廊坊地區(qū)陸棲蚯蚓優(yōu)勢(shì)種形態(tài)多樣性分析

張玉峰， 劉瑩瑩， 申磊， 張一， 畢艷孟， 張一名， 趙琪

(1. 廊坊師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，河北廊坊065000； 2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193)

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廊坊地區(qū)陸棲蚯蚓優(yōu)勢(shì)種形態(tài)多樣性分析

張玉峰1*， 劉瑩瑩1， 申磊1， 張一2， 畢艷孟2， 張一名1， 趙琪1

(1. 廊坊師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，河北廊坊065000； 2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193)

2014年6—10月，對(duì)廊坊地區(qū)陸棲蚯蚓物種多樣性進(jìn)行調(diào)查，共記錄蚯蚓3科6屬9種，其中，優(yōu)勢(shì)種3種，即天錫杜拉蚓Drawidagisti、日本杜拉蚓D.japonica和梯形流蚓Aporrectodeatrapezoides。本文通過(guò)觀察3種優(yōu)勢(shì)種個(gè)體的形態(tài)結(jié)構(gòu)，以體長(zhǎng)、體寬、體節(jié)數(shù)等外部特征為主要量化指標(biāo)，綜合分析并比較了個(gè)體間的形態(tài)多樣性，結(jié)果顯示，天錫杜拉蚓55條，體節(jié)數(shù)為51～207，體長(zhǎng)為59.80 mm±19.15 mm，體寬為4.30 mm±1.21 mm；日本杜拉蚓78條，體節(jié)數(shù)為54～174，體長(zhǎng)為42.00 mm±10.90 mm，體寬為3.00 mm±0.69 mm；梯形流蚓37條，體節(jié)數(shù)為67～191，體長(zhǎng)為63.40 mm±20.72 mm，體寬為4.50 mm±0.92 mm。3個(gè)優(yōu)勢(shì)種的體長(zhǎng)與體寬呈顯著正相關(guān)，體長(zhǎng)與體節(jié)數(shù)之間存在極顯著回歸關(guān)系。3種蚯蚓體長(zhǎng)的聚類分析符合種屬差異，而天錫杜拉蚓較粗，日本杜拉蚓與梯形流蚓的體寬較為接近。

廊坊地區(qū)；陸棲蚯蚓；優(yōu)勢(shì)種；形態(tài)多樣性

蚯蚓是土壤生態(tài)系統(tǒng)主要?jiǎng)游镱惾褐?，具有重要的生態(tài)學(xué)與環(huán)境指示功能，能夠促進(jìn)植物根系營(yíng)養(yǎng)成分吸收，改善土壤結(jié)構(gòu)等(丁亦男，王帥，2010)。蚯蚓隸屬于環(huán)節(jié)動(dòng)物門Annelida寡毛綱Oligochaeta后孔寡毛目Opisthopora，是一種重要的大型土壤動(dòng)物。截止到2011年，我國(guó)共記錄陸棲蚯蚓303種，隸屬9科31屬(徐芹，肖能文，2011)。

近年來(lái)，蚯蚓分類學(xué)研究主要側(cè)重于通過(guò)形態(tài)學(xué)或輔以分子生物學(xué)方法對(duì)研究地區(qū)的蚯蚓物種多樣性進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查與分析，總結(jié)出該地區(qū)最新的蚯蚓名錄和新種的詳細(xì)記錄與描述，如：王海軍(2005)利用形態(tài)學(xué)方法對(duì)采集于湖北、貴州和廣東等部分地區(qū)的蚯蚓樣本進(jìn)行物種鑒定，共記錄6個(gè)新種，更新了研究地區(qū)的蚯蚓物種名錄。同時(shí)，應(yīng)用對(duì)應(yīng)因子分析(FAC)綜合分析文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，初步闡明我國(guó)環(huán)毛類蚯蚓的系統(tǒng)演化關(guān)系。孫靜(2009)通過(guò)對(duì)2006年在海南地區(qū)采集的大量蚯蚓樣本進(jìn)行形態(tài)學(xué)鑒定，發(fā)現(xiàn)蚯蚓新種10種，同時(shí)將數(shù)值分類學(xué)原理成功應(yīng)用到蚯蚓分類學(xué)。孫倩(2010)對(duì)在膠東與遼東地區(qū)采集的蚯蚓樣本進(jìn)行鑒定，編制了最新的蚯蚓物種多樣性名錄。Blakemore(2013)通過(guò)調(diào)查蒙古地區(qū)陸棲蚯蚓多樣性，共記錄到諾登愛勝蚓Eisenianordenskioldi的2個(gè)新亞種，分別是E.nordenskioldimongol和E.nordenskioldiononssp. n.，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的形態(tài)學(xué)描述與DNA條形碼分析。

