新疆東部天山蝶類多樣性及其垂直分布

張 鑫, 胡紅英，呂昭智

(1. 中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所, 中國科學(xué)院干旱區(qū)生物地理與生物資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830011;2. 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049; 3. 新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 烏魯木齊 830046)

新疆東部天山蝶類多樣性及其垂直分布

張 鑫1，2, 胡紅英3，呂昭智1,*

(1. 中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所, 中國科學(xué)院干旱區(qū)生物地理與生物資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 烏魯木齊 830011;2. 中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049; 3. 新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 烏魯木齊 830046)

2006—2008年研究了新疆東部天山蝶類多樣性和垂直分布。結(jié)果表明：研究區(qū)域內(nèi)共記錄蝴蝶7科43屬63種，占新疆已記錄蝶類種數(shù)的24.80%，區(qū)系組成主要是古北種，占73%；其次是廣布種，占27%，沒有發(fā)現(xiàn)東洋種。其中蛺蝶科的物種數(shù)最多，為11屬19種，蜆蝶科的物種數(shù)最少，只有1屬1種。按海拔將生境分為5個(gè)垂直自然帶，包括低山灌木草原帶、山地森林草原帶、亞高山草甸帶、高山草甸帶、墊狀植被帶。蝶類物種數(shù)和個(gè)體數(shù)排序?yàn)閬喐呱讲莸閹t;山地森林草原帶gt;低山灌木草原帶gt;高山草甸帶gt;墊狀植被帶。采用Shannon-Wiener指數(shù)和G-F指數(shù)對(duì)蝶類物種和科、屬的多樣性進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示亞高山草甸帶的蝶類多樣性最為豐富，其次是山地森林草原帶和低山灌木草原帶，而高山草甸帶和墊狀植被帶的蝶類多樣性相對(duì)較低，物種和科、屬多樣性分析結(jié)果均一致。蝶類垂直分布明顯，物種數(shù)和個(gè)體數(shù)隨海拔變化的趨勢類似，均為先增加后下降。蝶類區(qū)系成分隨著海拔升高發(fā)生改變，廣布種的比例逐漸降低，高山草甸帶和墊狀植被帶只有古北種分布。研究結(jié)果顯示，生境改變對(duì)蝴蝶群落影響明顯，保護(hù)生境是保護(hù)蝴蝶生存的最主要措施。

東部天山; 蝶類; 多樣性; 垂直分布

圖1 研究區(qū)域示意圖Fig.1 The sketch map of study area

蝶類是生物多樣性研究的熱點(diǎn)類群之一，因?qū)Νh(huán)境敏感常被看作是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和評(píng)價(jià)的指示生物[1]，尤其是針對(duì)草原、草甸等缺乏高大遮蔽物的開放性生境的良好指示生物[2]。中國西部是蝶類分布的熱點(diǎn)區(qū)域之一，特有屬、種較多，近年來我國許多地區(qū)已經(jīng)開展了蝶類多樣性的研究[3- 9]，但對(duì)天山蝶類多樣性的研究極少，國內(nèi)僅有黃人鑫等在20世紀(jì)80年代對(duì)新疆西部天山的蝶類多樣性進(jìn)行了調(diào)查，共記錄6科20屬37種[10]，而對(duì)新疆東部天山的蝶類多樣性研究尚未見報(bào)道。本文通過實(shí)地調(diào)查新疆東部天山蝶類資源，對(duì)蝶類多樣性、垂直分布及區(qū)系組成進(jìn)行分析，試圖揭示天山東部蝶類多樣性及垂直分布特征，為生物資源的合理保護(hù)利用與全球變化背景下的生物響應(yīng)提供基礎(chǔ)資料和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

天山山脈位于亞歐大陸中部，從最西端的烏茲別克斯坦的克孜爾庫木沙漠東部，經(jīng)哈薩克斯坦、吉爾吉斯斯坦，一直延伸到中國新疆維吾爾自治區(qū)，新疆境內(nèi)的天山屬于東部天山部分，長度超過1700 km[11]，是重要的森林、草原資源的集中地，也是中亞干旱區(qū)重要的水源涵養(yǎng)區(qū)域。

