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牛背梁自然保护区地面昆虫多样性研究

发布时间:2013-12-2 17:33:57  浏览次数:

牛背梁自然保护区地面昆虫多样性研究
麻应太,李春宁,崔俊,苏建明,张正青,于占成,李孟楼
 
开展昆虫类群生物多样性研究,对于探索保护区森林虫害的分布及可持续控制、资源昆虫的保护和利用有着重要意义。牛背梁国家级自然保护区位于秦岭东段,横跨秦岭主脊南北坡,是西安市和陕南地区的重要水源涵养地,也是全国南北气候的分界线,具有丰富的动植物资源。在动物地理区划上,保护区地处古北界黄土高原亚区和东洋界西部山地高原亚区交汇地带,区系成分复杂,具有明显的过渡性,南坡以东洋界动物区系成分为主,北坡以古北界动物区系成分为主,又各兼有广布种。截至目前,对牛背梁保护区内的昆虫多样性调查甚少,仅对危害较重的害虫小蠹类进行过调查和研究,与其他生物类群或其他地区昆虫类群的研究相比明显不足。因此,完成不同海拔和不同坡向的昆虫多样性调查,阐明保护区内昆虫多样性随海拔和坡向的演替关系,将为长期监测牛背梁保护区生物多样性打下基础,也将对该地区整体生物多样性研究的深入开展产生一定的影响,同时,也为陕西乃至全国物种多样性的研究提供重要数据。
 
材料与方法
1.1  保护区概况
牛背梁国家级自然保护区位于秦岭山脉和我国南北气候分界线的东段(108º45´~109º03´E,33º47´~33º55´N),海拔1 000~2 802 m,总面积16 418 hm2,是我国唯一以国家I级保护动物羚牛及其栖息地为主要保护对象的野生动物类型自然保护区。区内年均气温12.7℃,年均降水量756.9 mm。保护区内土壤自上而下有亚高山草甸森林土、山地暗棕壤、山地棕壤、山地黄棕壤。植被垂直带谱明显,海拔1 000~1 300 m为低山落叶阔叶林带,海拔1 300~2 200 m为针阔混交林带,海拔2 200~2 600 m为中山落叶阔叶小叶林带,海拔2 600~2 802 m为亚高山针叶林带。保护区内复杂多变的地形和植被孕育了丰富的生物资源,并为昆虫的敷衍提供了很好的条件。
1.2 调查方法
调查时间为2010年7~8月,在牛背梁自然保护区选取样地、设置调查点进行调查。
1.2.1 样地的选取
根据牛背梁自然保护区的地形,每隔约200 m海拔高度设立1个调查样地,从海拔1 000~2 802 m共设11个调查样地,即南坡的广货街北1 200 m、大坪1 500 m、干沟1 790 m,北坡的卧龙山庄1420 m、鸡窝子1 610 m、1 840 m、光头山的1 990、2 260、2 450、2 630和2 770 m。
1.2.2  巴氏罐
地面昆虫的采集使用巴氏罐法,即用高9.0 cm、口径7.5 cm的塑料杯作为诱罐,在杯壁上方1/4处打一小孔,以免由于雨水过多使标本流失。引诱剂为醋∶白糖∶酒精∶水=2∶1∶1∶20。
1.2.3 标本的收集和鉴定
每个样地设置30个巴氏罐诱杯(共设置330个),诱集3 d后收杯,将所诱集到的昆虫收集于纸袋中并编号,编号方式为“海拔-地点-纸袋号”。标本带回实验室后,鉴别出各种类,并进行编号,即种-1、种-2,……;然后再对其他各标本袋中相同种类的标本数量进行统计。
1.3 数据分析
多样性分析采用4个指数:
Margalef物种丰富度指数:dMa=(S-1)/lnN   ……………………(1)
式中:S为物种数,N为所有物种的个体数之和。
Shannon-Wiener多样性指数:H´=-  ……………………(2)
式中:Pi为第i个种的个体数占总群落总个体的比率Pi=Ni/N
Simpson优势度指数:D=1-           ……………………(3)
Pielou均匀度指数:Jsw= H´/lnS             ……………………(4)
式中:S为昆虫种数,H´为Shannon-Wiener指数。
 
