長春師范大學(xué)校園昆蟲多樣性調(diào)查

許振文,韓雨芙,包安妮,劉曉美,朱文明,盧冠軍

(長春師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,吉林 長春130032)

昆蟲隸屬于節(jié)肢動(dòng)物門,昆蟲綱,在自然界中分布廣泛,占據(jù)的生境類型豐富多樣。昆蟲在生態(tài)系統(tǒng)中扮演重要角色,有些昆蟲可以為農(nóng)林除害,在捕食的過程中幫助植物授粉,部分昆蟲可以分解凋落物,促進(jìn)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)。對于人類而言,有些昆蟲及其采集的蜂蜜具有藥用價(jià)值和食用價(jià)值,可以治療多種疾病[1]。特定區(qū)域內(nèi)昆蟲豐富度及種群動(dòng)態(tài)能反映該地的環(huán)境條件及質(zhì)量[2],對生態(tài)系統(tǒng)起重要的指示作用。

昆蟲豐富度受人類活動(dòng)的影響十分顯著。人類在開發(fā)和利用自然環(huán)境的過程中,昆蟲的棲息地逐漸被農(nóng)田、種植園、建筑用地等取代,對昆蟲賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)直接造成了嚴(yán)重的干擾和破壞,在城市綠地建設(shè)過程中,人們通過改變生態(tài)環(huán)境類型間接影響昆蟲豐富度。為了解昆蟲的可利用生境現(xiàn)狀,亟待對不同區(qū)域的昆蟲豐富度展開調(diào)查。目前有關(guān)昆蟲豐富度的研究主要集中在大區(qū)域生境中,楊歡[3]調(diào)查了成都城市綠地昆蟲豐富度,秦軍方[4]調(diào)查了燕山中部地區(qū)昆蟲豐富度,額爾敦畢力格[5]調(diào)查了呼和浩特市東部地區(qū)昆蟲豐富度,而對小區(qū)域昆蟲豐富度的研究較少。

大學(xué)校園是學(xué)生和教師進(jìn)行科研文化交流和工作的場所,同時(shí)是城市中一個(gè)特殊的小區(qū)域[6]。大學(xué)校園植被覆蓋率較高,綠化景觀較為完備,生境類型豐富多樣,包括林地、灌叢、草地、濕地等,為昆蟲提供良好的覓食條件和多樣的生存空間。本文以長春師范大學(xué)主校區(qū)為研究區(qū)域,開展昆蟲豐富度調(diào)查研究,旨在明確校園內(nèi)昆蟲豐富度,揭示不同生境昆蟲豐富度差異規(guī)律及其原因。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

長春師范大學(xué)主校區(qū)(43°91′N,125°40′E)位于吉林省長春市二道區(qū),屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫4.8℃,多年平均降水量約600 mm,年無霜期140～150 d。校園土壤肥沃,植被覆蓋率較高,生物種類豐富。綠地規(guī)劃建設(shè)較為完善,包括林地、灌木叢、鏡面湖、草地以及建筑區(qū)周圍的植被,其中林地占地面積最大,為昆蟲的生長和繁殖提供了良好的自然條件。

1.2 樣地的選取

為準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)校園內(nèi)不同生境昆蟲多樣性及優(yōu)勢度的差異,根據(jù)校園內(nèi)人類活動(dòng)情況、植被類型與分布特點(diǎn),選取校園內(nèi)3處典型樣地(A區(qū)、B區(qū)、C區(qū))進(jìn)行調(diào)查。A區(qū)為綠化區(qū),位于長春師范大學(xué)南門東側(cè),以高大喬木和油松為主,上層植被為樟子松、紅皮杉、冷杉等高大喬木,中層有雞樹條莢蒾、毛櫻桃、長白忍冬等灌木和藤本植物,下層有打碗花、酸模葉蓼、龍葵等草本植物[7]。樣地內(nèi)植被類型豐富,土壤腐殖質(zhì)層發(fā)育較好,人類活動(dòng)較少,由于高大喬木的阻擋,綠化區(qū)內(nèi)風(fēng)速較小,適宜昆蟲的生長繁殖。B區(qū)為灌木叢,位于長春師范大學(xué)主校區(qū)西南角,生境介于綠化區(qū)與生活區(qū)之間,人類活動(dòng)較弱,無高大喬木,植被類型以灌木和草本植物為主,四周無高大喬木和建筑的遮擋,因有鐵軌,高架橋等對昆蟲有一定干擾。C區(qū)為生活區(qū),位于學(xué)生公寓和教學(xué)樓之間,多為硬化路面,有稀疏的草本植物和藤本植物,人類活動(dòng)頻繁,對部分昆蟲干擾較大。

