节支撑刚毛数量和海拔生态位宽度中观察到了较高的分化率（σ2）（表1）。我们测量的大约60%的连续特征显示出接近Pagel的λ值（表1），表明密切相关的物种倾向于彼此相似。相反，触角和腿长度以及与粘性唇垫（paraglossae）相关的所有特征在系统发育上没有信号，表明这些特征以不稳定的方式演化（这与它们与BM模型的吻合度较低或仅中等一致）。海拔生态位宽度的演化也是如此。这与这些特征中观察到的低Blomberg的κ值一致。就系统发育保守性（Blomberg的κ）而言，唇部长度显示出高值（即亲属之间的相似性比BM预期的要高），这是由于Stenus和Dianous在这个特征上的明显区别。生态型的识别和指定以及系统发育约束和适应性趋同的检测（目标4）Dianous和Stenus之间的形态学区分进行的判别函数分析（DA）揭示了那些区分Dianous（n=25）和Stenus（n=58）的变量，除了所有这些物种都有的跗节宽度外，经过大小调整的形态测量变量显著有助于群体分离（在线图10A）。Stenus与Dianous的不同之处在于其较长的唇部、较宽的眼睛和更多的跗节支撑刚毛，而Dianous可以通过其较长的腿和触角与Stenus区分开来，其中侧眼突出和跗节支撑刚毛的数量对区分这两个分类单元的贡献较弱。这些结果部分得到了系统发育ANOVA的支持（考虑了我们图15中的17种Dianous和22种Stenus物种）对于所有这些变量（唇部长度：F=389.0，p<0.001，侧眼突出：F=154.2，p<0.001，跗节支撑刚毛数量：F=82.0，p<0.005），除了触角长度（F=11.7，p=0.24）和腿长度（F=2.20，p=0.61），因此应谨慎考虑这些变量作为区分因素。图10这张图片的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图片Steninae之间的普通相关性分析显示了（a）角膜表面积和小眼密度（r=-0.93，p<0.01，n=58）以及（b）侧眼突出和触角长度（r=-0.64，p<0.01，n=83）之间的权衡。这些负相关性也适用于包含较少物种的系统发育相关性分析。有关进一步解释，请参见文本和表2。对于Dianous和Stenus之间的生态学区分进行的判别函数分析（DA）揭示了在我们的饲养箱实验中测量微生境偏好的三个生态变量有助于群体分离（在线图10B）。Stenus与Dianous的不同之处在于其对（1）垂直（植物）结构的更高偏好以及（2）在石头和木头下方的位置，而Dianous可以通过其对裸地的更高偏好与Stenus区分开来。与其他变量相比，对垂直（植物）结构的偏好对区分这两个分类单元的贡献较弱。潜在的形态学权衡任何经过大小调整的残差形态测量特征之间的系统发育相关性分析揭示了几种显著的负相关性（许多也得到了OLS的支持），表明存在功能形态学权衡（表2，图10）。这些权衡主要涉及（1）小眼密度与眼睛大小（图10A）、唇部长度、下颚内杠杆比和腿长度之间的负相关，（2）眼睛大小与下颚长度、触角长度（图10B）、腿长度和跗节宽度之间的负相关，（3）Stenus中的下颚和唇部长度之间的负相关，（4）下颚长度和下颚内杠杆比之间的负相关，以及（5）仅在Dianous中，下颚内杠杆比和唇部长度之间的负相关（表2）。生态型的指定：相关形态、表现和生态学的模式形态学分析1 - 在研究的Steninae中进行的形态空间重建（在83个物种中测量了六个特征）：主成分分析（PCA）考虑了六个经过大小调整的形态学特征，解释了数据集中约80%的总变异（图11A、B）。表3给出了对这两个PC的解释。当Dianous和Stenus在一个维度上重叠时（例如PC1），它们倾向于在另一个维度上分离（PC2），反之亦然，即Dianous和Stenus占据了形态空间的互斥区域（Stenus占据的区域比Dianous大：在图11A中的Wilcoxon检验的自举差异度量“方差之和”中，W=1915，p<0.001）。沿着第二个轴（PC2），一些Stenus向特别加宽的跗节发展，并相应地增加了跗节支撑刚毛的数量。在PC 2的另一个极端（对应于特别细长的跗节和较少的支撑刚毛），Dianus和Stenus在Stenus spp. 30和80之间出现了趋同模式（图11A）。尽管在跗节形态方面（即沿着PC2轴），Dianous在形态空间中的分布与Stenus相似，但它显示出沿着PC1轴逐渐远离Stenus的趋势，表现为腿和触角变长、眼睛不那么突出以及唇部变短（后者与粘性捕食机制的减少有关）（图11A）。相反，一些Stenus则朝着相反的方向进化，表现为腿和触角相对较短、复眼较大以及唇部较长。图11的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图像：(a) 由前两个主成分定义的25种Dianous和58种Stenus的形态空间（括号内为解释的方差百分比），基于六个经过尺寸调整的形态特征。差异度量：Dianous = 1.03，Stenus = 1.33；粉色阴影区域表示在PC1轴上重叠但在PC2轴上分离的Dianous和Stenus物种，绿色阴影区域表示在PC2轴上重叠但在PC1轴上分离的物种，表明它们具有生态位互补性；(b) 我们系统发育分析中考虑的17种Dianous和22种Stenus的系统形态空间；(c) 由前两个主成分定义的14种Dianous和44种Stenus的形态空间（括号内为解释的方差百分比），基于13个经过尺寸调整的形态特征；(d) 由前两个主成分以及第三个和第四个主成分定义的54种Stenus的形态空间（括号内为解释的方差百分比）。关于PC1-PC4的解释，请参见在线表8中的载荷值。关于物种缩写，请参见在线表1。

在系统形态空间中（图11B），分支长度对应于沿PC1和PC2轴的形态变化程度，Dianous明显从Stenus进化到了形态空间的对立区域。大多数被研究的Stenus物种显示出向更高的PC1分数发展的趋势，而Dianous则相反。关于PC2（代表腿和触角长度；参见表3），大多数被研究的Steninae物种保持在相对较低的祖先水平，而少数Dianous和Stenus物种显示出增加这些特征长度的独立趋同趋势（图11B）。

