朱曉俊,錢宏革,白曉拴
(1.內(nèi)蒙古師范大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010022;2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖南 長沙 410000)
據(jù)估算,昆蟲種類約占整個地球生物總量的65%[1],因此昆蟲在生物多樣性中起著重要作用,但在保護(hù)生物多樣性方面并未得到應(yīng)有的重視[2]。昆蟲對于生境變化高度敏感,目前較多類群已經(jīng)可以作為環(huán)境評估和生物多樣性變化的指示種[3-4],對體現(xiàn)生物多樣性、維持生態(tài)平衡、反映自然環(huán)境變化都具有重要價值[5]。
近年來,關(guān)于江蘇省昆蟲物種的多樣性監(jiān)測及區(qū)系組成分析已有報道。程攻等[6]調(diào)查了江蘇省鹽城市大豐區(qū)昆蟲本底資源情況。陳志德等[7]分析了泰興地區(qū)花生田的昆蟲類群和群落結(jié)構(gòu),為花生病蟲害的防治和如何合理用藥提供指導(dǎo)依據(jù)。郭建波等[8]研究和探討了江蘇省沿江地區(qū)5 種出口產(chǎn)品倉儲昆蟲群落的數(shù)量特征,為出口檢疫提供技術(shù)支持。虞蔚巖等[9-10]、任利芬等[11]、王晨曦等[12]對江蘇省內(nèi)、南京市、徐州市及連云港云臺山地區(qū)的蜻蜓資源進(jìn)行了調(diào)查,并且分析了蜻蜓目昆蟲的多樣性和區(qū)系組成。路亞北和萬永紅[13]對常州市地區(qū)蝶類資源進(jìn)行了調(diào)查及區(qū)系研究。本文對泰州市姜堰區(qū)進(jìn)行了昆蟲多樣性調(diào)查及區(qū)系分析,明確了該地區(qū)昆蟲資源及區(qū)系分布的基本情況。調(diào)查結(jié)果可為姜堰區(qū)生物多樣性的監(jiān)測、生態(tài)保護(hù)和功能評價提供一定的科學(xué)依據(jù)。
姜堰區(qū)位于江蘇省中部(32°30′N,120°09′E),地跨長江三角洲和里下河平原,東與海安縣相鄰,南與泰興市相接,西與泰州市的海陵區(qū)及高港區(qū)相連,北與興化市及東臺市相毗。姜堰區(qū)的總面積約858.3 km2,約占江蘇省總面積的0.80%,其中水域面積175.8 km2,約占全區(qū)總面積的20.48%,農(nóng)田耕地面積約占全區(qū)總面積的57%,林地面積約占全區(qū)總面積的1.31%,園地面積約占全區(qū)面積的0.71%,建設(shè)用地(城鄉(xiāng)建設(shè)用地、交通水利設(shè)施用地和其他建設(shè)用地)約占全區(qū)面積的17.50%。姜堰區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,季風(fēng)環(huán)流氣候影響顯著,四季分明,冬夏季較長,春秋季較短。姜堰區(qū)的常年平均氣溫為14.5 ℃;年平均積溫為5 365.6 ℃;年平均降水量為991.7 mm。全年氣候溫暖,光照充足,雨水充沛,農(nóng)業(yè)氣候條件優(yōu)越[14]。
本次調(diào)查共進(jìn)行了三次昆蟲采集,分別于2018 年7 月20 日至7 月27 日,2018 年8 月23 日至8 月28 日和2019 年4 月12 日至4 月17 日。在江蘇省泰州市姜堰區(qū)布設(shè)調(diào)查樣線,每條樣線的長度均為2 km,并采用震落法、掃網(wǎng)捕捉法和燈誘法采集昆蟲。具體樣線信息見圖1。
圖1 姜堰區(qū)昆蟲調(diào)查樣線信息Fig.1 Information of the insects in survey line in Jiangyan district
將采集到的鱗翅目昆蟲放入三角袋中保存,其它種類的昆蟲標(biāo)本放入無水乙醇中保存,記錄采集基本信息,然后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分類鑒定。參照彩萬志《中國昆蟲圖鑒》[15]、張巍巍《中國昆蟲生態(tài)大圖鑒》[16]、李湘濤《昆蟲博物館》[17]、虞國躍與《王家園昆蟲》[18]等,記錄昆蟲數(shù)量并將部分標(biāo)本制成針插標(biāo)本進(jìn)行保存。
在數(shù)據(jù)分析時,對標(biāo)本數(shù)量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。物種多樣性分析采用Shannon‐Wiener 多樣性指數(shù)[19-20],即均勻度分析采用Pielou 指數(shù),即J=H′/lnS;豐富度分析采用Margalef 指數(shù),即dM=(S-1)/lnN;優(yōu)勢度分析采用Berger‐Parker 指數(shù),即D=Nmax/Nt。