研究區(qū)域位于新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市以南的東部天山北坡。范圍為43°05′—43°27′N，86°49′—87°40′E，海拔1150—4558 m，具有明顯的溫帶大陸性氣候特征，年均溫5.7 ℃，年平均降水量483.8 mm[11]，研究區(qū)域內(nèi)的植被類型主要包括山地草原、山地針葉林、亞高山草甸、高山草甸-墊狀植被等(圖1)。

在研究區(qū)域內(nèi)選取了6個(gè)調(diào)查地點(diǎn)，由東向西分別是：苜蓿臺(tái)子、廟兒溝、白楊溝、菊花臺(tái)、后峽、一號(hào)冰川。調(diào)查地點(diǎn)的海拔由東向西逐漸升高，從最東部苜蓿臺(tái)子低山草原帶的1500 m以下上升到研究區(qū)域西南部一號(hào)冰川墊狀植被帶的3500 m以上。依據(jù)海拔、植被群落、土壤類型等因子將研究區(qū)域內(nèi)的蝶類生境劃分為5個(gè)垂直自然帶，見表1。

表1 新疆東部天山蝶類不同生境類型比較

1.2 研究地點(diǎn)

1.2.1 低山灌木草原帶(海拔1500 m以下)

處于海拔1500 m以下相對(duì)干旱，由針茅(Stipasp.)、狐茅(Festucasp.)和多種蒿類(Artemisiaspp.)構(gòu)成的草原地帶。

1.2.2 山地森林草原帶(海拔1500—2000m)

位于天山云杉(Piceaschrenkiana)形成的針葉林及其林下的草原區(qū)域，植物種類繁多，生長著以多種薔薇(Rosaspp.)、錦雞兒(Caraganaspp.)、小檗(Berberisspp.)為主的灌叢。

1.2.3 亞高山草甸帶(海拔2000—2800 m)

本帶包括一部分由天山云杉(Piceaschrenkiana)形成的針葉林，以及針葉林上部的亞高山草甸區(qū)域。

1.2.4 高山草甸帶(海拔2800—3500 m)

本帶已經(jīng)沒有成片的針葉林生長，僅在海拔較低的地方零星存在，而主要的植物類群是以多種苔草(Carexspp.)、蒿草(Kobresiaspp.)、朱芽蓼(Polygonumviviparum)等為主的高山草甸。

1.2.5 墊狀植被帶(海拔3500 m以上)

本帶氣候嚴(yán)寒，植被單一，只有少量紅景天(Rhodiolaspp.)、四蕊山莓草(Sibbaldiatetrandra)[12]以及一些苔蘚和地衣組成小的墊狀植物群落。

1.3 樣線調(diào)查方法

于2006年—2008年每年的6—8月對(duì)所有調(diào)查地點(diǎn)的蝶類資源進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，每月15日對(duì)每個(gè)調(diào)查地點(diǎn)采集1 d，如遇陰雨天氣則順延。選擇蝶類飛翔頻繁的10:00—16:00，在調(diào)查地點(diǎn)內(nèi)選擇10 km的樣線，沿樣線行走，網(wǎng)捕采集線路兩側(cè)各2.5 m、高5 m范圍內(nèi)的所有蝶類成蟲[13]，將采集到的標(biāo)本裝入三角紙袋，帶回實(shí)驗(yàn)室對(duì)照文獻(xiàn)資料進(jìn)行分類鑒定和統(tǒng)計(jì)。鑒定采用周堯分類系統(tǒng)[14- 17]。

1.4 數(shù)據(jù)分析與計(jì)算

(1)物種豐富度S用不同生境類型中的物種數(shù)量來表示。

(2)物種多樣性分析采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)：

式中，Pi=Ni/N，為第i個(gè)物種個(gè)體數(shù)占群落中總個(gè)體數(shù)的比例，Ni為第i個(gè)物種的數(shù)量，N為群落個(gè)體總數(shù)[18]。