分析2 - 被研究的Steninae亚科的形态空间重建（在58个物种中测量了13个特征）：这项PCA（图11C）考虑了13个经过尺寸调整的形态特征，提取了三个主成分，解释了数据集中71%的总变异（在仅考虑我们系统发育树中的物种时为78%）。表4给出了这三个主成分的解释。沿PC1轴，物种根据唇部长度、眼睛大小和非镰刀形下颚的特征进行分离。虽然这组特征很好地区分了Dianous和Stenus，但在Stenus内部也存在一个物种分布的梯度。沿第二个轴（PC2轴），一些Stenus物种的跗节特别宽，相应的跗节附生毛数量也增加，而大多数Stenus物种位于Dianous物种的中间PC2范围内（图11C）。最后，PC3（未显示）与我们的系统形态空间分析（图11B）一致，显示出Dianous和Stenus分别向腿和触角变长的独立趋势。

分析3 - 仅针对被研究的Stenus物种的形态空间重建（在54个物种中测量了10个特征）：对10个经过尺寸调整的形态特征进行PCA分析，包括粘性唇垫的形态，以及分析1中考虑的六个形态特征，提取了四个主成分，解释了数据集中82.8%的总变异（图11D, E）。表8提供了这四个主成分的解释。PC1解释了用于捕食的粘性副舌的形态变化。具有圆锥形副舌的物种显示出相对较大的副舌尺寸，并且粘性接触点数量较多。它们占据了一个极端的形态空间区域，只有少数物种能够达到这一状态，尽管有些椭球形副舌类型的物种也显示出较高的值（图11D）。在S. flavovittatus（物种45）中，这主要是通过特别多的粘性毛实现的，这些粘性毛具有异常高的末端分枝程度（参见在线表2）。PC2解释了跗节的宽度及其相关的附生毛数量；这一形态空间维度被从低到高的PC分数的各种物种连续占据（图11D）。具有非双叶跗节的物种位于最低的PC范围内，从-0.5到-2.0（图11D）。沿PC3轴，物种在相对唇部长度和眼睛侧向突出程度方面表现出一定的变化，而PC4解释了腿和触角长度的共同变化（在线表8，图11E）。形态空间的三个区域没有得到很好的占据，分别是：(1) 这两个主成分值都低的组合；(2) PC3值低而PC4值高的组合（S. geiseri：物种46除外）；(3) PC3值高而PC4值低的组合。

由于我们的性能实验主要集中在Dianous上，因此这项PCA仅考虑了2种Stenus和14种Dianous。Dianous karen因其较低的捕食成功率及其相对于粗糙表面的高跗节附着能力而显著影响了PCA的结果。因此，我们进行了两次PCA分析，一次包括D. karen，一次不包括它。由于排除这个物种后对提取的主成分的解释更为一致，我们展示了两次分析的结果（在线表9），但在图12及后续解释中参考了排除该数据点的分析结果。我们对六个性能变量进行的PCA提取了三个主成分，解释了数据集中85%的总变异（图12）。表9给出了这三个主成分的解释。PC1解释了相对跗节附着性能，即我们实验中测量的拉力（计算为安全系数）。由于这个主成分不仅包括在光滑表面上的性能，还包括在粗糙表面上的性能，因此PC1上的高载荷值与跗节的形状（以及相关的附生毛数量）没有直接关系（参见图12A）。

图12的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图像：基于六个性能特征的13种Dianous和两种Stenus物种的性能空间，由(a)前两个主成分和(b)后两个主成分定义。括号内为解释的方差百分比。捕食成功率经过了反正弦变换，而其他四个变量都经过了尺寸调整和对数变换。关于主成分的解释，请参见在线表9。关于物种缩写，请参见在线表1。PC2区分了在小弹尾虫上用下颚攻击时捕食成功率高的物种和低的物种，其中捕食成功率与攻击距离呈负相关。最后，PC3（图12B）显示的模式与PC2类似，但在这种情况下，对于大型弹尾虫，较低的攻击距离也与捕食性能的提高相关。

这项分析考虑了实验确定的三种不同栖息地结构的选择指数（参见在线表7），以及从野外观察中确定的三个变量（参见Betz等人，2020年），包括海拔生态位宽度、栖息地生态位宽度和物种频率（这是物种在采集点分布范围的代理指标）。由于并非所有六个生态变量都有相同数量的物种的数据，我们对这些数据进行了三次不同的分析，考虑了不同数量的物种。由于三次分析的整体模式是一致的，这里仅展示包括所有六个生态变量的17个物种的分析结果。它提取了三个主成分，解释了89.3%的总变异（图13）。表10给出了这三个主成分的解释。PC1清楚地划分了那些偏好在裸地上奔跑的物种（都属于Dianous）和那些倾向于在石头或木头下隐藏的物种（尽管程度不同，图13A）。PC2与相关的海拔生态位宽度和物种频率相对应，表明广食性物种在调查的山地地区的殖民更为成功，而专食性物种则不然（参见Betz等人，2020年）。在这方面，分析的物种代表了从仅限于低海拔区域的强海拔专食性物种到在两个或更多海拔区域出现的广食性物种的连续范围。这些专食性和广食性物种都出现在在裸地上奔跑的物种中，以及至少有一些喜欢在物体（如木块）下隐藏的物种中。

图13的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图像：基于六个生态变量的11种Dianous和六种Stenus物种的生态空间，由(a)前两个主成分和(b)后两个主成分定义（括号内为解释的方差百分比）。这些变量分别进行了平方根处理（海拔和栖息地生态位宽度）、立方根处理（垂直结构和裸地的选择指数）或反正弦变换（在石头或木头下的选择指数）。关于主成分的解释，请参见在线表10。垂直结构的选择与栖息地生态位宽度呈正相关，两者在PC3上的载荷都较高（图13B）。四个Stenus物种（物种28、29、67、77）的跗节为双叶型，在这个轴上显示出特别高的值，而其他物种则分布在PC3值较低的连续区域内（图13B）。特别是D. tubericollis（物种23）和S. luteomaculatus（物种58）的PC3值非常低，这些甲虫与其相对较低的海拔生态位宽度和物种频率相结合，似乎对某些环境条件有很强的适应性。

为了揭示形态、性能和生态之间的整体联系，我们对之前分别针对形态测量、性能和生态变量进行的PCA得分进行了（系统发育）回归分析（表3和4，在线表8、9和10）。有趣的关系包括：(1) 性能PC3（将高捕食成功率与大型弹尾虫相关联，且攻击距离较短）与形态PC3（主要代表具有长触角和长腿的Dianous物种）呈正相关（图14A）；(2) 生态PC3（与广阔的栖息地生态位宽度和垂直栖息地结构的选择相关）与形态PC2（主要代表具有大量跗节附生毛的宽跗节）呈正相关（图14B）；(3) 在排除D. karen的情况下，生态PC1与性能PC1呈负相关（代表在光滑和粗糙表面上的跗节附着性能）（图14C）；(4) 我们的几何形态测量分析中的PC1（参见图5）表明更镰刀形的下颚与Dianous物种用下颚捕食大型弹尾虫时的较大攻击距离相关（图14D）。

