內(nèi)蒙古阿爾山地區(qū)蝴蝶群落多樣性

邸曉晨，單良陳玉，王松，馬方舟，張斌*

(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 生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京 210042)

昆蟲種類繁多、分布廣泛，在生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性方面都具有重要作用[1]。蝴蝶隸屬于昆蟲綱Insecta鱗翅目Lepidoptera錘角亞目Rhopalocera，是一類對生境結(jié)構(gòu)及棲息環(huán)境變化敏感度極高的昆蟲。蝴蝶能以比其寄主植物快3～30倍的速度對生境惡化做出反應(yīng)，從而被公認(rèn)為生境質(zhì)量變化的指示生物[2-3]。因此，通過對蝴蝶種類及數(shù)目的動態(tài)監(jiān)測，可促進(jìn)阿爾山地區(qū)生物多樣性保護(hù)工作，同時推動旅游業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

近年來，我國開始重視蝴蝶生物多樣性監(jiān)測和保護(hù)工作，并在全國范圍內(nèi)開展蝴蝶多樣性研究[4-8]。阿爾山地區(qū)因特殊的地理環(huán)境以及獨特的氣候條件，擁有豐富的生物資源。本文通過對阿爾山地區(qū)不同生境蝴蝶的群落結(jié)構(gòu)及多樣性特征的研究，為阿爾山地區(qū)蝴蝶多樣性保護(hù)、旅游業(yè)的開發(fā)提供依據(jù)，同時為長期監(jiān)測該地區(qū)環(huán)境及全國蝴蝶多樣性研究奠定基礎(chǔ)[9]。

1 研究地區(qū)和方法

1.1 研究地區(qū)概況

阿爾山地區(qū)地處內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟西北部，橫跨大興安嶺西南山麓，東與呼倫貝爾市所轄扎蘭屯市和興安盟扎賚特旗毗鄰，南鄰興安盟科右前旗，西與蒙古國交界，北與呼倫貝爾市新巴爾虎左旗、鄂溫克自治旗相鄰。該地區(qū)降水充足，地理坐標(biāo)為120°14′～121°20′E，47°15′～47°45′N，并與四大草原(呼倫貝爾草原、蒙古草原、科爾沁草原和錫林郭勒草原)交匯[10]。

阿爾山地區(qū)是大興安嶺生態(tài)屏障的重要組成部分，也是東北地帶重要的資源儲備區(qū)。近年來，該地區(qū)豐富的森林資源、野生動物資源及水資源吸引了眾多游客，促成了阿爾山地區(qū)旅游業(yè)的興起。該地區(qū)擁有特殊的地理環(huán)境，海拔高度由西南向東北逐漸升高，全年主要受東南海洋暖濕氣流與西北干寒氣流影響，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候。該地區(qū)占地面積小，并處于大陸型高山氣候區(qū)，形成了全年氣溫較低、無霜期短、氣溫日差較大的獨特氣候特征。該地區(qū)生物多樣性較高，蝴蝶種類較為豐富，與其獨特的氣候有著重要聯(lián)系[11-12]。

1.2 研究方法

依據(jù)生境和海拔的不同，在該地區(qū)選定5條樣線，基本覆蓋阿爾山地區(qū)所有生境類型(針闊混交林、草甸、農(nóng)田等)。每條樣線長度均設(shè)置為2 km，分成10個小樣段，各樣段長為200 m。5條樣線的基本信息參照表1。

