秦嶺南五臺山緩步動物群落及其多樣性

劉瑩

秦嶺南五臺山緩步動物群落及其多樣性

劉瑩

陜西廣播電視大學(xué), 陜西 西安 710068

為了解緩步動物群落組成以及隨海拔和季節(jié)的變化規(guī)律，對地處秦嶺北坡的南五臺山緩步動物群落進(jìn)行為期1年的調(diào)查研究。共采集緩步動物7947個，隸屬緩步動物門2綱3目4科11屬25種。其中和共占總采集量的86.77%，為優(yōu)勢類群。采用Simpson指數(shù)、Shannon-Wiener信息指數(shù)和修正的Hill指數(shù)來分析各生境緩步動物群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。研究結(jié)果顯示，海拔和季節(jié)均對緩步動物群落個體數(shù)影響顯著，對物種數(shù)影響不顯著；物種數(shù)和個體數(shù)的頂峰在冬季，二者均隨海拔上升而增加。季節(jié)對群落Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener信息指數(shù)影響顯著，4月份群落物種的集中性最高，而物種豐富度最低；11、12、1月份群落物種的優(yōu)勢集中性指數(shù)較低，而物種豐富度較高。6月份群落的類群數(shù)最少且各類群數(shù)量相差不大，因此6月份群落的均勻性指數(shù)最高。海拔對群落Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener信息指數(shù)的影響不顯著。

緩步動物; 群落; 多樣性; 南五臺山; 秦嶺

緩步動物為小型水生無脊椎動物，其陸生生存環(huán)境主要是苔蘚、落葉、地衣和潮濕的土壤。已有資料表明，溫度、海拔、降水、蒸發(fā)、坡度、坡向及苔蘚種類這些因子都制約緩步動物分布與數(shù)量[1]。研究表明，緩步動物群落物種數(shù)量隨海拔上升而增加[1,2]，或得出相反結(jié)論，也有表明兩者沒有關(guān)系。緩步動物群落結(jié)構(gòu)隨時間周期變化也不盡相同[3]。海拔和季節(jié)都是復(fù)合因子，許多諸如溫度、降水等非生物因子對緩步動物群落影響都通過海拔和季節(jié)這兩個生態(tài)因子影響來體現(xiàn)[4]。為了解該地區(qū)緩步動物群落組成以及隨海拔和季節(jié)的分布特點(diǎn)和變化規(guī)律。用一年時間對南五臺山的緩步動物群落進(jìn)行了調(diào)查，其結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地區(qū)自然環(huán)境

南五臺山隸屬于西安市境內(nèi)的秦嶺山脈北坡，北緯約34°，東經(jīng)約108°57′。平均海拔約1400 m，年降水量700 mm左右，年蒸發(fā)量約1281 mm，相對濕度約69.75%；年均氣溫10 ℃，最冷月（一月）–6.0℃，最熱月（七月）22.1 ℃，全年計有96 d，地面溫度在0.0 ℃以下；其植被覆蓋率達(dá)75%，其中主要是油松[5]。

1.2 樣品采集與處理

對緩步動物群落的定量調(diào)查研究取樣時間，為每月中旬。在該地海拔800 m~1400 m的地區(qū)之間，共3個樣區(qū)，分別為：高海拔樣區(qū)、中海拔樣區(qū)、低海拔樣區(qū)；每個樣區(qū)中設(shè)15個典型樣方[5]，每個樣方面積5 cm×5 cm，樣方裝入編號的采集袋內(nèi)，帶回實驗室觀察。對這540個樣方進(jìn)行緩步動物取樣，在蒸餾水中浸泡苔蘚標(biāo)本12~24 h，在雙筒解剖鏡下分揀計數(shù)，通過吸管將緩步動物取出后直接放入沸酒精中殺死，用Hoyer’s液固定后裝片，用相差顯微鏡鑒定種類并統(tǒng)計個體數(shù)量[5]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