结果与分析
2.1 地面各昆虫类群的组成
共采集地面昆虫标本11 674号,隶属11个目、55个科,209个种(表1)。在所收集的55个科中,双翅目占29.09%、鞘翅目占25.45%、膜翅目和半翅目各占10.9%。在209个种当中,鞘翅目占36.36%,双翅目占28.23%,膜翅目占15.31%。在11 674头个体中,膜翅目昆虫占60.15%,双翅目占29.93%,鞘翅目占7.6%,其他目的昆虫总数仅占2.32%。虽然膜翅目昆虫总量大,但却只有6个科和32个种;鞘翅目个体数量虽占7.6%,却有14个科和76个种。
 
牛背梁自然保护区巴氏罐法诱集的地面各昆虫类群的组成
Table 1 The group composition of insects collected by Rap trap method in Niubeiliang Nature Reserve
个体数
数量
比率/%
数量
比率/%
数量
比率/%
半翅目
6
10.91
10
4.78
105
0.90
长翅目
1
1.82
3
1.44
35
0.30
蜚蠊目
1
1.82
2
0.96
4
0.03
革翅目
1
1.82
1
0.48
18
0.15
鳞翅目
2
3.64
3
1.44
13
0.11
脉翅目
1
1.82
2
0.96
13
0.11
膜翅目
6
10.91
32
15.31
7022
60.15
鞘翅目
14
25.45
76
36.36
892
7.64
双翅目
16
29.09
59
28.23
3494
29.93
同翅目
4
7.27
12
5.74
28
0.24
直翅目
3
5.45
9
4.31
50
0.43
合计
55
100.00
209
100.00
11674
100.00
2.2 地面昆虫类群的丰富度分析
科级类群的物种丰富度。根据Margalef的物种丰富度指数(dMa)计算55个科昆虫的物种丰富度,如表2、表3、表4。结果显示,物种数较多的科为蚁科、隐翅甲科和步甲科等,其物种丰富度也较大。
2.2.1 物种丰富度与海拔的关系
部分地面昆虫科级的物种丰富度指数与海拔有一定的关系。在1 200~1 990 m较低海拔的南坡和北坡优势科为蚁科、隐翅甲科和步甲科,1 990~2 770 m较高海拔的光头山优势科为步甲科、隐翅甲科和寄蝇科。其中,步甲科和寄蝇科的物种丰富度指数随着海拔的上升而呈增大的趋势,1 990~2 770 m的高海拔地区如光头山的步甲科物种丰富度指数明显高于1 200~1 990 m低海拔地区。与上述两科不同的是,蚁科的物种丰富度指数随着海拔的递增呈现出了递减的趋势,1 200~1 990 m低海拔地区的物种丰富度指数明显大于1 990~2 770 m高海拔地区。另外,半翅目中的蝽科、红蝽科、花蝽科、姬蝽科、盲蝽科等在低海拔的南坡和北坡均有分布,但在1 990~2 770 m光头山却只有长蝽科(表2~表4),说明半翅目的物种分布有一定的海拔差异性。
 
牛背梁自然保护区南坡地面各科昆虫的丰富度指数
Table 2 The richness index of insect in each family in south slope of Niubeiliang Nature Reserve
海拔1200 m
海拔1500 m
海拔1790 m
种数
个体数
dMa
种数
个体数
dMa
种数
个体数
dMa
半翅目
 
 
 
 
 
长翅目
蜚蠊目
革翅目
鳞翅目
膜翅目
 
 
鞘翅目
 
 
 
 
 
 
 