然而，鮮有利用形態(tài)學(xué)方法鑒定并分析蚯蚓優(yōu)勢(shì)物種的相關(guān)研究，尤其是河北地區(qū)的相關(guān)研究目前還未見詳細(xì)報(bào)道，故本文對(duì)河北廊坊地區(qū)蚯蚓優(yōu)勢(shì)種形態(tài)多樣性進(jìn)行了初步分析。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

河北廊坊地區(qū)位于華北平原北部，屬大陸性季風(fēng)氣候，年平均降雨量540 mm，年平均氣溫11.5 ℃，土壤類型為潮壤土(杜希勛，吳志剛，1986)(表1)。

1.2 蚯蚓個(gè)體采集與處理

本次調(diào)查在每種生境類型中隨機(jī)選取3個(gè)樣方，每個(gè)樣方面積50 cm×50 cm，土層深度為0～15 cm。蚯蚓分布生境主要包括次生林地、菜園、農(nóng)田、潮濕的草垛和枯枝落葉層等。挖掘法采集蚯蚓個(gè)體。野外采集到的蚯蚓置于潮濕土壤帶回實(shí)驗(yàn)室，在采集當(dāng)日用70%酒精處死，以95%酒精或無(wú)水乙醇保存，全部個(gè)體現(xiàn)保存于廊坊師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院浸制動(dòng)物標(biāo)本室。

1.3 形態(tài)學(xué)鑒定與分析

利用游標(biāo)卡尺測(cè)量蚯蚓個(gè)體的體長(zhǎng)、體寬，體視顯微鏡觀察其他外部特征(體節(jié)數(shù)、體色、背孔始位、環(huán)帶形狀及所占體節(jié)數(shù)、雌孔、雄孔、受精囊孔位置與數(shù)目)和內(nèi)部解剖特征(受精囊形狀、大小與數(shù)量等)，依據(jù)《中國(guó)陸棲蚯蚓》(徐芹，肖能文，2011)介紹的蚯蚓形態(tài)學(xué)特征為鑒定標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)蚯蚓優(yōu)勢(shì)種不同采集群體的形態(tài)結(jié)構(gòu)(體長(zhǎng)、體寬、體節(jié)數(shù))進(jìn)行比較，量化形態(tài)多樣性指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Statistic 8.0和Excel 2007進(jìn)行聚類、相關(guān)性和方差分析。

2 結(jié)果

2.1 優(yōu)勢(shì)種形態(tài)結(jié)構(gòu)

本次調(diào)查共記錄蚯蚓3科6屬9種(附錄)，其中優(yōu)勢(shì)種為天錫杜拉蚓Drawidagisti(n=55)，日本杜拉蚓D.japonica(n=78)，梯形流蚓Aporrectodeatrapezoides(n=37)。