(3)科與屬的多樣性采用G-F指數(shù)

F指數(shù)

式中，F(xiàn)指數(shù)代表科的多樣性，其中DF為F指數(shù)，m為生境中的科數(shù)，DFK代表k科的物種多樣性[19]，其計(jì)算公式為：

式中,pi為生境中k科i屬的物種數(shù)占k科物種總數(shù)的比值，n為k科中的屬數(shù)[19]。

G指數(shù)：

式中，G指數(shù)代表屬的多樣性，其中DG為G指數(shù)，qj為生境中j屬的物種數(shù)與總的物種數(shù)之比，p為生境中的屬數(shù)[19]。

G-F指數(shù)：

DG-F=1-DG/DF

式中，DG-F為G-F指數(shù)，如果該地區(qū)僅有一個(gè)物種，或僅有幾個(gè)分布在不同科的物種，則定義該地區(qū)的G-F指數(shù)為零[19]。

(4)物種均勻度分析采用Pielou均勻度指數(shù)(J)

J′=H′/lnS

式中,H′為Shannon多樣性指數(shù)，S為物種數(shù)[20]。

(5)物種相似性采用Jaccard相似性系數(shù)(Cs)

Cs=c/(a+b-c)

式中,c為兩種生境類型的共同物種數(shù)，a和b分別為生境類型A和生境類型B的物種數(shù)。當(dāng)相似性系數(shù)Cs為0.00—0.25時(shí)為極不相似，Cs為0.25—0.50時(shí)為中等不相似，Cs為0.50—0.75時(shí)為中等相似，Cs為0.75—1.00時(shí)為極相似[21]。

2 研究結(jié)果

2.1 新疆東部天山蝶類物種組成及區(qū)系分析

在研究區(qū)域內(nèi)共采集到蝶類7科43屬63種，共計(jì)2072只，見附表1。其中蛺蝶科的屬、種和個(gè)體數(shù)量最多；眼蝶科屬和種的數(shù)量僅次于蛺蝶科，但其個(gè)體數(shù)量小于粉蝶科和灰蝶科；粉蝶科的屬和種數(shù)要小于眼蝶科，但個(gè)體數(shù)量超過眼蝶科很多；蜆蝶科僅有1屬1種，種類和個(gè)體數(shù)量最少。見表2。

從動(dòng)物地理區(qū)系分析，新疆東部天山位于古北區(qū)中亞干旱區(qū)，蝶類區(qū)系成分以古北區(qū)種類為主，共有46種；其次是廣布種，共有17種，未發(fā)現(xiàn)東洋種分布。

表2 新疆東部天山蝶類組成及區(qū)系成分統(tǒng)計(jì)表

2.2 新疆東部天山蝶類垂直分布情況

2.2.1 低山灌木草原帶( 海拔1500 m以下)

分布有蝶類5科17屬19種，占調(diào)查蝶類物種的30.16%(表3)，其中古北種占47.37%，廣布種占52.63%，廣布種所占的比例超過了古北種，說明該區(qū)域由于相對(duì)干旱溫暖，更有利于適應(yīng)能力強(qiáng)的廣布種生存。粉蝶科在這一區(qū)域相對(duì)數(shù)量較多，尤其是絹粉蝶(Aporiacrataegi)、云粉蝶(Pontiaedusa)、斑緣豆粉蝶(Coliaserate)等種類，蛺蝶科的朱蛺蝶(Nymphalisxanthomelas)數(shù)量也較多。

2.2.2 山地森林草原帶(海拔1500—2000 m)

分布有蝶類6科30屬38種，占所調(diào)查蝶類物種的60.32%，其中古北種占65.79%，廣布種占34.21%，隨著海拔的升高，廣布種的比例大幅下降，更適應(yīng)低溫環(huán)境的古北種比例超過了廣布種。本帶蝶類物種的組成豐富，飛翔能力較強(qiáng)的金鳳蝶(Papiliomachaon)在這里容易見到，取食小檗(Berberissp.)的中亞絹粉蝶(Aporialeucodice)代替了分布于較低海拔的絹粉蝶(A.crataegi)成為本帶數(shù)量最多的粉蝶科種類，而世界性分布的小紅蛺蝶(Vanessacardui)是本帶的優(yōu)勢種類?；业频陌刍业?Ariciaeumedon)出現(xiàn)在本帶的藍(lán)花老鸛草(Geraniumpseudosibiricum)組成的花叢附近，是本帶數(shù)量最多的小型蝶類。