双翅目
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
同翅目
 
 
直翅目
 
 
 
红蝽科
花蝽科
姬蝽科
盲蝽科
长蝽科
蝎蛉科
姬蠊科
球螋科
夜蛾科
姬蜂科
小蜂科
 
步甲科
粪蜣科
叩甲科
露尾甲科
泥甲科
象甲科
叶甲科
隐翅甲科
大蚊科
粪蝇科
蒿蝇科
花蝇科
寄蝇科
杆蝇科
丽蝇科
麻蝇科
 
食蚜蝇科
 
舞虻科
蕈蚋科
 
沫蝉科
 
叶蝉科
菱蝗科
沙螽科
蟋蟀科
0
1
0
0
0
2
0
1
0
0
0
0
12
4
1
0
1
1
1
1
1
0
0
4
1
1
3
2
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
1
4
0
1
0
0
0
18
0
1
0
0
0
0
3305
4
1
0
1
1
1
1
9
0
0
101
6
1
5
5
17
0
0
0
0
2
0
1
3
0
1
1
5
-
0
-
-
-
0.12
-
0
-
-
-
-
1.35
0.37
0
-
0
0
0
0
0
-
-
0.37
0
0
0.25
0.12
0
-
-
-
-
0
-
0
0
-
0
0
0.37
1
0
1
0
0
1
2
0
0
1
1
1
11
1
0
0
1
0
1
0
4
0
0
3
2
2
2
0
1
0
0
0
2
1
0
1
0
1
1
1
0
1
0
3
0
0
1
2
0
0
1
1
3
649
2
0
0
1
0
2
0
28
0
0
4
251
3
22
0
15
0
0
0
6
1
0
1
0
1
2
1
0
0
-
0
-
-
0
0.14
-
-
0
0
0
1.45
0
-
-
0
-
0
-
0.43
-
-
0.29
0.14
0.14
0.14
-
0
-
-
-
0.14
0
-
0
-
0
0
0
-
0
0
1
1
1
0
2
0
1
1
2
0
12
4
0
2
0
1
1
0
5
1
2
2
2
8
3
1
2
1
1
1
3
0
2
0
0
2
1
1
1
0
0
1
1
1
0
2
0
1
2
2
0
1110
13
0
84
0
2
1
0
10
1
6
3
106
19
39
2
2
3
1
1
4
0
2
0
0
3
13
3
2
-
-
0
0
0
-
0.14
-
0
0
0.14
-
1.51
0.41
-
0.14
-
0
0
-
0.55
0
0.14
0.14
0.14
0.96
0.28
0
0.14
0
0
0
0.28
-
0.14
-
-
0.14
0
0
0
2.2.2 物种丰富度与坡向的关系
    部分地面昆虫类群的物种丰富度在坡向间具有显著的差异。如隐翅甲科在北坡的物种丰富度指数要明显高于南坡,蒿蝇科和杆蝇科的物种丰富度指数则是南坡明显高于北坡,花蝽科、菱蝗科等多见于南坡;而叶蜂科、瓢蜡蝉科等多见于北坡,由于这两类昆虫成虫主要发生于6月,其次是8月(表2~表4),所以这一差异也可能是调查季节所致。
 
牛背梁自然保护区北坡地面昆虫各科的丰富度指数
Table 3 The richness index of insect in each family in north slope of Niubeiliang Nature Reserve
海拔1200 m
海拔1500 m
海拔1790 m
种数
个体数
dMa
种数
个体数
dMa
种数
个体数
dMa
半翅目
 
 
 
长翅目
蜚蠊目
革翅目
鳞翅目
膜翅目
 
 
 
鞘翅目
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
双翅目
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
同翅目
 