表1 樣線信息表

觀測時間定為6—9月，每月進(jìn)行1次野外調(diào)查，每次調(diào)查3 d。為保證觀測質(zhì)量，根據(jù)蝴蝶生活習(xí)性，觀測在天氣晴朗、風(fēng)力小于4級、有效觀測時間(8:00—12:00、14:00—18:00)內(nèi)進(jìn)行。觀測范圍設(shè)置為樣線兩側(cè)各寬2.5 m、高度5 m。通過網(wǎng)捕、觀測記錄、拍照等方法記錄所有靜休、訪花以及飛行的蝴蝶[13]。對于不能確定的種類，網(wǎng)捕后依據(jù)《中國蝶類志》和《中國蝴蝶分類與鑒定》等資料[14-16]進(jìn)行鑒定。為了彌補(bǔ)樣線法的不足，在常規(guī)的樣線法觀測記錄之外，配合非定時、非定點的本底調(diào)查，選擇合適的蝴蝶棲息地，觀測并記錄所有的蝴蝶種類。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

1.3.1 多樣性分析采用以下參數(shù)

(1)多樣性(H)指數(shù)采用Shannon-Wiener公式計算:

H=-∑(Pi)(lnPi)，Pi=Ni/N，

其中，H為群落多樣性，Pi為此物種個體數(shù)占總個體數(shù)比例，Ni為i種的個體數(shù)，N為全部物種個體數(shù)[17-18]。

根據(jù)單因素試驗結(jié)果，選擇以下4個因素：料液比(A)、超聲溫度(B)、超聲時間(C)、超聲次數(shù)(D)，采用l9(34)正交試驗設(shè)計進(jìn)行超聲波輔助提取枸杞多糖的條件優(yōu)化，試驗因素水平見表1，試驗結(jié)果見表2。

(2)均勻度(J)采用Pielou公式計算:

J=H/lnS,

其中，J為均勻度，H為Shannon多樣性指數(shù)，S為物種數(shù)[19]。

(3)優(yōu)勢度(D)采用Berger-Parker公式計算:

D=Nmax/N,

其中，Nmax為優(yōu)勢種的種群數(shù)量，N為全部物種的個體數(shù)[20]。

(4)物種豐富度(R)采用Margalef公式計算:

其中，S為物種數(shù)，N為全部物種的個體總數(shù)[21]。

(5)群落相似性(I)指標(biāo)采用Jaccard相似性公式計算:

I=c/(a+b-c),

其中，a為A生境的物種數(shù)，b為B生境的物種數(shù),c為A、B兩個生境共有的物種數(shù)[22-23]。

2 結(jié)果和分析

2.1 阿爾山地區(qū)蝶類群落組成

通過對阿爾山地區(qū)蝴蝶調(diào)查共記錄蝴蝶59種2 499只，隸屬于6科40屬,分別為蛺蝶科22屬30種、灰蝶科7屬9種、粉蝶科5屬10種、弄蝶科4屬5種、絹蝶科1屬3種、鳳蝶科1屬2種。其中，國家二級保護(hù)蝶類3種：小紅珠絹蝶Parnassiusnomion、冰清絹蝶Parnassiusglacialis、白絹蝶Parnassiusstubbendorfii。優(yōu)勢種類有3種：絹粉蝶Aporiacrataegi、菜粉蝶Artogeiarapae、銀斑豹蛺蝶Speyeriaaglaja。常見種有云粉蝶Pontiadaplidice、仁眼蝶Hipparchiaautonoer、斑緣豆粉蝶Coliaserate、蛇眼蝶Minoisdryas等14種。由不同生境所得蝴蝶群落組成數(shù)據(jù)看出，草甸(A1)、農(nóng)田(A2)以及農(nóng)場(A5)的優(yōu)勢種均為菜粉蝶，針闊混交林(A3)的優(yōu)勢種為絹粉蝶，針葉林(A4)的優(yōu)勢種為銀斑豹蛺蝶。

從科級水平看，蛺蝶科的屬數(shù)、種數(shù)以及個體數(shù)量均為該地區(qū)最高(表2)，廣泛存在于5種生境類型中。粉蝶科的個體數(shù)量為1035只，在5種不同生境中僅次于蛺蝶科，占總個體數(shù)的41.42%?；业圃诓莸?A1)、針葉林(A4)中種數(shù)和個體數(shù)最高，共6種123只。弄蝶科共4屬5種，在5種生境類型中均有存在。絹蝶科除在農(nóng)場(A5)未見分布，其他4種生境類型中都有出現(xiàn)。鳳蝶科無論在屬數(shù)還是種數(shù)上都是最少的，但其個體數(shù)比弄蝶科和絹蝶科多，且在5種生境類型中都有分布。