2.2.3 亞高山草甸帶(海拔2000—2800 m)

分布有蝶類6科33屬48種，占所調(diào)查蝶類物種的76.19%，是所有垂直分布帶中蝶類種類和數(shù)量最豐富的區(qū)域，其中古北種占72.92%，顯著超過廣布種所占27.08%，說明本帶的溫度進(jìn)一步降低，氣候條件已經(jīng)不適宜分布在較低海拔的一部分廣布種的生存。有多種蝶類僅分布在這里，如綠云粉蝶(Pontiachloridice)、黑紋粉蝶(Pierisnapi)、淺橙豆粉蝶(Coliasstaudingeri)；槁眼蝶(Karanasaregeli)、壽眼蝶(Pseudochazarahippolyte)、白室?guī)r眼蝶(Chazaraheydenreichi)；孔雀蛺蝶(Inachisio)、白距朱蛺蝶(Nymphalisvau-album)、豹蛺蝶(Argynnispaphia)、珠蛺蝶(Issorialathonia)、狄網(wǎng)蛺蝶(Melitaeadidyma)；弄蝶(Hesperiacomma)和璃灰蝶(Celastrinaargiolus)等。

2.2.4 高山草甸帶(海拔2800—3500 m)

分布有蝶類6科11屬13種，占所調(diào)查蝶類物種的20.63%，蝶類的種數(shù)已顯著減少，廣布種消失(圖2)，主要是由于本帶氣候寒冷，年平均氣溫低至-5.4 ℃[11]，絕大多數(shù)的蝶類已經(jīng)難以生存。天山絹蝶(Parnassiustianschanicus)和中亞麗絹蝶(P.actius)成為本帶耐寒蝶類的代表。時(shí)酒眼蝶(Oeneishora)在研究區(qū)域內(nèi)僅分布于該帶。

2.2.5 墊狀植被帶(海拔3500 m以上)

分布有蝶類3科3屬3種，僅占所調(diào)查蝶類物種的4.76%，均為古北種，包括中亞麗絹蝶(Parnassiusactius)、天山小蜆蝶(Polycaenatimur)和中亞寶蛺蝶(Boloriasipora)。

表3 新疆東部天山不同生境類型蝶類區(qū)系組成

2.3 新疆東部天山蝶類的垂直分布變化

從圖2可以看出，新疆東部天山的蝶類物種數(shù)和個(gè)體數(shù)隨著海拔的升高呈現(xiàn)明顯變化趨勢，隨著海拔高度上升到2500 m，蝶類物種數(shù)和個(gè)體數(shù)均逐漸增加；而海拔從2500 m上升到3500 m的過程中，蝶類物種數(shù)和個(gè)體數(shù)均迅速下降。從整體來看，新疆東部天山蝶類物種數(shù)和個(gè)體數(shù)隨著海拔上升呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，而廣布種所占的比例隨海拔上升從52.63%降至0%。

圖2 新疆東部天山蝶類垂直分布變化圖Fig.2 The vertical distribution of butterflies in Xinjiang eastern Tianshan Mountain

2.4 新疆東部天山蝶類多樣性分析

由表4可知，反映物種多樣性的Shannon-Wiener指數(shù)和反映科、屬多樣性的G指數(shù)、F指數(shù)、G-F指數(shù)均為Ⅲgt;Ⅱgt;Ⅰgt;Ⅳgt;Ⅴ，結(jié)果顯示亞高山草甸帶的蝶類多樣性最為豐富，其次是山地森林草原帶和低山灌木草原帶，而高山草甸帶和墊狀植被帶的蝶類多樣性相對(duì)較低，物種多樣性和科、屬多樣性分析結(jié)果一致。各個(gè)生境之間的均勻度指數(shù)均較高，之間沒有顯著差異。