 
直翅目
 
 
姬蝽科
盲蝽科
长蝽科
蝎蛉科
姬蠊科
球螋科
夜蛾科
 
小蜂科
叶蜂科
 
步甲科
粪蜣科
虎甲科
金龟甲科
叩甲科
露尾甲科
埋葬甲科
泥甲科
象甲科
叶甲科
隐翅甲科
大蚊科
粪蝇科
蒿蝇科
花蝇科
寄蝇科
杆蝇科
丽蝇科
麻蝇科
食蚜蝇科
舞虻科
蕈蚋科
瓢蜡蝉科
 
叶蝉科
沙螽科
蟋蟀科
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
13
4
0
0
0
0
2
1
0
3
0
7
0
2
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
2
1
1
0
1
1
0
0
2
0
1
0
0
1
611
9
0
0
0
0
2
3
0
3
0
11
0
2
1
54
1
1
5
3
0
0
0
0
0
7
1
16
-
0
0
-
-
0
-
0
-
-
0
1.82
0.45
-
-
-
-
0.15
0
-
0.3
-
0.91
-
0.15
0
0
0
0
0
0
-
-
-
-
-
0.15
0
0
2
1
0
0
2
0
0
1
1
1
0
13
5
0
1
0
1
2
1
1
0
1
11
0
0
0
1
3
1
0
1
0
4
0
0
1
2
0
0
2
1
0
0
2
0
0
4
1
1
0
168
12
0
2
0
1
5
2
1
0
2
16
0
0
0
98
3
2
0
12
0
4
0
0
2
2
0
0
0.17
0
-
-
0.17
-
-
0
0
0
-
2.06
0.69
-
0
-
0
0.17
0
0
-
0
1.71
-
-
-
0
0.34
0
-
0
-
0.51
-
-
0
0.17
-
-
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
0
13
4
1
1
1
0
0
1
0
0
3
6
1
0
2
2
5
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
1
1
0
9
0
0
1
0
342
8
3
1
1
0
0
4
0
0
3
7
1
0
3
35
6
8
2
3
1
1
1
1
1
0
0
0
-
-
-
0
0
-
0
-
-
0
-
1.97
0.49
0
0
0
-
-
0
-
-
0.33
0.82
0
-
0.16
0.16
0.66
0
0
0
0
0
0
0
0
-
-
-
2.3 地面昆虫类群的多样性分布趋势
    据表5可知,保护区内地面昆虫的Margalef的物种丰富度指数平均为5.9214,Shannon-Wiener多样性指数平均为2.5306,昆虫Simpson物种优势度指数平均为0.8188,Pielou均匀度指数平均为0.6278,说明保护区内物种较为丰富,优势目为膜翅目、双翅目和鞘翅目。
 
牛背梁自然保护区光头山地面昆虫各科的物种丰富度指数
Table 4 The species richness index of insect in each family in Guangtoushan Mountain
海拔1990 m
海拔2260 m
海拔2450 m
海拔2630 m
海拔2770 m
种数
个体数
dMa
种数
个体数
dMa
种数
个体数
dMa
种数
个体数
dMa
种数
个体数
dMa
半翅目
长翅目
蜚蠊目
革翅目
鳞翅目
 
脉翅目
膜翅目
 
 
 
 
鞘翅目
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
双翅目
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
同翅目
 
直翅目
长蝽科
蝎蛉科
姬蠊科
球螋科
眼蝶科
夜蛾科
粉蛉科
姬蜂科
茧蜂科
小蜂科
 
蛛蜂科
步甲科
粪蜣科
虎甲科
金龟甲科
叩甲科
露尾甲科
埋葬甲科
泥甲科
瓢虫科
象甲科
薪甲科
阎甲科
叶甲科
隐翅甲科
大蚊科
粪蝇科
蒿蝇科
花蝇科
寄蝇科
杆蝇科
丽蝇科
麻蝇科
 