回归分析显示了从形态、性能和生态变量生成的主成分（PCs）之间的依赖性。(a) 基于13个变量的形态PC3与性能PC3；(b) 基于13个变量的形态PC2与生态PC3；(c) 排除D. karen后的性能PC1与生态PC1；(d) 几何形态测量分析中的下颚形状PC1与对大型弹尾虫的攻击距离。关于主成分的解释，请参见表3和4，在线表8、9和10。图中显示了OLS（实线）和PGLS斜率（虚线）。每个点代表一个物种的主成分载荷。关于回归统计，请参见在线表11。关于物种缩写，请参见在线表1。

多基因系统发育分析（目标5）：COI（3'和5'末端）、16S rRNA、EF1α、Histone H3和Wingless的序列特征和统计信息包含了42个物种（三个外群，三个Dianous组I，14个Dianous组II，22个Stenus物种）。进一步的统计信息见在线表12。对齐的矩阵包含2386个核苷酸位置、1201个独特模式、664个简约信息位、193个单倍位和1529个恒定位点。同组内（Steninae）的最高未校正序列p距离介于12.2%（wg: S. megacephalus与S. puthzianus）到27%（COI 5': S. bivulneratus与S. luteomaculatus）之间。群内平均p距离在Dianous属内的分类单元中为3.9%（wg）到12.6%（COI 5’），而在Stenus属内的分类单元中为6.6%（wg）到18.4%（COI 5’）。Stenus属与Dianous属之间的平均群间距离为6.7%（wg）到18.1%（COI 5’）。系统发育树（图15）清楚地显示Dianous是一个单系群（85%的Bootstrap支持度），并且它聚集在Stenus内部。这也证实了Stenus相对于Dianous是并系的。在Dianous内部，Dianous I物种形成了一个一致的群（64%的Bootstrap支持度），而D. siamensis则位于所有其他Dianous物种的姐妹群位置（98%的Bootstrap支持度）。Dianous II组目前被划分为八个物种复合体（Puthz, 2000, 2005），其中五个被纳入了我们的分析（两个包含一个物种，三个包含至少两个物种；在线表13）。我们的结果支持calceatus复合体（76%的Bootstrap支持度）。图15的替代文本可能是使用AI生成的。全尺寸图像基于六个基因序列的最大似然分析得出的22种Stenus和17种Dianous物种的系统发育图（参见在线表13了解分类覆盖情况）。图中标出了Bootstrap值。Dianous用灰色突出显示。根据Puthz（2008, 2013）定义的物种组，我们的分析在Stenus中恢复了两个组，即pulcher组（93%的Bootstrap支持度）和circularis组（100%的Bootstrap支持度），其中circularis组（属于亚属Stenus s. str.）是所有其他Steninae物种的姐妹群。总体而言，我们的分析强烈支持以下物种之间的密切关系，它们属于同一个Stenus物种组：（1）S. pustulatus和S. puthzianus（100%的Bootstrap支持度），（2）S. angusticollis、S. thanonensis和S. humeralis（98%的Bootstrap支持度）以及（3）S. diffidens和S. megacephalus（100%的Bootstrap支持度）。讨论本研究整合了形态测量、行为、性能测量和生态位分析，以探索一个非常紧凑的谱系——即热带Steninae步行甲虫中的（微）形态特征演化和生态形态分歧，该谱系包括两个分支：Stenus和Dianous。我们的目标是了解口器、眼睛、触角和腿等特征的适应性进化及其对性能指标（如跗节附着和捕食能力）的影响。通过多基因系统发育分析，我们研究了宏观进化模式、生态形态差异以及形态与捕食能力和附着性能之间的关系。我们特别关注了Dianous甲虫中唇部粘附捕食装置的二次丧失，这种丧失可能发生在它们偏好潮湿生境的背景下（Betz等人，2018年），这引发了关于捕食策略和适应瀑布环境中的跗节适应性的问题。通过主成分分析（PCA），我们比较了Dianous和Stenus的形态空间，探讨了Dianous在与Stenus分化后是否经历了自己的生态形态辐射。扫描电子显微镜（SEM）分析证实了Dianous的唇部缺乏粘附能力，这与其非延长的前颚和唇部不参与捕食的事实一致（参见图2A-C）。相比之下，Stenus物种表现出多种参与捕食的粘附副舌类型（参见图3）。此外，上颚经历了显著的进化形态变化，显示出向更镰刀形的趋势（参见图5）。两个分支都展示了多种跗节形态（参见图4），Dianous具有扁平的带状刚毛，可能有助于它们在快速流动的水中保持稳定。一些Dianous还具有专门的“跗节鞋”，而Stenus则没有这种结构。复眼是另一个反映昆虫生活方式的特征（例如Meyer-Rochow & Lindstr?m, 2025），尽管在密切相关的物种分支之间很少进行关于眼小眼数目和密度的比较研究（但见我们的图10）。我们的分析显示Dianous的眼睛有缩小的趋势，这一特征可能与它们丧失唇部捕食装置以及探索瀑布环境有关。接下来，我们将讨论本研究伴随的五个主要目标（目标1-5）的发现。基于39种Steninae物种的多个基因创建了一个系统发育树（目标5），以提供进化视角并进行基于系统发育的比较分析（参见图15）。这证实了Dianous在Stenus内的单系位置，使得Stenus相对于Dianous是并系的，这一结论得到了先前分子系统发育研究的支持（Koerner等人，2013；Lang等人，2015）。这进一步支持了Dianous中神秘的唇部捕食装置缺失是Stenus内部的二次丧失的观点。这一观点之前得到了在Steninae干系中发现粘附捕食装置的发现的支持，该干系可能比Stenus-Dianous分支更古老（Cai等人，2019；?y?a等人，2017）。形态介导的性能能力和微生境偏好（目标1）我们测试了Dianous和Stenus物种在光滑（玻璃）和粗糙（滤纸）表面上的跗节附着性能。由于爪子和跗节刚毛的机械互锁，在粗糙表面上拉力更大（Betz, 2002, Bullock & Federle 2011, Schnee et al., 2019）。在光滑表面上，具有加宽双叶跗节的物种，如D. pseudacutus和D. siamensis，表现出最高的拉力，这证实了跗节形态与粘附性能之间的关系，正如之前对Stenus的研究中所见（Betz, 2002）。对于粗糙表面，只有Stenus中发现了跗节附着刚毛数量与附着性能之间的关系，表明跗节附着刚毛与表面粗糙度以及爪子共同作用。在Dianous中未发现这种关系，可能是因为爪子的形态不同（可能更长且更弯曲）以及相对较长的腿，这可能取代了跗节刚毛的重要性。较长的腿可能通过提供更大的机械杠杆作用来增强攀爬能力（参见Federle & Bruening, 2006；Revell et al., 2007）。我们定量比较了Dianous甲虫的捕食性能，包括一些Stenus物种作为对照，尽管它们不是本研究的主要焦点。攻击距离虽然Dianous甲虫仅使用上颚进行捕食，但Stenus甲虫也使用唇部，这允许它们具有更大的攻击距离，这与先前的发现一致（Bauer & Pfeiffer, 1991；Betz, 1998）。粘附捕食机制和扩展的攻击范围使得捕食者对猎物更难被发现。由于攻击距离通常随体型增大而增加（参见Wehner, 1981），我们预期较大的甲虫会表现出更大的攻击距离。