在以上各個公式中,S代表群落中物種數(shù),N代表觀察到的個體總數(shù),pi代表第i個類群的個體數(shù)占群落總個體數(shù)的比率,Nmax代表優(yōu)勢種的種群數(shù)量,Nt代表物種的種群數(shù)量[21-23]。
各類群優(yōu)勢性狀根據(jù)Berger‐Parker 指數(shù)劃分,劃分標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)正態(tài)分布原則確定。本文采用的具體標(biāo)準(zhǔn)為:當(dāng)D≥0.1,為優(yōu)勢類群;當(dāng)0.05≤D<0.1,為豐盛類群;當(dāng)0.01≤D<0.5,為常見類群;當(dāng)0.001≤D<0.01,為偶見類群;當(dāng)D<0.001,為稀少種或罕見種[24-25]。
根據(jù)申效誠的《中國昆蟲地理》進(jìn)行中國動物地理區(qū)系劃分[21],將分布于2 個或2 個以上地理區(qū)的各類區(qū)系統(tǒng)稱為“跨區(qū)區(qū)系型”,其中含特定地理區(qū)的各式跨區(qū)區(qū)系型種數(shù)的總和為復(fù)計種數(shù)[27-28]。
經(jīng)過鑒定和數(shù)量統(tǒng)計,共采集昆蟲標(biāo)本3 626 號192 種,隸屬于11 目96 科168 屬。具體分布見表1。
表1 姜堰區(qū)昆蟲群落組成Tab.1 Composition of the insect community in Jiangyan district
根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析,如圖2顯示,泰州市姜堰區(qū)鞘翅目(Coleoptera)昆蟲多樣性指數(shù)最高(2.531),其次是半翅目(Hemiptera)(2.414)、雙 翅 目(Diptera)(2.208)、直 翅 目(Orthoptera)(1.817);纓 翅 目(Thysanoptera) 和 螳 螂 目(Mantodea)最低(0)。鱗翅目(Lepidoptera)優(yōu)勢度指數(shù)最高(0.204),其 次 是 雙 翅 目(0.233)、半翅目(0.204)、鞘翅目(0.110);蜚蠊目(Blattodea)和螳螂目優(yōu)勢度指數(shù)最低(0.001)。半翅目豐富度指數(shù)最高,為3.027,其次是鞘翅目(2.837)、膜翅目(Hymenoptera)(2.392)、雙翅目(1.929);纓翅目和螳螂目最低(0)。纓翅目和螳螂目均勻度指數(shù)最高(1.000);其次是蜻蜓目(Odonata)(0.961)、蜚蠊目(0.918)、鞘翅目(0.876)、雙翅目(0.837)。
圖2 姜堰區(qū)昆蟲群落多樣性特征分析Fig.2 Analysis of insect community diversity from Jiangyan district
根據(jù)Berger‐Parker 指數(shù)分析可得,姜堰區(qū)粉蝶科(Pieridae)昆蟲為優(yōu)勢類群,占姜堰區(qū)昆蟲總個體數(shù)的11.89%;而麗蠅科(Calliphoridae)和緣蝽科(Coreidae)為豐盛類群,分別占姜堰區(qū)昆蟲總個體數(shù)的5.35%和5.10%;其他常見類群計有26 科;優(yōu)勢類群、豐盛類群和常見類群占到姜堰區(qū)昆蟲總個體數(shù)的77.71%,偶見種和罕見種占22.29%。在姜堰區(qū)的昆蟲監(jiān)測中,不能忽視小目、小科的作用,單科單種的昆蟲可以代表區(qū)系地理的稀缺性,這些昆蟲的存在增加了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性與穩(wěn)定性,同時也保存了更多昆蟲的生物及基因資源[28]。
根據(jù)姜堰區(qū)調(diào)查采集昆蟲的分布記錄統(tǒng)計,在中國動物地理區(qū)劃中共有8 類32 式區(qū)系型,其中包括4 個雙區(qū)型,4 個三區(qū)型,5 個四區(qū)型,5 個五區(qū)型,4 個六區(qū)型,5 個七區(qū)型,4 個八區(qū)型和1 個全國分布型(表2)。其中全國分布型種類最多,有50 種,占26.04%;其次為“江淮區(qū)+東北區(qū)+華北區(qū)+青藏區(qū)+華中區(qū)+西南區(qū)+華東區(qū)+華南區(qū)”型,有39 種,占20.31%。