表2 阿爾山地區(qū)不同生境蝶類的種類與數(shù)量分布

表2續(xù)

種類數(shù)量/只A1A2A3A4A5總計 玄灰蝶Tongeia fischeri11 紅珠灰蝶Lycaeides argyrognomon 11鳳蝶科Papilionidae 柑橘鳳蝶Papilio xuthus 115014167 金鳳蝶P.machaon 33511弄蝶科Hesperiidae 紅弄蝶Hesperia florinda2428 弄蝶H.comma617 綠弄蝶Choaspes benjaminii33 鏈弄蝶Heteropterus morpheus11 黃翅銀弄蝶Carterocephalus alci-noides77絹蝶科Parnassiidae 白絹蝶Parnassius stubberdorfii112 冰清絹蝶P.glacialis112 小紅珠絹蝶P.nomion3227粉蝶科Pieridae 菜粉蝶Pieris rapae 1153401028170663 東方菜粉蝶P.canidia 11 云粉蝶Pontia daplidice3714111770 綠云粉蝶P.chloridice44 黎明豆粉蝶Colias heos55 斑緣豆粉蝶C.erate 32212542 豆粉蝶C.hyale246 絹粉蝶Aporia crataegi2371493425202 突角小粉蝶Leptidea amurensis422733 鋸紋小粉蝶L.serrata279

2.2 阿爾山地區(qū)蝶類群落特征

由表3可以看出，H指數(shù)按科由高到低的順序依次為：蛺蝶科、弄蝶科、灰蝶科、粉蝶科、絹蝶科、鳳蝶科。蛺蝶科多樣性指數(shù)最高，為2.65，而鳳蝶科則為最低，僅0.41。從J指數(shù)來看，最高的為弄蝶科為0.89，絹蝶科和蛺蝶科分別為0.83、0.78，粉蝶科最低為0.50。比較D指數(shù)可知，鳳蝶科的優(yōu)勢度指數(shù)最高，為0.76，其他科由高到低依次為：絹蝶科、粉蝶科、灰蝶科、弄蝶科、蛺蝶科。由R指數(shù)可知，蛺蝶科的物種豐富度最高，達(dá)到4.09，鳳蝶科最低，為0.22，按科由高到低的順序依次為：蛺蝶科、灰蝶科、粉蝶科、弄蝶科、絹蝶科、鳳蝶科。

從個體數(shù)量來看，蛺蝶科比重最大，占47.74%，其屬數(shù)和種數(shù)均最高。粉蝶科個體數(shù)量僅次于蛺蝶科，占比41.42%。灰蝶科屬數(shù)和種數(shù)分別為7、9個，個體數(shù)量為156只。鳳蝶科屬數(shù)和種數(shù)低于弄蝶科和絹蝶科，個體數(shù)量比弄蝶科和絹蝶科多，共78只，占總個體數(shù)量的0.03%。弄蝶科共4屬5種26只，占總個體數(shù)的0.01%。個體數(shù)量最少的是絹蝶科，僅3種11只，占總個體數(shù)的0.004%

2.3 不同生境蝶類群落多樣性

由表4可知，農(nóng)田、針闊混交林、針葉林均為26屬，草甸和農(nóng)場為23屬。針闊混交林共26屬33種271只，其H指數(shù)和J指數(shù)也是5種不同生境類型中最高的，但種數(shù)和D指數(shù)最低。農(nóng)田共35種，其種數(shù)和R指數(shù)是5種生境類型種最高的，個體數(shù)僅次于針葉林。針葉林的種數(shù)僅次于農(nóng)田，其個體數(shù)量最高。農(nóng)場共23屬26種331只，其D指數(shù)、J指數(shù)最高，但R指數(shù)最低。