天錫杜拉蚓 隸屬鏈胃蚓科Moniligastridae杜拉蚓屬Drawida。口前葉為前葉式。背孔自2/3節(jié)間始。環(huán)帶位于Ⅹ～節(jié)；雄孔1對(duì)，位于10/11節(jié)間，陰莖高而尖，尖端朝向體前；雌孔1對(duì)，位于11/12腹面節(jié)間，較雄孔不明顯。受精囊孔1對(duì)，位于7/8腹面節(jié)間溝。受精囊1對(duì)，導(dǎo)管在7/8隔膜后多圈盤繞。身體暗褐色或灰色，環(huán)帶灰白(95%酒精浸泡)。

日本杜拉蚓 隸屬鏈胃蚓科杜拉蚓屬。無(wú)背孔?？谇叭~為前葉式。環(huán)帶位于Ⅹ～節(jié)，雄孔1對(duì)，位于第10節(jié)腹面后緣。砂囊2～3個(gè)，位于Ⅶ～ⅥⅩ節(jié)。受精囊較天錫杜拉蚓小而圓，位于7/8隔膜后方。身體灰褐色，環(huán)帶白色(95%酒精浸泡)。

梯形流蚓 隸屬正蚓科Lumbricidae流蚓屬Aporrectodea。口前葉為上葉式。背孔自12/13節(jié)間始。環(huán)帶位于ⅩⅩⅦ～ⅩⅩⅩⅣ節(jié)。性隆脊位于ⅩⅩⅪ～ⅩⅩⅩⅢ節(jié)。雄孔位于第15節(jié)腹面。受精囊孔2對(duì)，位于9/10與10/11腹面節(jié)間。身體后部背腹扁平。身體紅褐色，頭部偏暗(95%酒精浸泡)。

2.2 形態(tài)多樣性

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，研究數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。天錫杜拉蚓的體節(jié)數(shù)為51～207，體長(zhǎng)為59.80 mm±19.15 mm，體寬為4.30 mm±1.21 mm；日本杜拉蚓體節(jié)數(shù)為54～174，體長(zhǎng)為42.00 mm±10.90 mm，體寬為3.00 mm±0.69 mm；梯形流蚓體節(jié)數(shù)為67～191，體長(zhǎng)為63.40 mm±20.72 mm，體寬為4.50 mm±0.92 mm(表2)。

3個(gè)優(yōu)勢(shì)種的個(gè)體體長(zhǎng)與體寬之間的顯著正相關(guān)反映了蚯蚓外部結(jié)構(gòu)的發(fā)育特點(diǎn)，即體長(zhǎng)隨體寬的增大而增加(圖1～圖3)，體長(zhǎng)與體節(jié)數(shù)之間極顯著的回歸關(guān)系亦表明體長(zhǎng)隨體節(jié)數(shù)的增加而增長(zhǎng)(圖4～圖6)。

3種蚯蚓的體長(zhǎng)聚類分析符合種屬差異，即同屬的天錫杜拉蚓與日本杜拉蚓身體長(zhǎng)度較正蚓科的梯形流蚓更為相似(圖8)，然而天錫杜拉蚓較粗，日本杜拉蚓與梯形流蚓的體寬較為接近(圖7)。

表1 廊坊地區(qū)陸棲蚯蚓采集點(diǎn)地理信息

表2 廊坊地區(qū)陸棲蚯蚓外部特征統(tǒng)計(jì)值

圖1 天錫杜拉蚓體長(zhǎng)與體寬的相關(guān)性(n=55)

圖2 日本杜拉蚓體長(zhǎng)與體寬的相關(guān)性(n=78)

圖3 梯形流蚓體長(zhǎng)與體寬的相關(guān)性(n=37)

圖4 天錫杜拉蚓體長(zhǎng)與體節(jié)數(shù)的相關(guān)性(n=55)

圖5 日本杜拉蚓體長(zhǎng)與體節(jié)數(shù)的相關(guān)性(n=78)

圖6 梯形流蚓體長(zhǎng)與體節(jié)數(shù)的相關(guān)性(n=37)

圖7 3種蚯蚓體寬的聚類分析(歐式距離)