食蚜蝇科
 
舞虻科
朽虻科
摇蚊科
 
 
叶蝉科
沙螽科
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
3
0
11
0
1
0
1
2
0
1
0
0
0
1
0
11
1
3
3
2
9
2
1
1
1
0
2
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
150
0
110
0
1
0
1
3
0
1
0
0
0
1
0
49
5
17
28
148
280
32
15
12
7
0
81
4
0
0
2
0
0
0
0
-
-
-
-
-
-
0
-
-
0.29
-
1.46
-
0
-
0
0.15
-
0
-
-
-
0
-
1.46
0
0.29
0.29
0.15
1.17
0.15
0
0
0
-
0.15
0
-
-
0
-
-
-
0
0
0
0
0
1
0
1
2
1
5
0
9
0
1
0
1
3
2
0
0
1
0
0
0
6
1
2
5
2
10
1
1
1
0
1
1
1
1
1
2
1
2
0
0
0
0
0
0
2
0
3
2
1
194
0
62
0
2
0
2
6
3
0
0
11
0
0
0
49
1
16
26
303
91
2
3
17
0
1
4
4
2
1
8
1
2
0
-
-
-
-
-
0
-
0
0.15
0
0.6
-
1.19
-
0
-
0
0.3
0.15
-
-
0
-
-
-
0.75
0
0.15
0.6
0.15
1.34
0
0
0
-
0
0
0
0
0
0.15
0
0.15
-
1
2
0
1
1
1
0
0
1
0
8
0
6
1
0
0
2
1
1
1
0
0
1
0
1
5
3
3
3
2
14
1
3
1
0
0
2
3
0
0
1
0
1
2
1
27
0
8
1
2
0
0
1
0
184
0
30
2
0
0
13
3
5
2
0
0
4
0
1
33
26
34
44
515
165
35
118
11
0
0
66
9
0
0
3
0
1
2
0
0.14
-
0
0
0
-
-
0
-
0.97
-
0.69
0
-
-
0.14
0
0
0
-
-
0
-
0
0.56
0.28
0.28
0.28
0.14
1.8
0
0.28
0
-
-
0.14
0.28
-
-
0
-
0
0.14
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5
0
12
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
6
0
3
4
1
6
2
1
1
0
0
1
2
0
0
2
1
1
1
72
0
0
0
0
0
0
0
0
0
274
0
104
0
0
0
0
2
0
0
0
1
0
0
0
11
0
45
90
65
20
26
1
6
0
0
1
3
0
0
29
1
1
3
0
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0.6
-
1.66
-
-
-
-
0
-
-
-
0
-
-
-
0.75
-
0.3
0.45
0
0.75
0.15
0
0
-
-
0
0.15
-
-
0.15
0
0
0
0
1
1
0
0
0
2
0
1
0
2
1
11
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
4
0
2
5
2
10
2
1
1
0
0
2
2
1
1
2
0
0
0
0
1
1
0
0
0
13
0
2
0
14
1
110
0
0
3
0
0
0
0
2
3
0
0
0
5
0
23
64
32
24
11
2
3
0
0
4
4
15
2
13
0
0
0
-
0
0
-
-
-
0.17
-
0
-
0.17
0
1.71
-
-
0
-
-
-
-
0
0
-
-
-
0.51
-
0.17
0.68
0.17
1.53
0.17
0
0
-
-
0.17
0.17
0
0
0.17
-
-
-
昆虫多样性与海拔的关系分析(表5)可知,高海拔区的光头山地面昆虫多样性指数平均为3.0414,明显高于低海拔区的南坡和北坡(1.7906、2.4192);随海拔的升高,保护区内的物种丰富度指数dMa也呈现递增的趋势,但在海拔最高处则有所降低(图1)。
由图2、3可知,保护区内优势目物种的分布也与海拔有一定关系,如,鞘翅目和双翅目的数量在1 990~2 770 m高海拔的分布明显高于1 200~1 990 m低海拔区,膜翅目及其蚁科昆虫随海拔升高物种数减少(因蚁科数量巨大、且在较低海拔区分布多,故未纳入图3中)。这种变化趋势在一定程度上也与以罐诱为主的标本采集方法有关系。
 