这之前已经在针对小Heteromurus nitidus弹尾虫的Stenus研究中得到证实。然而，对于用上颚捕获的大弹尾虫，这一结论未能得到证实，因为假设大弹尾虫的奔跑速度和逃跑距离的增加导致Stenus从不适当的攻击距离开始捕食动作（Betz, 1998）。在我们的Dianous实验中，攻击距离也与体型相关，但仅适用于大型弹尾虫。与Stenus不同，Dianous甲虫可能进化出了更好的能力，可以从远处用上颚抓住警觉的猎物，以补偿唇部捕食装置的丧失。实际上，我们的分析显示，大型弹尾虫的攻击距离与延长的镰刀形上颚相关（参见在线表4，图14D）。虽然没有发现与捕食成功之间的直接联系，但我们的结果显示，较长的上颚有助于增加对通常难以接近的猎物的整体到达范围。此外，在Dianous中，体型调整后的攻击距离取决于侧眼突出程度（参见在线表4），这表明其减少的侧眼突出和眼睛大小（与Stenus甲虫较大的眼睛相比）是为了在较短的上颚范围内测量攻击距离而优化的，这与唇部捕食装置的丧失以及唇部的缩短相吻合。确实，侧眼突出可能与额外的眼小眼排列有关，有利于提高前方视野的分辨率（参见Burkhardt等人，1973；Wehner, 1981；Burkhardt & de la Motte, 1985；Schwind, 1989），从而允许从更远的距离检测到猎物。我们的种内分析显示，在用上颚攻击时，攻击距离的精确性至关重要，因为较低的攻击距离通常会导致更成功的捕食事件。在Dianous中，我们没有发现体型与攻击距离之间的关系。在这种情况下，小型猎物的较低移动速度和逃跑距离可能使敏捷的Dianous捕食者能够更精确地从远处抓住猎物。两种攻击类型的发生率与一些中欧物种不同，例如S. comma通常使用唇部捕捉小型弹尾虫，而用上颚捕捉大型弹尾虫（Bauer & Pfeiffer, 1991；Betz, 1998），这里测试的四种Stenus物种没有表现出捕食技术的明显转变，或者完全避免捕捉大型弹尾虫（参见在线图5）。这些物种更喜欢使用唇部攻击方法，因此可以归类为捕食者，像迄今为止研究的大多数Stenus物种一样，它们不太敏捷，更喜欢在植物残渣或植被中潜近猎物（Betz et al., 2018）。鉴于Dianous中唇部捕食装置的二次丧失，我们评估了它们使用上颚捕捉难以捕捉的弹尾虫的情况（参见在线图6）。先前对Stenus甲虫的研究显示，上颚捕食成功率对于小型弹尾虫高达44%，对于大型Heteromurus nitidus弹尾虫为38%（Betz, 1998）。我们的结果与这些发现一致，证实了大型弹尾虫的成功率较低，这可能是由于它们的速度更快、逃跑距离更远（Bauer & Pfeiffer, 1991；Betz, 1998）以及更好的跳跃性能。然而，与之前报告的成功率相比，本研究中的Dianous甲虫对小型Heteromurus nitidus的成功率显著更高（高达75%），对大型弹尾虫的成功率为30-50%，表明它们已经高度适应了仅使用上颚捕捉难以捕捉的猎物。这表明Dianous很好地适应了视觉和机械上检测警觉的猎物，并用上颚准确抓住它们。相比之下，大多数研究的Stenus甲虫在使用上颚捕捉快速移动的弹尾虫时遇到困难（Betz, 1998）。在步甲科甲虫中，Notiophilus biguttatus在捕捉Heteromurus nitidus方面的成功率超过50%，被认为是高度专门化的捕食者（Bauer, 1979, 1981, 1990, 2010）。在捕捉跳跃的Collemboles方面，成功率超过50%的甲虫很少见，这支持了Dianous甲虫在丧失唇部捕食工具后进一步进化了其上颚捕食系统的观点。在S. canaliculatus组中也观察到了类似的专门化，该组具有退化的唇部副舌和细长的镰刀形上颚，具有较高的弹尾虫捕捉率（Betz, 1994, 1998；Ryvkin, 2012）。我们对五种Stenus物种的回归分析表明，上颚形态，特别是较低的内外杠杆比（表明运动传递的改善），确实与对小型弹尾虫的更高捕食成功率相关（参见在线表4）。使用上颚成功捕捉猎物的大小调整后的相对临界攻击距离比较显示，Stenus和Dianus之间没有显著差异。因此，Dianous的更高成功率可能源于更精确和快速的前冲和抓住。Dianus物种的侧眼突出程度、表面积和眼小眼数量小于Stenus物种，这表明在前方敏锐区域更高的分辨率不太可能解释Dianous在更大距离上的优越捕食成功率（参见Burkhardt & de la Motte, 1985；Burkhardt et al., 1973）。另一方面，较小的眼睛显示出更高的眼小眼密度（参见图10A）（具有较小的眼小眼），这可能足以允许镰刀形上颚精确抓住难以捕捉的猎物。然而，Dianous的高成功率可能仅适用于上颚攻击本身，而Stenus甲虫可能在追踪快速移动的猎物方面表现更好，因为它们即使在更远的距离上也具有更好的视觉敏锐度。Dianous甲虫通常喜欢流水和瀑布的喷洒区域，正如先前的研究所示（例如，Betz et al., 2020；Rougemont, 1983, 1985）。我们的饲养箱观察证实，这些甲虫经常躲在石头和木头下，可能是为了保护自己免受水和捕食者的伤害。垂直结构通常被避免，尽管腿较长的物种更有可能攀爬，这支持了较长腿有助于增强垂直攀爬能力的观点。同时，体型大小和按体型调整后的腿长与裸露地面呈正相关（参见图7C）；从功能上可以解释，因为较长的腿可能同时提高机动性和速度，尤其是在裸露地面上（参见Evans & Forsysthe, 1984; Wiescher et al., 2012）。然而，腿较短的甲虫更喜欢躲在石头下面。影响其镰刀形状的颚部特征（例如长度和内外杠杆比）与喜欢在裸露地面上捕猎的物种相关（参见在线表4）。Stenus甲虫很少出现在喷洒区域，而是与溪流附近的潮湿落叶层、碎屑和草地相关联（Betz et al., 2020; Thayer, 2005）。在我们的实验中，它们表现出与Dianous相似的隐藏行为，但更偏好垂直结构。这与眼睛较大的物种有关，表明它们适应了在光照植被中捕猎。在我们的饲养箱中，对裸露地面的偏好与Steninae亚科的眼睛大小之间存在负相关（参见在线表4），这反映了Dianous（眼睛较小）更喜欢在岩石等裸露地面上活动。正如预期的那样，具有较宽跗节的Steninae亚科物种（含有更多的跗节附生毛）倾向于更偏好垂直结构（仅在我们的饲养箱中）。同时，这两个参数都导致了整体栖息地生态位的扩大（参见图7A），因此跗节的扩大（以及前面讨论的眼睛大小增加）可能被认为是它们进化成功的关键因素，显著提高了它们利用栖息地中各种（垂直）结构的潜力，包括植物。这一趋势对Stenus尤为重要，因为与Dianous不同，Stenus的跗节附生毛数量随体型大小呈超异速增长（参见在线表1），表明这一特征受到了强烈的选择压力。同样，在拟步甲中，具有粘性毛的宽双叶跗节与树栖生活同时进化，表明在某些栖息地中形态变化的选择压力很大（Ober, 2003）。所描述的跗节形态与甲虫栖息地生态之间的机制联系在于它们的附着性能，这通常与跗节宽度和跗节附生毛的数量正相关（Betz, 2002；本研究）。因此，那些在粗糙表面上表现出高附着性能的物种对躲在石头下面的偏好较低（参见在线表4）。在研究的Steninae亚科中，另一个普遍趋势是较大的物种更喜欢裸露地面，而较小的物种则更喜欢隐蔽的地方。因此，体型大小似乎影响了它们对小尺度栖息地结构的利用。形态与微栖息地使用之间的其他相关性（参见在线表4）是复杂的，可能反映了形成不同生态型的共同变异特征。