表4 新疆東部天山不同生境類型蝶類多樣性指數(shù)

2.5 新疆東部天山蝶類相似性分析

由表5可知，新疆東部天山蝶類不同生境間相似性不高，僅生境Ⅰ和生境Ⅱ、生境Ⅱ和生境Ⅲ之間達(dá)到中等相似，而其他生境之間相似性均極低。說明生境變化對(duì)蝴蝶種類與分布影響較大。

表5 新疆東部天山各生境蝶類的相似性系數(shù)

由表6可知，東部天山的蝶類與西部天山、北部天山和阿爾泰山相似性均為中等相似，但與西部天山和阿爾泰山相比，東部天山與北部天山之間的蝶類相似性略高,這說明東部天山和阿爾泰山之間不但距離很遠(yuǎn)，而且存在準(zhǔn)噶爾盆地的阻隔，棲息在中高海拔的蝶類無法互相遷移，因此兩地蝶類物種的相似程度要低于同屬天山山脈的不同區(qū)域蝶類物種的相似程度。

表6 天山山脈蝶類的相似性系數(shù)

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

3.1.1本研究共記錄蝶類7科43屬63種，占新疆已記錄蝶類種數(shù)254種的24.80%[24]，種類超過新疆西部天山(37種)[10]，低于北部天山[22]和阿爾泰山[23]。蝶類區(qū)系成分以古北種為主，占調(diào)查總種數(shù)的73%，廣布種占調(diào)查總種數(shù)的27%，由于暖濕氣流很難穿越青藏高原到達(dá)新疆，蝶類中的東洋種很難遷移到該區(qū)，目前尚未發(fā)現(xiàn)東洋種。

3.1.2海拔高度的變化明顯影響蝶類的分布情況，大部分蝶類生活在山地森林草原帶(38種)和亞高山草甸帶(48種)，而高山草甸帶和墊狀植被帶由于氣溫低，蝶類種類相對(duì)較少，這與阿爾泰山蝶類多樣性的研究結(jié)果相似[23]。隨著海拔的升高，廣布種的比例逐漸下降，高山草甸帶和墊狀植被帶已經(jīng)沒有廣布種分布。由于溫度是影響蝶類物種分布的最主要因素之一[25]，這也反映盡管廣布種相對(duì)古北種具有更廣泛的適應(yīng)環(huán)境的能力，但其耐受寒冷的能力弱于古北種。

3.1.3從多樣性角度分析，Shannon-Wiener指數(shù)和G指數(shù)、F指數(shù)、G-F指數(shù)反映的結(jié)果相對(duì)一致，這說明在研究區(qū)域內(nèi)，蝶類的物種多樣性和科、屬的多樣性的分布格局趨于相同，這與廣東石門臺(tái)的蝶類多樣性研究結(jié)果存在差異[26]，這可能與研究區(qū)域內(nèi)分布的蝶類科、屬數(shù)雖然較多，但缺乏含有很多種的“大屬”有關(guān)。

3.1.4從相似性角度分析，新疆東部天山的蝶類與天山其他區(qū)域以及阿爾泰山的相似性不高，僅達(dá)到中等相似，說明東部天山作為天山山脈最東端的一部分，蝶類多樣性相對(duì)天山山脈其他區(qū)域相對(duì)特殊。而研究區(qū)域內(nèi)部不同生境之間相似性也不高，顯示蝶類在這一區(qū)域存在顯著的垂直分布形態(tài)。