表4 阿爾山地區(qū)不同生境蝶類群落的多樣性特征

總體上看，該地區(qū)蝴蝶群落的屬數(shù)、物種數(shù)、D指數(shù)、J指數(shù)是相對一致的。針闊混交林D指數(shù)和J指數(shù)最高，R相對較高，但種數(shù)和D指數(shù)最低，說明該生境蝴蝶群落較穩(wěn)定且相對復(fù)雜，物種的分布相對平衡，植物類型相對豐富且環(huán)境適合蝶類棲息。農(nóng)田的種數(shù)和R指數(shù)最高，表明該生境適合蝶類生存，物種相對豐富。農(nóng)場的D指數(shù)和J指數(shù)最高，R指數(shù)最低，表明該生境物種簡單，生境內(nèi)不同種類蝴蝶數(shù)量分布不均勻，優(yōu)勢蝶類如菜粉蝶個體數(shù)量突出具有明顯優(yōu)勢。

2.4 不同生境蝶類分布的相似性

由表5可知，各生境相互之間的I系數(shù)在0～0.75之間，其中，草甸和農(nóng)場的I系數(shù)最高為0.5714且位于0.50～0.75之間，為中等相似，表明草甸和農(nóng)場的生境類型相鄰或相近[24]。草甸和農(nóng)田、草甸和針闊混交林、草甸和針葉林、農(nóng)田和針闊混交林、農(nóng)田和針葉林、農(nóng)田和農(nóng)場、針闊混交林和針葉林、針闊混交林和農(nóng)場以及針葉林和農(nóng)場的I系數(shù)在0.25～0.50之間為中等不相似，其中草甸和針闊混交林的I系數(shù)最低,為0.3778，這主要是因為草甸和針闊混交林的相同蝴蝶種數(shù)共17種，且兩樣線植被類型差距較大，人為干擾因素也有所不同。

表5 不同生境中相同蝴蝶種數(shù)(對角線上)和相似性系數(shù)(對角線下)

2.5 阿爾山地區(qū)蝴蝶群落動態(tài)分析

通過對阿爾山地區(qū)6—9月份蝴蝶的物種數(shù)、個體數(shù)量、H指數(shù)、J指數(shù)、D指數(shù)及R指數(shù)的統(tǒng)計(圖1、圖2)，可以得出蝴蝶的物種數(shù)在7月達(dá)到高峰共31屬43種，8月的物種數(shù)僅次于7月份共30屬41種，6月和9月的物種數(shù)均為11種。蝴蝶的個體數(shù)量在8月份達(dá)到高峰，共計1219只，其次7月份共計742只，6月份的個體數(shù)量最少僅72只(圖1)。7月的H指數(shù)最高，達(dá)到2.88，按數(shù)值由高到低的順序依次為：7月(2.88)、8月(2.69)、6月(1.77)、9月(1.16)。從J指數(shù)來看，各月份相差較小，7月份達(dá)到最高(0.77)，9月份最低(0.48)，6月和8月分別為0.74和0.72。9月份的D指數(shù)最高，7月份的則最低(0.10)。而R指數(shù)恰恰與D指數(shù)成負(fù)相關(guān)，7月份達(dá)到最高，9月份則最低。阿爾山地區(qū)7月份正值植物種類豐富、植被繁盛、溫度濕度適宜的季節(jié)，可以給蝴蝶提供良好的寄主植物，充足的水分以及適宜的棲息環(huán)境，因此，此時的物種數(shù)、H指數(shù)、J指數(shù)和R指數(shù)均達(dá)到最高(圖2)。

圖1 阿爾山地區(qū)蝴蝶物種數(shù)和個體數(shù)的時間動態(tài)