表2 在中國動物地理區(qū)劃中各種分布型的種數(shù)和比例Tab.2 Number and percentage of the distribution patterns in zoogeographical regions of China
為進(jìn)一步研究姜堰區(qū)昆蟲與中國動物地理區(qū)之間的關(guān)系,對姜堰區(qū)昆蟲進(jìn)行含特定地理區(qū)的跨區(qū)分布型的復(fù)計統(tǒng)計(圖3)。復(fù)計率由高到低依次是:含華東昆蟲區(qū)的跨區(qū)分布型有26 式185 種(96.35%),含華中昆蟲區(qū)的跨區(qū)分布型有23 式183 種(95.31%),含華北昆蟲區(qū)的跨區(qū)分布型22 式170 種(88.54%),含華南昆蟲區(qū)的跨區(qū)分布型有18 式169 種(88.02%),含西南昆蟲區(qū)的跨區(qū)分布型有14 式158 種(82.29%),含東北昆蟲區(qū)的跨區(qū)分布型有15 式146 種(76.04%),含青藏昆蟲區(qū)的跨區(qū)分布型有8 式106 種(55.21%),含西北昆蟲區(qū)的跨區(qū)分布型有7 式71 種(36.98%)。說明該地區(qū)昆蟲與華東昆蟲區(qū)、華中昆蟲區(qū)聯(lián)系極為密切。
圖3 在中國動物地理區(qū)劃中含特定地理區(qū)的跨區(qū)分布型的復(fù)計比較Fig.3 Accumulated percentage of the distribution patterns with special region in zoogeographical regions of China
此次姜堰區(qū)昆蟲多樣性調(diào)查,共采集昆蟲標(biāo)本3 626 號,基于形態(tài)特征鑒定出192 種。通過對姜堰區(qū)昆蟲的分析可得,鞘翅目昆蟲群落最穩(wěn)定,種群間聯(lián)系最緊密且多樣性最高;鱗翅目優(yōu)勢度指數(shù)最高,不同種類生物數(shù)量分布越不均勻;半翅目豐富度指數(shù)最高,半翅目物種數(shù)目的最多,種類也最為豐富;纓翅目和螳螂目均勻度指數(shù)最高,這兩個目的各物種個體數(shù)最接近。粉蝶科昆蟲為優(yōu)勢類群,麗蠅科和緣蝽科為豐盛類群,其他常見類群計有26 科;優(yōu)勢類群、豐盛類群和常見類群占到姜堰區(qū)昆蟲總個體數(shù)的77.71%。本次調(diào)查可為姜堰區(qū)生物多樣性的監(jiān)測、生態(tài)保護(hù)和功能評價提供一定的科學(xué)依據(jù)。
在中國動物地理區(qū)劃中,泰州市屬于江淮昆蟲區(qū),其與華東昆蟲區(qū)、華中昆蟲區(qū)、華北昆蟲區(qū)和華南昆蟲區(qū)4 區(qū)相互關(guān)系較為密切;昆蟲地理分布型以全國分布型種類最多,無明顯的特有分布型,表現(xiàn)出多區(qū)向此區(qū)滲透的特點(diǎn);而且在32 種分布型中,26 種分布型均包含華東昆蟲區(qū),表明華東昆蟲區(qū)向該區(qū)的滲透更為明顯。在古地質(zhì)運(yùn)動的過程中,隨著青藏高原的隆起,東部地區(qū)生物適宜性增加[21],昆蟲區(qū)系構(gòu)成趨于復(fù)雜,廣布種數(shù)量增多[22]。
昆蟲是組成自然景觀的成員之一,它與區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、農(nóng)業(yè)豐收及人畜健康有著極為密切的關(guān)系。昆蟲多樣性在一定程度上反映著當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的好壞,而且昆蟲生物多樣性的保護(hù)對于維持農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定及防止病蟲害的爆發(fā)有極為重要的意義。然而,近年來隨著泰州市姜堰區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷完善,人口數(shù)量和密度快速增加,在城鎮(zhèn)化的過程中大量自然生境被城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民點(diǎn)、道路侵占,使得昆蟲原有的棲息地喪失或者片段化,棲息地片斷化會使昆蟲遷移路線受阻,昆蟲生物多樣性也面臨著極大的挑戰(zhàn)。同時,全球氣候變暖和過度使用農(nóng)藥對昆蟲生物多樣性也產(chǎn)生影響。