**生态型特征的祖先重建（目标2）**
这里的结论基于在泰国山区共存的39个物种的系统发育（参见图15）。鉴于Steninae亚科的物种丰富度，未来的研究将提供更细致的图景。

**离散特征**
在Stenus中，迄今为止描述了五种类型的副舌（paraglossae），其中椭圆形类型最为常见且具有祖先性（Betz et al., 2018: 图11.24）。不同谱系中的变化导致了其他类型的出现，可能是由于与捕猎相关的选择压力，可能与猎物大小或表面结构等特征有关。圆锥形和长形副舌以及一些椭圆形副舌增加了表面积（图3F），所有这些可能都是对较大猎物类型的适应。

**跗节**
Steninae亚科的跗节存在三种不同的类型，尤其是在倒数第二节跗节上（参见图4）。非双叶的细长跗节可能是祖先状态，许多谱系演化出了宽双叶或亚双叶跗节，提高了它们在垂直结构上的攀爬能力（Betz, 2002），并拓宽了它们的生态位。在整个Steninae亚科中，跗节形状在进化上是不稳定的，表现为跗节宽度的变异系数（COV）较高（在线表1）以及跗节宽度和跗节附生毛数量的高Blomberg κ值较低（参见表1）。这也适用于14种已识别的跗节毛类型（参见在线图2），其中一些类型在同一跗节上共存，可能对Dianous等类群具有分类学意义（在线图7）。类型1-9（Betz, 2002）包括机械感受器和附生毛，可能通过分泌物具有粘性（Betz, 2003）。值得注意的是，类型7与双叶跗节密切相关，表明这两个特征在遗传上是耦合的（参见图8C）。某些毛发类型可能有助于防水，这对于经常出现在溪流和瀑布附近的Dianous物种至关重要（Betz, 1999, 2002）。Dianous II中的类型13-14可能捕获空气，增强浮力和不湿润性（Rougemont, 1985）。

**栖息地**
正如在Staphylinidae中观察到的（McKenna et al., 2015），靠近地面的落叶层和潮湿碎屑的使用可能是Steninae、Stenus和Dianous的祖先特征（参见图8D）。这种模式在某些Dianous亚群中是次生丧失的，支持了Dianous相对于Stenus的衍生地位。新的微栖息地，如流动水附近的岩石、植被和植被稀疏的地方，要么是祖先栖息地的延伸，要么是从祖先栖息地过渡而来的。这种辐射可能在Steninae亚科中发生了多次（Betz et al., 2018: 图11.28），这也得到了我们之前对泰国北部这些物种的分析的支持（Betz et al., 2020）。许多研究的Stenus和所有Dianous物种都与洒水的岩石相关，表明这种栖息地在Steninae的早期进化中就被利用（参见图8E）。因此，Dianous与流动水域中洒水的岩石的密切关联可以假设是从早期与这种栖息地相关的Stenus衍生而来的。关于Dianous次生丧失的唇部捕猎装置，我们可以假设这些栖息地的湿润性可能使其不再适用，从而促进了颚部的使用，特别是对于水生猎物。相应地，许多Dianous物种中发现的镰刀形颚部似乎优化了在这些环境中的捕猎能力。

**对于裸露地面和植被，祖先状态是模糊的（参见在线图8）。** 除非我们假设共同祖先能够同时利用所有三种或四种栖息地类型，否则这两种微栖息地的使用可能在Steninae亚科中是次生演化的，表明Steninaus和Dianous中使用这些栖息地代表了衍生特征。

**连续特征**
在Dianous中，眼睛大小（侧向突出、表面积、小眼数目）已经次生减小（参见图9A，在线图9A，B）。这种减小可能与唇部捕猎装置的丧失有关，消除了远距离进行双眼测量的需要。实际上，对于Stenus，我们的PCA显示，按体型调整后的侧向眼睛突出和唇部长度强烈共变（参见在线表8，图11E）。Dianous甲虫可能还更多地利用它们通常延长的触角，除了视觉线索外，来检测猎物。

**触角**
Dianous和Stenus的按体型调整后的触角长度要么延长，要么缩短（在线图9D）。在Dianous中，触角向更长的整体趋势可能与它们的特定栖息地（洒水的岩石、瀑布）有关，这可能选择了在流动水和喷雾滴下的环境中的高级感知能力，其中延长的触角可能有助于在冲洗过的岩石上定位猎物。实际上，在某些情况下，我们观察到触角直接参与了猎物的检测。