1.3 標(biāo)本的采集、制作與鑒定

2021年5月至7月,采用燈光誘捕法在上述3個(gè)樣地對昆蟲進(jìn)行采樣與調(diào)查,從日落時(shí)分開始采集,每次采集3 h,15～20 d采集一次,共采集5次。在實(shí)驗(yàn)開始前記錄當(dāng)日的日落時(shí)間。日落前30 min,將白色背景布離地約10 cm垂直搭建在昆蟲采集樣地,在幕布中央靠上處固定1個(gè)白熾燈引誘昆蟲[8]。毒瓶底部放置一層脫脂棉,使用醫(yī)用注射器注入乙酸乙酯,將棉花浸濕不滴漏,蓋緊瓶蓋,用于放置誘捕昆蟲。

日落時(shí)開始第一次觀察并統(tǒng)計(jì)昆蟲種類與數(shù)量,每隔30 min記錄落布昆蟲的種類及數(shù)量,同時(shí),每個(gè)種類的昆蟲取樣2頭個(gè)體,并將捕捉到的昆蟲單獨(dú)放入毒瓶中,防止由于昆蟲之間爭斗導(dǎo)致其肢體或翅膀缺失。昆蟲采集結(jié)束后,將收集到的昆蟲帶回實(shí)驗(yàn)室。將昆蟲還軟后,用昆蟲針將大型昆蟲和小型昆蟲分別固定在展翅板和泡沫板上,參考《中國昆蟲生態(tài)大圖鑒》[9]《昆蟲識(shí)別圖鑒》[10]《昆蟲臉書》[11]《昆蟲學(xué)基礎(chǔ)與常見種類識(shí)別》[12]對其進(jìn)行分類與鑒定,制作成標(biāo)本,保存于標(biāo)本盒中。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

分別統(tǒng)計(jì)3個(gè)樣地昆蟲的個(gè)體數(shù)量及分類結(jié)果,采用Shannon-Wiener指數(shù)分析昆蟲物種多樣性;采用Margalef指數(shù)分析物種豐富度;采用Simpson指數(shù)進(jìn)行優(yōu)勢度分析;采用Jaccard相似系數(shù)分析3個(gè)樣地昆蟲群落相似性。

2 結(jié)果與分析

2.1 昆蟲豐富度

通過對校園內(nèi)3個(gè)樣地昆蟲進(jìn)行統(tǒng)計(jì),共獲得昆蟲標(biāo)本798頭,隸屬于7目34科(表1)。7目分別為雙翅目(Diptera)、鞘翅目(Coleoptera)、鱗翅目(Lepidoptera)、膜翅目(Hymenoptera)、直翅目(Orthoptera)、半翅目(Hemiptera)和脈翅目(Neuroptera)。校園內(nèi)昆蟲物種多樣性由高到低依次為:雙翅目共計(jì)14科642頭;鞘翅目共計(jì)10科93頭;鱗翅目共計(jì)3科16頭;直翅目共計(jì)2科17頭;半翅目共計(jì)2科2頭;脈翅目共計(jì)2科4頭;膜翅目共計(jì)1科24頭。校園內(nèi)昆蟲個(gè)體數(shù)量最多的科為搖蚊科(Chironomidae),共計(jì)492頭,占比61.7%,其次為禾蠅科(Opomyzidae),共計(jì)95頭,占比11.9%。

表1 長春師范大學(xué)主校區(qū)3種生境昆蟲物種組成

2.2 樣地昆蟲組成

從物種數(shù)量上看,長春師范大學(xué)主校區(qū)3種典型生境采集到的昆蟲個(gè)體數(shù)量差異顯著。A區(qū)采集到的昆蟲數(shù)量最多,共計(jì)504頭,隸屬于7目26科;其次為C區(qū),共計(jì)206頭,隸屬于3目8科;B區(qū)昆蟲數(shù)量最少,僅有88頭,隸屬于7目15科。