圖8 3種蚯蚓體節(jié)數(shù)的聚類分析(歐式距離)

3 討論

徐芹和肖能文(2011)指出，蚯蚓個(gè)體的背孔始位、環(huán)帶形狀及所占體節(jié)數(shù)、雌孔、雄孔、受精囊孔位置與數(shù)目、受精囊形狀、大小與數(shù)量等是蚯蚓物種分類的基本特征，即同一種蚯蚓的上述結(jié)構(gòu)相同或相似，沒有顯著差異。而蚯蚓的體長(zhǎng)、體寬和體節(jié)數(shù)在不同的蚯蚓物種或同一物種的不同地理群體可能變化較大。故本研究選取上述3個(gè)指標(biāo)以量化河北廊坊地區(qū)陸棲蚯蚓優(yōu)勢(shì)種的形態(tài)多樣性。一般來(lái)說(shuō)，蚯蚓的體寬并不和體長(zhǎng)成正比。但本研究的3種蚯蚓個(gè)體體長(zhǎng)與體寬存在一定的正比關(guān)系，并且回歸關(guān)系顯著(P<0.05)。其中以天錫杜拉蚓體長(zhǎng)與體寬的擬合度最高(R2=0.671)，日本杜拉蚓的擬合度最低(R2=0.335)，表明天錫杜拉蚓體長(zhǎng)與體寬的相關(guān)性最高，而日本杜拉蚓的相關(guān)度最低。而天錫杜拉蚓的體寬較大，未與同屬的日本杜拉蚓聚在一起的原因可能與其在土壤環(huán)境中的生態(tài)型有關(guān)(張衛(wèi)信等，2007)。同時(shí)，鑒于文獻(xiàn)記錄資料相對(duì)有限，并且記錄的蚯蚓種類較少、形態(tài)分類特征不完善、分布范圍較窄，未涉及本研究地區(qū)的細(xì)致比較也可能是結(jié)論出現(xiàn)差異的原因。天錫杜拉蚓、日本杜拉蚓與梯形流蚓個(gè)體的體長(zhǎng)與體節(jié)數(shù)之間的擬合度均較高(R2>0.85)，并且呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，這一結(jié)論與文獻(xiàn)記錄結(jié)果(徐芹，肖能文，2011)相一致，并且反映了環(huán)節(jié)動(dòng)物身體的長(zhǎng)度隨體節(jié)數(shù)的增多而變大的基本發(fā)育規(guī)律。此外，3種蚯蚓在不同采集點(diǎn)的樣本數(shù)量均存在差異，故其體長(zhǎng)與體寬的回歸曲線擬合度(R2)也不盡相同。在未來(lái)的研究中應(yīng)注意進(jìn)一步拓展采集區(qū)域，擴(kuò)大樣本數(shù)量。

我國(guó)的蚯蚓分類學(xué)研究，如王海軍(2005)、孫靜(2009)和孫倩(2010)均側(cè)重于通過(guò)個(gè)體的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征完成陸棲蚯蚓的物種鑒定，進(jìn)而更新研究地區(qū)的蚯蚓新物種或新記錄物種的地理分布名錄。而本次研究首次在系統(tǒng)調(diào)查廊坊地區(qū)蚯蚓物種多樣性的基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)分析了該地區(qū)的優(yōu)勢(shì)物種個(gè)體之間形態(tài)多樣性，探討其外部表觀結(jié)構(gòu)差異的顯著性。Donnelly等(2014)結(jié)合形態(tài)學(xué)、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)及DNA條形碼等方法分析并比較了廣布于歐洲地區(qū)的紅正蚓Lumbricusrubellus的形態(tài)結(jié)構(gòu)差異與地理群體間高度的遺傳多樣性。盡管該項(xiàng)研究的研究區(qū)域、研究對(duì)象與研究方法和本次研究均有所不同，但是其形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)及其分析方法為本研究的順利開展具有重要的指導(dǎo)意義。此外，本文填補(bǔ)了河北廊坊地區(qū)大型土壤動(dòng)物研究的空白，并為該地區(qū)陸棲蚯蚓生態(tài)學(xué)的深入研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

丁亦男, 王帥. 2010. 蚯蚓在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 16: 281-282.