**跗节**
在Stenus中，跗节附生毛的数量从祖先水平增加（在线图9E），支持了它们之前讨论的关键作用，即向植物扩展生态位（Betz, 2002）。相比之下，Dianous甲虫次生减少了附生毛的数量，这与它们在水生环境中的辐射一致（Betz et al., 2018），在这些环境中，成功在洒水表面上移动至关重要。例如，“跗节鞋”上的增大跗节毛（参见图4 D, E）可能有助于防水，但必须减少数量以适应跗节节的表面积。

**腿**
许多Stenus和Dianous甲虫显示出腿长的增加（参见图9B），这可能有助于在开阔地面和垂直植物结构上更快地移动。这与观察结果一致，即Steninae亚科与其他步甲类群不同，主要是表面栖息者，不居住在较深的落叶层中。延长的（有时类似蜘蛛的）腿帮助Dianous甲虫在附着在湿润表面时保持身体干燥。腿长的增加是两个显示超异速生长的特征之一，可能反映了在简单栖息地中的有效奔跑适应（Wiescher et al., 2012）。

**颚部**
Dianous甲虫倾向于展示延长的镰刀形颚部（参见图9C，在线图9F，G），根据颚部力量-速度权衡（Weihmann et al., 2015），这可能补偿了唇部捕猎装置的次生丧失。这种模式与之前在古北区的Stenus canaliculatus物种群中的观察结果相似，这些物种也显示出退化的唇部，但具有改良的剑形颚部捕猎能力（Betz, 1996, 1998）。

**唇部**
Stenus和Dianous的唇部长度进化方向不同（参见图9D）。在Stenus中，唇部延长以便在更远的距离捕获猎物（Betz, 1996），而在Dianous中，由于其在捕猎中的作用减弱，唇部可能缩短了。Dianous唇部长度的高变异系数（参见在线表1）反映了其进化上的减少（因此稳定选择压力也减少了），而在Stenus中，唇部延长受到青睐，增加了攻击距离和捕猎效率（Betz, 1998）。

**生态位宽度**
Betz等人（2020）的最新分析显示，泰国Steninae物种的栖息地和海拔生态位宽度存在一些变异，专性物种和广食性物种在同一山区共存。这一发现也反映在我们的祖先特征重建中，突出了Dianous和Stenus亚科中依赖于谱系的生态位扩展或减少（参见图9E，在线图9H），强调了它们的生态多样性。

**连续特征的进化方式（目标3）**
为了理解我们系统发育中体型调整后的形态特征和生态位的进化路径，我们测试了三种模型：布朗运动（BM）、早期爆发（EB）和Ornstein–Uhlenbeck（OU），同时比较了它们的系统发育信号（参见表1；Kamilar & Cooper, 2013）（图16）。

**图16**
这张图像的替代文本可能是使用AI生成的。

**全尺寸图像**
我们系统发育中考虑的39种Steninae物种的各种体型调整后的形态特征的系统发育信号（Blomberg’s Kappa）（参见图15）。

**与BM最匹配的特征**
诸如眼睛测量、唇部长度、颚部内外杠杆比、颚部形状、粘性副舌参数和生态位宽度（栖息地和海拔）等特征与BM最吻合。由于BM不一定是由非适应性（中性）进化过程产生的，也可能通过遗传或选择漂变（即选择在大小和方向上随机变化）在自然界中发生，我们还检查了系统发育信号Blomberg’s κ和Pagel’s λ与值1的对应关系，并得到了该特征是否根据BM进化的结果（例如Blomberg et al., 2003; Kamilar & Cooper, 2013）。唇部长度显示Blomberg’s κ > 1，表明亲缘物种之间的相似性比BM预期的要高。颚部形状也显示出类似但不太明显的模式。这两种模式都是由于Dianous和Stenus早期分化造成的，其中BM模式在两个谱系中都持续存在。对于Stenus的粘性副舌特征，Blomberg’s κ和Pagel’s λ都较低，表明亲缘物种之间的相似性低于预期（系统发育过度分散；Webb et al., 2002）。这反映了不同物种之间副舌形态的高度分化（参见图3，8A），表明它们快速适应了不同的猎物类型（Blomberg et al., 2003）。有趣的是，生态位宽度的系统发育信号有所不同：栖息地生态位的信号较弱（分化较小），而海拔生态位的信号较强（参见表1，图9E）。栖息地专性物种和广食性物种与系统发育关系更一致，而海拔生态位宽度在进化上是不稳定的，即使在亲缘关系密切的物种之间也是如此（参见在线图9H）。尽管海拔生态位占据的模式似乎并不依赖于特定的形态特征（但可能更依赖于对温度和其他非生物条件的生理耐受性的变化和趋同进化），然而栖息地中某些结构的有效利用确实与形态特征（例如跗节宽度）有更紧密的联系。因此，我们可以假设某些生态型（结合了多种形态特征）在系统发育上更为保守，这导致了观察到的栖息地生态位宽度的系统发育信号增强。相比之下，海拔生态位宽度的高变异性可能有助于物种通过占据不同海拔的相似栖息地来避免竞争——这是一种生态位互补性（参见Begon等人，2017年）。与EBM相关的特征中，下颚长度是唯一符合EB模型的特征，反映了Dianous和Stenus之间的早期分化，随后下颚长度发生了辐射进化（参见在线图9F）。在这一分化之后，Dianous的下颚长度增加（相应地，Dianous的下颚特征的共变量（COVs）比Stenus高得多），这可能是为了补偿其进入新的（与瀑布相关的）适应区域时失去了唇部捕食装置，而Stenus则保持了祖先状态或进化出了较短的下颚。

与OU模型最吻合的特征包括身体、触角和腿部长度以及跗节形态，这表明稳定选择推动物种向限制特征多样化的适应峰发展（Harmon等人，2010年）。Dianous和Stenus之间的触角长度和跗节形态显示出不同的趋势，而腿部长度在两组中都有所延长（参见图9B、在线图9D、E）。所有这些特征的较低系统发育κ值（参见图16）表明它们经历了多次向不同最优值的适应辐射（参见Kamilar & Cooper，2013年；Losos，2008年）。

