江蘇省泰州市姜堰區(qū)昆蟲群落多樣性調(diào)查與區(qū)系分析

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)蝶類資源進行了調(diào)查及區(qū)系研究。本文對泰州市姜堰區(qū)進行了昆蟲多樣性調(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)保護和功能評價提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

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］。

2 材料與方法

2.1 標本采集與鑒定

本次調(diào)查共進行了三次昆蟲采集，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，其它種類的昆蟲標本放入無水乙醇中保存，記錄采集基本信息，然后帶回實驗室進行分類鑒定。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)量并將部分標本制成針插標本進行保存。

2.2 數(shù)據(jù)處理

在數(shù)據(jù)分析時，對標本數(shù)量進行標準化處理。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，劃分標準依據(jù)正態(tài)分布原則確定。本文采用的具體標準為：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］。

2.3 區(qū)系劃分依據(jù)

根據(jù)申效誠的《中國昆蟲地理》進行中國動物地理區(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］。

3 結(jié)果分析

3.1 姜堰區(qū)昆蟲群落組成

經(jīng)過鑒定和數(shù)量統(tǒng)計，共采集昆蟲標本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

3.2 姜堰區(qū)昆蟲群落多樣性特征分析

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

3.3 姜堰區(qū)昆蟲優(yōu)勢類型分析

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］。

3.4 姜堰區(qū)昆蟲區(qū)系分析

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

4 討論

此次姜堰區(qū)昆蟲多樣性調(diào)查，共采集昆蟲標本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；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、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。