3.2 討論與建議

新疆東部天山作為天山山脈的最東段，蘊(yùn)含著豐富的水、礦產(chǎn)、森林和動(dòng)植物資源，是蝶類良好的棲息環(huán)境，也是受人類活動(dòng)干擾頻繁的地區(qū)之一，隨著全球氣候變化的影響[27- 28]，高山地區(qū)溫度的上升更加明顯，并導(dǎo)致雪線上移[29]，部分僅分布在高山草甸帶和墊狀植被帶的蝶類物種的棲息地將受到影響。從物種多樣性保護(hù)的角度上看，對(duì)蝶類而言最大的威脅就是因棲息地的破壞[30- 31]，從而導(dǎo)致相應(yīng)寄主植物群落的消亡，尤其是中、高海拔地區(qū)的生境遭受破壞后生態(tài)恢復(fù)速度更為緩慢，甚至導(dǎo)致不可逆的生物多樣性喪失。因此，對(duì)于新疆東部天山蝶類生物多樣性的保護(hù)工作必須重視對(duì)天然生境的保護(hù)，尤其是海拔1500 m以上區(qū)域的蝶類物種多樣性最為豐富，更需要作為保護(hù)的重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域。針對(duì)這些地區(qū)進(jìn)行的工業(yè)建設(shè)、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、旅游開發(fā)等應(yīng)得到充分的評(píng)估，以避免對(duì)新疆東部天山自然環(huán)境的不良影響。而如何在維持區(qū)域環(huán)境動(dòng)態(tài)平衡的前提下對(duì)生物資源進(jìn)行有計(jì)劃的合理利用也應(yīng)當(dāng)成為今后研究的主要方向。

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附表1 新疆東部天山蝶類名錄及垂直分布與區(qū)系

續(xù)表

物種Species個(gè)體數(shù)量Individuals垂直分布VerticaldistributionⅠⅡⅢⅣⅤ區(qū)系Fauna古北東洋廣布天山小蜆蝶Polycaenatimur00046+綠斑珍眼蝶Coenonymphasunbecca0152800+蟾眼蝶Triphysaphryne02000+圖蘭紅眼蝶Erebiaturanica0321300+褐眉云眼蝶Hyponephelelycaon1612300+西方云眼蝶Hyponepheledysdora54000+時(shí)酒眼蝶Oeneishora00030+仁眼蝶Hipparchiaautonoe0521400+槁眼蝶Karanasaregeli00700+壽眼蝶Pseudochazarahippolyte001600+突厥壽眼蝶Pseudochazaraturkestana00620+八字巖眼蝶Chazarabriseis22131100+白室?guī)r眼蝶Chazaraheydenreichi001800+艾巖眼蝶Chazaraenervata04100+單環(huán)蛺蝶Neptisrivularis358800+小紅蛺蝶Vanessacardui171023200+孔雀蛺蝶Inachisio001500+白鉤蛺蝶Polygoniac-album51000+白距朱蛺蝶Nymphalisvau-album00800+朱蛺蝶Nymphalisxanthomelas5619700+黃緣蛺蝶Nymphalisantiopa07100+蕁麻蛺蝶Aglaisurticae15412500+豹蛺蝶Argynnispaphia00900+銀斑豹蛺蝶Argynnisaglaja0041170+燦福蛺蝶Argynnisadippe002860+福蛺蝶Argynnisniobe015800+珠蛺蝶Issorialathonia001200+中亞珍蛺蝶Clossianahegemone0296400+中亞寶蛺蝶Boloriasipora00073+狄網(wǎng)蛺蝶Melitaeadidyma001000+阿拉網(wǎng)蛺蝶Melitaeaala01400+網(wǎng)蛺蝶Melitaeacinxia015200+月牙網(wǎng)蛺蝶Melitaeasibina94000+卡弄蝶Carcharodusalceae51000+星點(diǎn)弄蝶Muschampiatessellum01600+弄蝶Hesperiacomma002100+新灰蝶Neolycaenasinensis016000+灰蝶Lycaenaphlaeas84000+橙灰蝶Thersamonolycaenadispar25000+曇灰蝶Thersamoniathersamon111000+珠灰蝶Lycaeidesargyrognomon015300+依眼灰蝶Polyommatusicarus0073240+燦灰蝶Agriadespheretiades00370+埃愛灰蝶Ariciaeumedon0622700+點(diǎn)灰蝶Agrodiaetusdamone04300+璃灰蝶Celastrinaargiolus00200+豆灰蝶Plebejusargus6152200+