**生态型的识别与命名以及系统发育约束和适应趋同的检测（目标4）**

**形态上的权衡**
眼睛大小（侧向突出度、表面积）与小眼密度（参见图10A）、经过大小调整的下颚长度、触角长度（参见图10B）和腿部长度之间存在四种形态上的权衡。眼睛表面积与小眼密度之间的权衡表明，像Dianous这样的甲虫通过增加小眼密度来补偿眼睛大小的减小。这可能使它们能够在下颚的近场范围内保持良好的分辨率（参见Zollikofer等人，1995年）。这一特征非常低的共变量（COVs）表明存在强烈的稳定选择压力（参见在线表1），这支持了这种功能约束的存在。然而，较小的小眼会降低对比敏感度，可能需要更明亮的栖息环境，这种情况可能发生在开阔的瀑布环境中。类似的关联之前也在步甲类甲虫中讨论过（Bauer & Kredler 1993年；Morwinsky & Bauer 1997年；Bauer等人，1998年）。

在Stenus中，小眼密度与经过大小调整的唇部长度之间的负相关（参见表2）表明，在视觉空间的近场区域主要需要较高的小眼密度，可能是为了支持用下颚而不是唇部进行捕食。实际上，Betz（1996年，1998年）发现，唇部较短的物种改进了它们的下颚捕食技术，使它们对大猎物的捕食依赖性降低。这种权衡突显了Stenus和Dianus中唇部和下颚捕食系统以及它们眼睛形态之间的紧密联系。此外，这一背景下还涉及其他权衡，包括（1）眼睛侧向突出度与下颚长度之间的权衡，（2）小眼密度与下颚力量比率之间的权衡，以及（3）唇部与下颚长度之间的权衡（参见表2）。

在步甲类甲虫中，也观察到了触角长度与眼睛大小之间的权衡（参见表2、图10B），其中较长的触角可能通过增强触觉、嗅觉和其他感官检测来补偿视觉能力的下降（Altner & Prillinger 1980年；Bauer等人，1998年；Morwinsky & Bauer 1997年）。最近在果蝇（例如Farnworth & Montgomery 2022年；Keesey等人，2019年）和热带ithomiine蝴蝶（Wainwright & Montgomery 2022年）的神经解剖学水平上也讨论了视觉与嗅觉之间的资源分配逆转。

最后，当一起分析Dianous和Stenus时，出现了眼睛大小与腿部长度之间的权衡，这反映了Dianous物种可能拥有较长的腿部以及较小的眼睛。

**生态型的识别**
我们的判别函数分析（参见在线图10）证实，Dianous不仅通过明显的唇部长度减少与Stenus区分开来，还通过其他特征如眼睛大小、跗节附肢毛的数量以及腿部和触角长度区分开来。然而，除了唇部长度外，这些变量的标准化判别系数较低（<0.3），表明Dianous和Stenus在这些特征上存在一定的重叠。值得注意的是，在我们的系统发育方差分析（ANOVA）中，触角和腿部长度没有显著差异。结合这些特征中缺乏系统发育信号以及我们的主成分分析（PCA）2的结果，这支持了这些特征是独立趋同进化的假设，以响应两组特定的栖息地需求。

**关于我们的微生境选择实验，Dianous甲虫表现出对裸露地面的强烈偏好，这与它们经常出现在瀑布环境的喷溅区岩石上是一致的。此外，我们的分析还证实了Stenus对垂直（植物）结构的偏好以及隐藏在石头和木头下的行为，这表明这两个分类群之间存在一定的生态位分化。**

**生态型的命名**
进行了主成分分析（PCAs）来研究Dianous和Stenus之间的形态差异，以及这些生态型与性能和生态特征之间的关系。这些分析突出了两组在形态空间、性能空间和生态空间中的重叠（表明趋同适应）和分离（表明系统发育约束或竞争排斥）。

**形态学**
**分析1 - Steninae亚科的形态空间重建（在83个物种中测量了六个特征）——生态位互补性的迹象**
我们的第一个PCA显示，Dianous和Stenus占据了不同的形态空间区域，在PC1上有重叠，但在PC2上有分化，反之亦然（参见图11A、B）。重叠区域位于两个PC轴的中间，而Dianous占据了极端位置（参见图11A），表明它们与Stenus区域有所分化。如果形态特征是生态资源利用的代理指标，那么这表明我们正在处理某种形式的生态位互补性（参见Schoener，1974年）。如果Dianous从Stenus谱系中分离出来（如当前的系统发育假说所建议的），那么Dianous的辐射可能受到了与Stenus的（潜在竞争性的）生物相互作用的影响。根据Losos（2009年）的框架，Steninae可能代表了一种适应辐射，在这种辐射中，Dianous经历了异地物种形成（可能是向瀑布栖息地），随后在与Stenus共存时进一步适应分化，这有助于Dianous在瀑布环境中的成功。Dianous的关键适应包括延长的触角和腿部、减小的眼睛大小以及跗节毛的形态（参见图11A），而在Stenus中，适应分化涉及跗节加宽和附肢毛数量的增加（参见图11A中的PC2），可能允许更好地利用垂直结构并扩大栖息地生态位宽度（参见图14B）。

图11A显示，中央形态空间包含规律分布的生态型，其中Stenus占据的空间比Dianous更多。然而，PC1的极左侧（特别是短触角、短腿部、大眼睛）主要由Steninae未探索，除了Stenus venator（图11A中的物种80），它的跗节特别细长且附肢毛较少。这个物种是否具有独特的生活方式尚不清楚。PC1的极右侧，结合高PC2负荷，也未被占据，因为我们没有发现具有高PC1负荷的Dianous物种，也没有Stenus典型的宽跗节和大量附肢毛。

图11A还表明Dianous和Stenus之间可能存在趋同进化。例如，（1）三个Dianous物种（物种5、7、19）沿着PC2向Stenus物种占据的区域分化，这些Stenus物种的跗节加宽；（2）Stenus geiseri（物种46）沿着PC1向Dianous的延长触角和腿部以及减少的侧向眼睛突出度区域扩展；（3）一些Stenus物种（特别是物种30、80）与具有细长跗节的Dianous物种有重叠。此外，图11B显示了Stenus和Dianus在腿部和触角长度方面的趋同模式。

**分析2 - 在研究的Steninae亚科中进行的形态空间重建（在58个物种中测量了13个特征）**
重复进行了PCA分析，考虑了只有58个物种可用的复眼和下颚特征（参见图11C）。这项分析证实，Dianous和Stenus主要通过唇部长度、眼睛大小、小眼密度和下颚形状区分开来，只有很小的重叠。Stenus在PC2上呈现出向更宽的跗节和更多附肢毛的趋势，但在Dianus中这一趋势不那么明显。最后，Dianous和Stenus的触角和腿部长度都出现了趋同增加，如PC3所示（参见表4）。