各類群數(shù)量優(yōu)勢度劃分標(biāo)準(zhǔn)為：個體數(shù)占總捕獲量的10%以上者為優(yōu)勢類群(+++)，1%~10%為常見類群(++)，1%及以下為稀有類群(+)[5]。用以下指標(biāo)計算各生境緩步動物群落結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，Simpson指數(shù)表示優(yōu)勢集中程度，Shannon-Wiener信息指數(shù)表示物種豐富度，修正的Hill指數(shù)即均勻性指數(shù)表示均勻性[5]。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計前，對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗。在SPSS10.0中對數(shù)據(jù)用統(tǒng)計軟件就時間和海拔兩因素進(jìn)行有重復(fù)的雙因素方差分析和多重比較（LSD）。顯著性水平設(shè)在= 0.05。

2 結(jié)果

2.1 緩步動物群落類群和個體數(shù)量組成

對群落定量調(diào)查中，前后共收集7947只，其分別屬于緩步動物門中的2綱3目4科11屬25種（表1）。其中大生熊蟲屬的和個體數(shù)占總采集個體數(shù)的86.77%為優(yōu)勢類群。等4種緩步動物為常見類群，個體數(shù)占比為9.21%；稀有類群包括等19種，占總采集類群數(shù)76%，但個體數(shù)很少，占總采集個體數(shù)4.01%。

表 1 緩步動物類群、數(shù)量和多度

2.2 緩步動物群落的季節(jié)海拔變化

2.2.1 緩步動物群落的季節(jié)動態(tài)變化11月群落中物種數(shù)量最多，包含全部的優(yōu)勢類群、常見類群和10種稀有類群；6月和9月的物種數(shù)量最少，只包含2種優(yōu)勢類群和1種稀有類群；緩步動物的個體數(shù)量在12月最多，在3~6月個體數(shù)量少（表2）。方差分析結(jié)果顯示，季節(jié)變化對群落個體數(shù)有極顯著的影響 (11, 108= 5.937,<0.01)，而對群落類群數(shù)影響不明顯(2, 36=1.31，＞0.05)。從表2可看出，類群數(shù)和個體數(shù)都隨月份變化發(fā)生改變，更明顯的是個體數(shù)。個體數(shù)在不同月份上的多重比較（LSD）表明，3~6四個月平均數(shù)與其他月份之間均有顯著性差異（<0.05），而3~6四個月的平均數(shù)之間沒有差異，其他月份平均數(shù)之間也沒有差異。

表2 緩步動物多樣性指數(shù)（不同月份）

2.2.2 海拔對緩步動物群落的影響隨海拔的上升群落類群數(shù)和個體數(shù)都增加。方差分析表明，海拔變化顯著影響群落個體數(shù)(2, 108= 87.667,<0.01) 和類群數(shù)(2, 36= 6.148,<0.01)。不同海拔個體數(shù)的多重比較（LSD）表明，三個海拔樣地平均數(shù)之間均有極顯著差異（<0.01）。不同海拔間群落類群數(shù)的多重比較（LSD）表明，高海拔群落類群數(shù)與低海拔的之間有極顯著差異（<0.01）。

2.3 緩步動物群落多樣性分析

從表2可看出，群落Simpson指數(shù)4月最高，11~1月較低。4月一種優(yōu)勢類群數(shù)量占4月總數(shù)77.84%，而11~1月包含許多稀有類群。群落Shannon-Wiener信息指數(shù)與Simpson指數(shù)得出恰好相反地趨勢，在11~1月較高，4月最低。群落的均勻性指數(shù)在6月最高，4月和10~12月較低。對群落Simpson指數(shù)進(jìn)行方差分析，月份變化對群落Simpson指數(shù)影響極顯著 (11,36= 3.572,<0.01)，群落Simpson指數(shù)隨海拔變化影響不顯著(2, 36= 2.12,＞0.05)。我們從圖1A即可看出，不同海拔段上Simpson指數(shù)總體呈現(xiàn)先降后升的趨勢，11月附近是三個海拔段Simpson指數(shù)最低值集中體現(xiàn)的位置。群落Shannon-Wiener信息指數(shù)方差分析結(jié)果與對群落Simpson指數(shù)進(jìn)行方差分析結(jié)果相似?？梢?，月份變化對群落Shannon-Wiener信息指數(shù)有極顯著影響(11,36= 4.881,<0.01)，而海拔的差異對群落Shannon-Wiener信息指數(shù)(2, 36= 2.059,＞0.05)影響不明顯。