2.3 不同生境昆蟲多樣性及優(yōu)勢度分析

3種生境昆蟲Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)如表2所示。A區(qū)的Shannon-Wiener指數(shù)和Margalef指數(shù)均最高,分別為2.52和4.02;其次為B區(qū),Shannon-Wiener指數(shù)與A區(qū)相近,Margalef指數(shù)明顯低于A區(qū),C區(qū)的Shannon-Wiener指數(shù)和Margalef指數(shù)最低。3種生境昆蟲Simpson指數(shù)由大到小依次為:B區(qū)、A區(qū)、C區(qū)。A區(qū)與B區(qū)的相似度最高,相似系數(shù)為0.46,其次是B區(qū)與C區(qū),相似系數(shù)為0.28,相似性最低的是A區(qū)與C區(qū),相似系數(shù)為0.21。

表2 3種生境昆蟲多樣性

3 討論

長春師范大學(xué)主校區(qū)3種生境夜晚采集的昆蟲共798頭,隸屬于7目34科,校園內(nèi)昆蟲物種多樣性由高到低依次為:雙翅目、鞘翅目、鱗翅目、直翅目、半翅目、脈翅目、膜翅目。此前,許多高校已進(jìn)行昆蟲豐富度調(diào)查研究,胡慶玲等[2]在渭南師范學(xué)院開展昆蟲豐富度調(diào)查研究,共采集昆蟲8目33科,研究區(qū)植被覆蓋率為39.2%,氣候類型屬于半干旱半濕潤氣候,適合昆蟲的生長繁殖。張爭光等[13]在井岡山大學(xué)共收集昆蟲9目47科研究選取的樣地與本文相似,但緯度位置低于長春師范大學(xué)主校區(qū),氣候類型屬于典型的亞熱帶氣候,昆蟲豐富度較高。范錦勝等[14]在黑龍江大學(xué)共收集昆蟲11目49科,研究區(qū)域的緯度與本文相近,但植被覆蓋率較高,昆蟲采集時(shí)間較長,校園內(nèi)昆蟲豐富度高于長春師范大學(xué)主校區(qū)。

Shannon-Wiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Simpson指數(shù)和Jaccard相似系數(shù)結(jié)果表明,綠化區(qū)和灌木叢昆蟲多樣性、豐富度和優(yōu)勢度較為接近,且明顯高于生活區(qū)。從植被類型及多樣性角度分析,綠化區(qū)和灌木叢的植物種類繁多,生物多樣性更加豐富。此外,綠化區(qū)和灌木叢人類活動(dòng)較少,為昆蟲的生長繁殖提供了良好的生境。

昆蟲物種組成與其所處環(huán)境的植被、土壤和氣候等因素關(guān)系密切,不同生境下植被類型和人類活動(dòng)均會(huì)對境內(nèi)昆蟲多樣性及分布造成影響[15-17]。綠化區(qū)植被覆蓋率最高,植物種類豐富多樣,土壤腐殖質(zhì)層發(fā)育良好。由于高大喬木的阻擋,樣地內(nèi)風(fēng)力較小,人類活動(dòng)少,對昆蟲的干擾小,適宜昆蟲的生長繁殖。灌木叢以低矮灌木和草本植物為主,風(fēng)力較大,人類活動(dòng)和建筑等對昆蟲有一定干擾,故采集和記錄的昆蟲數(shù)量較少,但由于人類活動(dòng)干擾較小且植被覆蓋率較高,故昆蟲生物多樣性及豐富度較高。生活區(qū)有稀疏的草本植物和藤本植物,多為硬化路面,四周為建筑,且人類活動(dòng)較為頻繁,對昆蟲干擾較大,故昆蟲多樣性、豐富度均較低。

從3種生境昆蟲群落的相似性來看,綠化區(qū)和灌木叢的相似性最高,說明二者具有相似的植被,但不同目昆蟲間也有顯著差異,比如綠化區(qū)的雙翅目、鞘翅目和直翅目數(shù)量明顯高于灌木叢。主要原因是雙翅目成蟲吸食花蜜、樹液及其他腐殖質(zhì),鞘翅目和直翅目昆蟲大多產(chǎn)卵于土內(nèi)或植物組織中,部分鞘翅目昆蟲有地棲性,隱藏于林下、落葉層和樹皮下[12]。綠化區(qū)內(nèi)植株普遍偏高,植物種類更加豐富多樣,為昆蟲提供了更多食物及生存和繁衍的空間?？梢?人類的活動(dòng)和生態(tài)環(huán)境類型對昆蟲的物種組成及多樣性產(chǎn)生直接或間接的影響。