圖2 阿爾山地區(qū)蝶類多樣性的時間動態(tài)

3 討論

本研究通過對阿爾山地區(qū)蝶類多樣性的調(diào)查，共記錄蝴蝶59種2499只，隸屬于6科40屬。從科級水平看，蛺蝶科多樣性指數(shù)和物種豐富度指數(shù)最高，均勻度指數(shù)較高，優(yōu)勢度指數(shù)最低，說明蛺蝶科的物種豐富，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。粉蝶科的個體數(shù)量僅次于蛺蝶科，共1035只，占總個體數(shù)的41.42%，是該地區(qū)的優(yōu)勢科，但其均勻度指數(shù)最低,說明物種的分布不平衡，群落結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定。弄蝶科的均勻度指數(shù)最高，多樣性指數(shù)高于灰蝶科，說明弄蝶科分布平衡，物種相對灰蝶科豐富。絹蝶科的多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù)較低，均勻度指數(shù)較高，優(yōu)勢度指數(shù)僅次于鳳蝶科，說明絹蝶科物種較為稀少，優(yōu)勢種作用較明顯且群落結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定。鳳蝶科的多樣性指數(shù)和物種豐富度最低，優(yōu)勢度指數(shù)最高說明鳳蝶科蝴蝶在阿爾山地區(qū)較為單一，群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定且優(yōu)勢種作用突出。

從蝴蝶群落的動態(tài)觀測來看，蝴蝶的物種數(shù)和個體數(shù)量在7月份逐漸達(dá)到高峰，8月份也相對較多。6月份，由于阿爾山地區(qū)晝夜溫差較大，不能給蝴蝶提供較好的棲息環(huán)境，因此蝴蝶在該月物種數(shù)及個體數(shù)量相對較少。7月份阿爾山地區(qū)植被茂盛，種類繁多，溫度濕度適宜且正處于花期，導(dǎo)致蝴蝶爆發(fā)式發(fā)生。8月份處于結(jié)實期，蝴蝶個體數(shù)目達(dá)到峰值，但物種數(shù)與7月相比有所下降。9月份植被逐漸減少，導(dǎo)致蝴蝶的寄主植物減少，蝴蝶的物種數(shù)和個體數(shù)量也迅速下降。

阿爾山地區(qū)生境優(yōu)越，植被豐富。在實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，因農(nóng)田開發(fā)而大量使用農(nóng)藥，導(dǎo)致蝶類多樣性受到較大影響，如玫瑰峰(A2)、五岔溝鎮(zhèn)(A4)以及綠水農(nóng)場(A5)3條樣線中，除菜粉蝶外，其他蝶類個體數(shù)量數(shù)目極少?；瘜W(xué)藥劑不僅會影響蝴蝶幼蟲、蝴蝶寄主植物等的正常生長，也會給蝴蝶種群帶來致命威脅。因此，建議阿爾山地區(qū)政府盡量控制農(nóng)藥的使用量，推廣生物防治等手段?？诎?A1)主要受放牧影響，對該樣線的蝴蝶造成輕度干擾，建議牧民正確規(guī)劃放牧區(qū)域，合理放牧。近年來，阿爾山地區(qū)因其獨特的地理環(huán)境吸引了大量游客到此觀光旅游。隨著旅游業(yè)的不斷發(fā)展，生物棲息地逐漸被開發(fā)，從而蝴蝶多樣性受到威脅。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，玫瑰峰(A2)樣線以及白狼鎮(zhèn)(A3)樣線由于游客較多，已經(jīng)對蝴蝶造成中度干擾。蝴蝶作為環(huán)境質(zhì)量的檢測指標(biāo)，對棲息環(huán)境具有高度的敏感性，阿爾山地區(qū)蝴蝶已經(jīng)受到農(nóng)藥、放牧及旅游開發(fā)的影響，做好生物多樣性保護(hù)工作極為重要。