圖1 不同海拔緩步動物多樣性的月份變化

從圖1B可看出，Shannon-Wiener信息指數(shù)與Simpson指數(shù)變化趨勢在不同海拔段上截然不同。沒有對均勻度指數(shù)進(jìn)行方差分析是因為7月樣本中海拔地區(qū)只有1個種，無法計算。圖1C顯示高海拔地區(qū)呈平穩(wěn)趨勢，8月均勻度較低、4月均勻度較高，其余月份均勻度指數(shù)變化不大。中海拔地區(qū)均勻度指數(shù)呈先降后升再降趨勢，指數(shù)4月最高8月最低。均勻度指數(shù)在低海拔地區(qū)呈下降上升交替趨勢。不同月份間Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener信息指數(shù)多重比較（LSD）都表明，7~9月與10~1月之間有顯著性差異（<0.05），而7~9月之間、10~1月之間、其他月份之間都沒有差異。7~9月物種類群較少，主要是兩種優(yōu)勢類群。由于大量常見類群和稀有類群在10~1這四個月出現(xiàn)，導(dǎo)致10~1四個月與7~9三個月之間這兩個指數(shù)有明顯差異。

3 討論

南五臺山緩步動物群落主體由和共同組成，其個體數(shù)占絕對優(yōu)勢，根據(jù)作者觀察統(tǒng)計，這兩種優(yōu)勢類群主要集中在6月繁殖，6月標(biāo)本中發(fā)現(xiàn)這兩種優(yōu)勢類群的卵。7月數(shù)量逐步增多，秋冬季達(dá)到頂峰。溫度降低影響優(yōu)勢類群數(shù)量增長，11月開始兩種優(yōu)勢類群數(shù)量下降，其他如，在11~12月開始大量繁衍，此時出現(xiàn)許多常見類群和稀有類群的卵和幼體。由于緩步動物特有的越冬形式為以幼蟲進(jìn)入包囊形式，并非卵的形式，而包囊在浸泡中會復(fù)蘇，因此個體數(shù)量12月最多。當(dāng)?shù)貧庀筚Y料表明，南五臺山地區(qū)1~6月相對濕度較低，12~2月幼蟲包囊埋藏在冰雪中，持續(xù)低溫會影響包囊中幼蟲的存活，隨著3月冰雪漸漸融化，溫度上具備了幼蟲從包囊狀態(tài)逐漸復(fù)蘇為活動狀態(tài)的條件，但存活的幼蟲包囊數(shù)量不多，復(fù)蘇為活動狀態(tài)的幼蟲數(shù)量就不多，低濕度環(huán)境又抑制了復(fù)蘇的緩步動物的生存與繁殖，因而個體數(shù)量在3~6月較少，平均數(shù)方面這四個月之間沒有差異，而與其他月份有顯著性差異。本文結(jié)果與在美國加利福尼亞州對緩步動物研究發(fā)現(xiàn)的群落類群數(shù)和個體數(shù)頂峰在秋冬季節(jié)[6]的研究相似。對個體數(shù)和群落類群數(shù)進(jìn)行方差分析，與吉林省中西部平原區(qū)土壤螨類群落表現(xiàn)出類群數(shù)和個體數(shù)變化的結(jié)論[7]相似。