**分析3 - 仅针对研究的Stenus物种进行的形态空间重建**
这个PCA专注于Stenus物种本身，允许包括额外的特征，特别是与粘性副舌相关的特征。决定表型分化的主形态特征组（PCs 1–4）包括：（1）粘性副舌，（2）跗节宽度和附肢毛数量，（3）唇部长度和眼睛突出度，以及（4）触角和腿部长度（参见图11D、E）。虽然大多数物种表现出椭圆形的副舌，但圆锥形的副舌提供了更大的表面积和更多的粘性接触点，可能增加了附着力。然而，沉默形的副舌没有达到这一区域，可能是为了特定的捕食需求而进化出来的（参见图11D）。

跗节宽度和附肢毛数量形成了一个高度分化的复合体，在物种中均匀分布，具有重要的生态相关性（在本文中进一步讨论）。唇部长度与眼睛突出度相关，较长的唇部与更突出的眼睛相关。最后，物种沿着相关的触角和腿部长度连续分布，显示出较长的触角和腿部与较短的唇部和较小的眼睛相关。这与我们之前提出的权衡一致，即较低的视觉能力部分通过较长的触角得到补偿。偏离这一趋势的一组物种在这两个特征复合体上都具有高值（图11E的右上角），可能代表了特殊的生态型，如S. angusticollis和S. thanonensis，它们都是通过扫网在灌木丛中收集到的植被栖息者。这两个复合体都呈现低值的组合在图11E的左下角尚未观察到，因此可能被认为是不适应的。

**性能**
这项分析主要关注Dianous的性能，特别是经过大小调整的垂直跗节附着能力和捕食效率（参见图12）。
在光滑和粗糙表面上，跗节附着性能彼此相关，并且独立于跗节宽度，这突显了爪子曲率（可能还有腿部长度）对于Dianous在粗糙表面上攀爬的重要性。大多数物种表现出中等到低的附着能力，尽管有些物种在光滑和/或粗糙表面上表现优异，跗节附着可能有助于这些甲虫附着在瀑布暴露的表面上。在Dianous中，较强的跗节附着能力导致它们更喜欢裸露地面，而不是在石头/木头下休息（参见图13A、14C中的物种15：D. obliquenotatus，物种16：D. pseudacutus）。

对于小型和大型弹尾虫，捕食成功率与攻击距离成反比（参见图12），即攻击距离较长的物种捕食成功率较低。例如，在比较D. nitidicollis（物种14）、D. obliquenotatus（物种15）（来自Dianous II）与D. meo（物种11）和Stenus verticalis（物种81）（图12）时可以看出这一点。表现优异的Dianous I物种，如D. betzi（物种2）、D. niger（物种12）和S. amoenus（物种28），即使从较远的距离也能成功捕获小型弹尾虫，这解释了它们在图12A的PC2轴极端端缺失的原因。

**生态学**
沿微生境轴的明显分离（参见图13A中的PC1）表明，一些Dianous物种高度专门化于在裸露地面上奔跑，包括靠近流动水的岩石上。物种在生态空间中的广泛分布，反映了海拔和栖息地生态位宽度的多样性（参见图13B），支持了专性物种和广食性物种的共存，从而促进了Steninae的整体生态多样性（参见Betz等人，2020年）。

**形态性能与生态主成分之间的联系**
这项分析表明，在Steninae亚科中，利用垂直结构（主要是它们的自然栖息地中的植被）通过跗节加宽得到促进，导致具有更多附肢毛的亚双叶或双叶跗节，这些特征与扩大的栖息地生态位宽度相关（参见图14B）。在Stenus属中，这种适应性关系比在Dianous属中更为显著（参见图14B），表明Stenus通过进一步扩展其跗节的结构，从而增加了其跗节上附着力毛的数量，使其栖息地更倾向于陆地植物。这一发现与实验结果一致（Betz, 2002；本研究），实验结果将跗节宽度与附着力性能联系起来，并支持了Stenus属的双叶跗节是其进化过程中的关键创新这一观点（Betz et al., 2018）。实际上，在已描述的3000多种Stenus物种中，约有70%具有双叶跗节。在我们的微生境实验中，具有更强附着力能力的Dianous物种更倾向于在裸露的地面上活动，而不是躲在石头下（参见图14C），这表明它们已经适应了在岩石表面抵抗水花冲击的能力。

在捕捉大型、难以捕捉的弹尾虫时，Dianous物种需要在攻击前尽可能接近猎物（参见在线表格6）。具有较长触角和腿的物种特别成功（参见图14A），这表明除了视觉线索外，触角在探测猎物位置方面也起着关键作用。其他捕食性甲虫也有类似的发现（Gaenshirt et al., 2021; Stocker et al., 2022）。

**结论**
我们研究了涉及约80种属于巨型多态性步甲亚科Steninae的生态形态辐射现象，这些物种采集自泰国北部喜马拉雅山麓的两个相邻山脉。我们研究了亲缘关系密切的物种之间的细微微形态差异，并将其与它们的行为特征和栖息地利用模式联系起来。我们的研究结果支持这样一种假设：单系属Dianous较早地从Stenus谱系中分化出来，并在瀑布环境中经历了自己的进化路径。我们的目标是评估这种新的生态机会如何使Dianous在形态上多样化，尽管它们可能与Stenus在同一山区共存。我们发现Dianous的唇部长度存在明显的形态差异，其唇部长度似乎迅速缩短，这可能与唇部捕猎功能的二次丧失有关。同时，下颚形态和功能的改变可能提高了捕捉难以捕捉的弹尾虫的效率。Dianous的其他衍生特征包括：（1）二次丧失了对地面碎屑的利用能力；（2）跗节上附着力毛类型的进化及其数量的减少；（3）眼睛大小的减小；（4）腿和触角的延长。

相比之下，Stenus演化出了更宽的跗节和更多的附着力毛，这些是适应垂直附着和扩展植被生态位的关键特征。尽管Stenus和Dianous在形态空间上存在一定的重叠，但我们的分析揭示了它们之间的生态位互补性——Dianous专门适应瀑布栖息地，而Stenus则适应植被环境。这种互补性还体现在栖息地和海拔生态位宽度的差异上，这一点通过系统发育信号和特征分化分析得到了进一步证实。这些发现与适应性辐射理论相符，即由环境变化和种间竞争驱动的差异性自然选择促进了物种形成（Schluter, 2000）。关键特征的进化可变性——包括体型、腿和触角长度、跗节形态、海拔生态位宽度以及粘附结构的形式和大小——似乎促进了Steninae内部的适应性多样化，这种多样化可能还受到功能权衡的影响。

在印度支那半岛和南喜马拉雅地区（Dianous物种多样性的中心）进行更多的比较研究（Puthz, 2000; Shi & Zhou, 2011）对于完善和扩展我们的结论至关重要。