牛背梁自然保护区光头山地区各海拔地面昆虫物种丰富度指数
Fig.1 The richness index of insect of different altitude areas of Guangtoushan Mountain
 
牛背梁自然保护区不同海拔区地面昆虫的多样性指数
Table 5 The diversity index of insect communities of different altitude areas of Niubeiliang Nature Reserve
坡向
海拔/m
目数
科数
种数
个体总数
dMa
H′
D
JSW
 
 
 
 
 
 
光头山
 
 
 
 
 
1200
1500
1790
1420
1610
1840
1990
2260
2450
2630
2770
 
7
8
9
8
7
7
4
5
9
6
6
11
23
23
27
21
22
24
21
28
28
19
23
55
47
44
67
47
57
52
60
66
73
52
56
209
3491
1001
1438
736
343
444
949
819
1346
755
349
11674
4.9118
4.5915
7.0474
4.9118
5.9796
5.4457
6.3000
6.9406
7.6881
5.4457
5.8729
5.9214
1.4907
2.0575
1.8235
2.0891
2.6223
2.5462
3.2090
2.7511
2.9806
2.9225
3.3437
2.5306
0.6008
0.8016
0.6325
0.7639
0.8479
0.8469
0.9376
0.8506
0.8669
0.9164
0.9412
0.8188
0.3872
0.5437
0.4337
0.5426
0.6486
0.6444
0.7838
0.6567
0.6947
0.7396
0.8306
0.6278
昆虫多样性与坡向的关系分析由表5可知,低海拔的南坡与北坡昆虫均匀度指数均低于高海拔的光头山地区JSW南坡=0.4549、JSW北坡= 0.6119、JSW光头山=0.7411),说明保护区内海拔范围、坡向的不同昆虫优势物种的种类和数量、物种多样性有明显的差距,这可能与南坡北坡小气候以及植被的不同有关。优势目昆虫的种类和数量分布也有一定的坡向性特征(图2),鞘翅目在北坡种类较为丰富、双翅目在南坡种类较为丰富,而北坡优势目的昆虫总数量均高于南坡(图3)。
 
结论与讨论
牛背梁自然保护区地面昆虫以膜翅目、双翅目和鞘翅目昆虫数量较大,这与罐诱法的特点密切相关,因引诱剂中含有糖、醋和酒精等成分,极易引来数量丰富的蚂蚁、蝇类和甲虫。另外,鞘翅目昆虫的个体数量虽少于膜翅目和双翅目,但种类却相对丰富,有14个科和76个种。
 
各优势目昆虫种类的分布       除蚁科外各优势目昆虫数量的分布
Fig.2 The distributin of insect species           Fig.3 The distributin of insect numbers
of dominant orders                    of dominant orders without Formicidae
 
    保护区优势昆虫类群的丰富度和多样性指数随海拔、坡向表现出的差异,一方面可能与以罐诱为主的采集方法有关,另一方面也可能与不同海拔区的植被以及小气候的差异有关系,也可能与南坡以东洋界、北坡以古北界动物成分为主有关。
    多样性指数、优势指数及均匀度指数综合分析表明,随海拔的上升,物种多样性也呈现递增的趋势,这可能因保护区内土壤、植被、小生境的垂直分布不同,进而影响了昆虫群落的自然分布;也可能是人为因素对生态系统的影响所致,例如,低海拔地区分布较多的农田及居民区,人为对环境的干扰因素多,使得昆虫和其他物种的生境受到了较大影响。牛背梁自然保护区地处全国南北气候分界线,在动物地理区划上属于古北界黄土高原亚区和东洋界西部山地高原亚区交汇地带,昆虫区系复杂,南北坡昆虫种类及数量分布的差异仍需进一步进行调查和研究。(科研科等)

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