種群的集中程度由群落Simpson指數(shù)反映，受季節(jié)影響，優(yōu)勢類群的種類和數(shù)量起決定性因素。不同時間集中程度不同的，4月群落的集中性最好，可有Shannon-Wiener信息指數(shù)與Simpson指數(shù)反映出來，群落物種最豐富的時間為11~1月。春夏兩季群落Simpson指數(shù)較高，此時群落兩種優(yōu)勢類群為主。春夏季兩種優(yōu)勢類群大量繁殖，環(huán)境競爭排斥了其他類群的繁殖到，Shannon-Wiener信息指數(shù)在春夏兩季低。秋末和冬季優(yōu)勢類群繁殖受到抑制，一些常見類群和稀有類群開始出現(xiàn)增多，群落種類相對豐富，Shannon-Wiener信息指數(shù)較高。6月群落均勻性指數(shù)較高，此時只有2種優(yōu)勢類群和1種稀有類群，且優(yōu)勢類群之間數(shù)量相當(dāng)。4月物種幾乎都是，所以均勻性指數(shù)較低；而物種種類最多的，是在10~12月之間，10~12月和數(shù)量雖然開始下降，但仍然很有優(yōu)勢，而包括在內(nèi)的稀有類群個體數(shù)量還很少，從而出現(xiàn)了均勻性指數(shù)不升反降的情況。這說明，南五臺山緩步動物優(yōu)勢類群適宜在春夏季生活，優(yōu)勢種群生長受溫度降低影響，而溫度降低后常見類群和稀有類群的增多可提高群落物種豐富度。

隨著海拔的上升，人為干擾強(qiáng)度逐漸降低。在低海拔地區(qū)，人為干擾一定程度上減少了群落類群數(shù)和個體數(shù)。這與對波蘭[1]及美國田納西洲緩步動物相關(guān)調(diào)查研究的結(jié)論[2]一致，群落類群數(shù)在高、低海拔地區(qū)間有差異的原因是人為干擾強(qiáng)度差異較大，中海拔地區(qū)與其他海拔間則沒有差異。在不同海拔段上，Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener信息指數(shù)總體呈現(xiàn)出相似的趨勢，即物種的集中性和豐富度在不同海拔段上較接近。隨著海拔從高到低，均勻度指數(shù)的穩(wěn)定性逐漸下降，這可能與人為干擾程度逐漸增大有關(guān)。

4 結(jié)論

海拔和季節(jié)均對緩步動物群落個體數(shù)影響顯著，對物種數(shù)影響不顯著；物種數(shù)和個體數(shù)的頂峰在冬季，二者均隨海拔上升而增加。季節(jié)對群落Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener信息指數(shù)的影響顯著，海拔對群落Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener信息指數(shù)的影響不顯著。

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Community and Diversity of Tardigrades on Mt. Nanwutai, Qinling Mountains

LIU Ying

710068,

In order to understand the effects of seasonal and altitudinal change on community structure and diversity of tardigrade, an annual investigation on Mount Taibai, the highest peak of Qinling Mountains was carried out from September 2004 to August 2005. A total of 7 947 individuals of tardigrades belong to 25 species, 11 genera, 4 families, 3 orders and 2 classes. The speciesandoccupied 86.77% of the whole collection. Simpson index, Shannon-Wiener index and improved Hill index were used to analyze characters of tardigrade community structure. The results indicated that the altitude and seasona imposed significant effect on the number of tardigrades, but not on the number of species. The number peak of both individuals and species occurred in April. The numbers of tardigrades and species increased with the increase of altitude. There were significant relationship between Simpson index, Shannon-Wiener index and season. The highest Simpson index and the lowest Shannon-Wiener index occurred in April, while, the lowest Simpson index and the highest Shannon-Wiener index occurred in November, December and January. The highest improved Hill index of species occurred in June. There was not significant relationship between the altitude and Simpson index, Shannon-Wiener diversity.

Tardigrade; community; diversity; Mt. Nanwutai; Qinling Mountains

Q958.1

A

1000-2324(2018)06-0982-04

10.3969/j.issn.1000-2324.2018.06.015

2018-02-13

2018-03-28

陜西省教育廳專項科研計劃項目(18JK0058);陜西廣播電視大學(xué)科研基金項目(17D-07-A11)

劉瑩(1982-),女,碩士,副教授,主要研究方向:動物生態(tài)學(xué). E-mail:ly3589@126.com