杜希勛, 吳志剛. 1986. 廊坊地區(qū)地圖集[M]. 廊坊: 河北省廊坊地區(qū)地名委員會(huì).

孫靜. 2009. 中國(guó)海南島陸棲寡毛類分類學(xué)研究[D]. 烏魯木齊: 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué).

孫倩. 2010. 我國(guó)東北部半島蚯蚓生物多樣性與赤子愛勝蚓分子系統(tǒng)地理學(xué)研究[D]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué).

王海軍. 2005. 中國(guó)環(huán)毛類蚯蚓分類學(xué)和系統(tǒng)發(fā)育研究[D]. 上海: 上海交通大學(xué).

徐芹, 肖能文. 2011. 中國(guó)陸棲蚯蚓[M]. 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社: 42-256.

張衛(wèi)信, 陳迪馬, 趙燦燦. 2007. 蚯蚓在生態(tài)系統(tǒng)中的作用[J]. 生物多樣性, 15(2): 142-153.

Blakemore RJ. 2013. Earthworms newly from Mongolia (Oligochaeta, Lumbricidae,Eisenia)[J]. ZooKeys, 285: 1-21.

Donnelly RK, Harper GL, Morgan JA,etal. 2014. Mitochondrial DNA and morphological variation in the sentinel earthworm speciesLumbricusrubellus[J]. European Journal of Soil Biology, 64: 23-29.

Preliminary Analysis on Morphological Diversity of Terrestrial Earthworm Dominant Species in Langfang Region

ZHANG Yufeng1*, LIU Yingying1, SHEN Lei1, ZHANG Yi2, BI Yanmeng2, ZHANG Yiming1, ZHAO Qi1

(1. College of Life Sciences, Langfang Teachers University, Langfang, Hebei Province 065000, China;2. College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

Species diversity of terrestrial earthworm in Langfang region (Hebei province, China) was investigated from June to October, 2014. A total of nine species belonging to six genera, three families were recorded. Three dominant species includingDrawidagisti,D.japonica, andAporrectodeatrapezoideswere identified. Morphological diversity was analyzed and compared according to the morphological structure indices such as length, width and segment number. The results showed that the segment number ofD.gistiwas ranged from 51 to 207, and the mean length of 55 individuals was 59.80 mm±19.15 mm, the mean width was 4.30 mm±1.21 mm; the segment number ofD.japonicawas ranged from 54 to 174, and the mean length of 78 individuals was 42.00 mm±10.90 mm, the mean width was 3.00 mm±0.69 mm; the segment number ofA.trapezoideswas ranged from 67 to 191, and the mean length of 37 individuals was 63.40 mm±20.72 mm, the mean width was 4.50 mm±0.92 mm.Significantly positive correlation was found between the length and width of the dominant species (P<0.05), and between the length and segment number (P<0.01). Additionally, the result of cluster analysis of the individual length was conformed to the law of species-genus difference, but the width ofD.gistiwas larger thanD.japonicaandA.trapezoides.

Langfang region; terrestrial earthworm; dominant species; morphological diversity

附錄 廊坊地區(qū)陸棲蚯蚓名錄

10.11984/j.issn.1000-7083.20150193

2015-05-28 接受日期：2015-09-14 基金項(xiàng)目：河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(C2015408038); 河北省教育廳青年基金項(xiàng)目(QN2014055); 河北省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目; 廊坊師范學(xué)院博士基金項(xiàng)目(LSBS201305)

張玉峰(1982—)， 男, 生態(tài)學(xué)博士, 講師

*通信作者Corresponding author， E-mail:805758301@qq.com

Q959.19

A

1000-7083(2016)01-0118-05