ButterflydiversityandverticaldistributionineasternTianshanMountaininXinjiang

ZHANG Xin1, 2, HU Hongying3, Lü Zhaozhi1,*

1KeyLaboratoryofBiogeographyandBioresourceinAridLandofChineseAcademyofSciences,XinjiangInstituteofEcologyandGeography,ChineseAcademyofSciences,Urumqi830011,China2UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China3CollegeofLifeScienceandTechnology,XinjiangUniversity,Urumqi830046,China

The Tianshan Mountain area is a large system of mountain ranges that spans China and a number of other Central Asian countries, with a length of more than 1700 km within the Xinjiang Uyghur Autonomous Region, northwest China. It has a typical temperate continental climate, has abundant forest and grassland resources, and is one of the most important water sources in the arid region of Central Asia. The Tianshan Mountains are also considered a biodiversity hotspot that plays a key role in the function of regional ecosystems, providing various habitats for plants and animals, including butterflies, which are considered environmentally sensitive and thus have potential to be used as ecological indicators. Surveys in the Xinjiang eastern Tianshan Mountains from 2006 to 2008 recorded 63 species of butterflies, which belonged to seven families and 43 genera, accounting for 24.80% of the total butterfly species recorded in Xinjiang. Palearctic species were dominant (73%), while widely distributed species made up the rest of the species (27%). No oriental species were recorded because of the geographical isolation. The Nymphalidae were the most diverse group with 19 species and 11 genera, while only 1 species of Riodinidae was recorded. The butterfly habitats in the Xinjiang eastern Tianshan Mountain area were divided into 5 altitudinal zones, including low mountain shrub grassland, mountain forest steppe, subalpine meadow, alpine meadow, and the cushion vegetation zone. In terms of butterfly species richness and total butterfly abundance these habitat zones were ranked from highest to lowest as follows: subalpine meadow gt; mountain forest steppe gt; low mountain shrub grassland gt; alpine meadow gt; cushion vegetation zone. The diversity of butterfly species, genera, and families were comprehensively evaluated using the Shannon-Wiener index and the G-F index. The results indicated that subalpine meadow habitats had the highest species diversity, followed by mountain forest steppe, low mountain shrub grassland, alpine meadow habitats, and finally the cushion vegetation zone. The Shannon and G-F indices showed similar patterns, demonstrating high species evenness among habitats and similar distribution patterns of butterfly families, genera, and species diversity in the study area. Changes in the number of species and butterfly abundance were related to changes in altitude, initially increasing with altitude and then declining. The fauna composition also changed along the altitudinal gradient. The proportion of widely distributed species gradually declined, and there was no distribution especially in meadow and cushion vegetation zone. However, Palearctic species showed an opposite trend, rising with increasing altitude. Our results indicate that butterfly communities in the eastern Tianshan Mountain area were different from those at Altai Mountain and two other parts of the Tianshan Mountain area. Both diversity and fauna composition were strongly affected by different types of habitats. Attention should be paid to the potential consequences of habitat loss on butterflies that are only distributed in the cushion vegetation and alpine meadow zones. These species and habitats are particularly vulnerable as temperatures are expected to rise by a greater amount at higher altitudes in the future, which could cause the snowline to rise. To avoid the irreversible loss of biodiversity, habitat protection should be considered fundamental for the conservation of butterflies, and particularly the preservation of higher altitude habitats.

eastern Tianshan Mountain; butterfly; diversity; vertical distribution

中國科學(xué)院西部之光人才培養(yǎng)計(jì)劃聯(lián)合學(xué)者項(xiàng)目(LHXZ200603)

2012- 01- 20;

2013- 05- 29

*通訊作者Corresponding author.E-mail: zhaozhi@ms.xjb.ac.cn

10.5846/stxb201201200119

張鑫, 胡紅英，呂昭智.新疆東部天山蝶類多樣性及其垂直分布.生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(17):5329- 5338.

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