基于G-F指數(shù)的廣西鳥類多樣性分析

汪國海　董佩佩　韋麗娟　黃秋嬋　覃彩云　楊紅蘭

摘要 通過文獻(xiàn)收集法收集目前已發(fā)表的關(guān)于廣西自然保護(hù)區(qū)鳥類多樣性的文獻(xiàn)，然后通過G-F指數(shù)分析各保護(hù)區(qū)鳥類組成和多樣性差異，同時(shí)以弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)為中心分析不同保護(hù)區(qū)鳥類組成的相似性，探討保護(hù)區(qū)的距離和面積對鳥類相似性的影響。該研究共收集10個(gè)保護(hù)區(qū)的鳥類文獻(xiàn)，研究發(fā)現(xiàn)不同自然保護(hù)區(qū)的物種數(shù)、單目科數(shù)、單科屬數(shù)、F指數(shù)、G指數(shù)和G-F指數(shù)均存在極顯著差異（P<0.001），其中大明山國家級自然保護(hù)區(qū)和木論國家級自然保護(hù)區(qū)的G-F指數(shù)較高，均為0.86。邦亮國家級自然保護(hù)區(qū)與弄崗自然保護(hù)區(qū)的相似性系數(shù)最高（0.89），木論國家級自然保護(hù)區(qū)與弄崗自然保護(hù)區(qū)的相似性系數(shù)最低（0.30）。各保護(hù)區(qū)鳥類的相同物種數(shù)與相似性系數(shù)呈極顯著正相關(guān)（r=0.865，P=0.003），但與到弄崗自然保護(hù)區(qū)的距離（r=-0.059，P=0.881）和面積（r=-0.400，P=0.981）不存在顯著相關(guān)，說明鳥類相似性系數(shù)僅受各保護(hù)區(qū)鳥類相同物種數(shù)的影響。聚類分析結(jié)果表明，10個(gè)保護(hù)區(qū)鳥類的G-F指數(shù)可被分為3類。

關(guān)鍵詞 廣西；自然保護(hù)區(qū)；鳥類多樣性；G-F指數(shù)

中圖分類號(hào) Q 958文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2023）15-0085-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.15.020

Analysis of Bird Diversity in Guangxi Based on G-F Index

WANG Guo-hai1，DONG Pei-pei1，WEI Li-juan2 et al

（1.College of Chemistry and Bioengineering，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo，Guangxi 532200;2.College of Mathematics，Physics and Electronic Information Engineering，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo，Guangxi 532200）

Abstract The published literature on the bird diversity in Guangxi Nature Reserve were collected by literature collection method ，and the differences of bird composition and diversity among different nature reserves were analyzed based on G-F index.Taking Nonggang National Nature Reserve as the center，the similarity of bird composition in different nature reserves were analyzed，and the influences of the distance and area of the nature reserves on the bird similarity were discussed.The literature of the birds in 10 nature reserves were collected，it was found that there were significant differences in the number of species，the number of families each order，the number of genera each family，F(xiàn) index，G index and G-F index among different nature reserves （P<0.001）.G-F index in Damingshan National Nature Reserve and Mulun National Nature Reserve were higher （0.86）.The similarity index between Bangliang National Nature Reserve and Nonggang Nature Reserve was the highest （0.89） ，and the similarity index between Mulun National Nature Reserve and Nonggang Nature Reserve was the lowest （0.30）.The number of the same species of the birds in each nature reserve had a significant positive correlation with the similarity index（r=0.865，P=0.003），and it had no significant correlation with the distance from Nonggang Nature Reserve （r=-0.059，P=0.881） and the area （r=-0.400，P=0.981），indicating that the similarity index of birds was only affected by the number of the same bird species in each nature reserve.The results of cluster analysis showed that G-F index of the birds in the 10 nature reserves were divided into three categories.

Key words Guangxi;Nature reserves;Bird diversity;G-F index

生物多樣性對于維持生態(tài)系統(tǒng)平衡與穩(wěn)定具有不可估量的價(jià)值，是人類賴以生存和持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且也是衡量某一區(qū)域內(nèi)物種資源豐富度的客觀指標(biāo)［1-2］。鳥類作為生態(tài)系統(tǒng)重要的組成成分，其物種多樣性不僅能反映鳥類棲息環(huán)境質(zhì)量的狀況，而且其結(jié)果對后期鳥類保護(hù)措施的制定具有重要的意義［3］。目前對于鳥類多樣性的衡量大多是基于物種數(shù)量進(jìn)行量化，但由于鳥類較強(qiáng)的遷徙能力致使同一種群或不同種群的數(shù)量存在一定的時(shí)空差異，從而可能會(huì)低估當(dāng)?shù)氐奈锓N多樣性［4］。G-F指數(shù)是基于生物普查物種數(shù)目，從科、屬水平上計(jì)算物種多樣性的標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)，其結(jié)果比基于個(gè)體數(shù)目計(jì)算所得的物種多樣性指數(shù)更加穩(wěn)定，可以反映出長時(shí)間內(nèi)物種的多樣性，便于不同地區(qū)間生物多樣性的比較［5-6］。目前G-F指數(shù)被廣泛應(yīng)用于鳥類多樣性的研究中［7-9］，如趙俊松等［9］研究發(fā)現(xiàn)大山包保護(hù)區(qū)鳥類多樣性表現(xiàn)出科間多樣性較高、屬間多樣性較低的特征。

廣西位于我國的南部，復(fù)雜多樣化的生境非常適合鳥類的棲息和繁殖。根據(jù)最新的調(diào)查結(jié)果，廣西共分布23目92科744種鳥類［10］。近年來許多學(xué)者已對廣西各自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的鳥類組成和多樣性進(jìn)行了調(diào)查［11-12］，但目前還未有人采用G-F指數(shù)對該地區(qū)的鳥類多樣性進(jìn)行分析。筆者采用文獻(xiàn)收集法對目前已發(fā)表的關(guān)于廣西自然保護(hù)區(qū)鳥類多樣性的文獻(xiàn)進(jìn)行整理和歸類，對各保護(hù)區(qū)鳥類的G-F指數(shù)差異和鳥類相似性進(jìn)行分析，旨在為后期開展鳥類物種多樣性的保護(hù)與管理提供相關(guān)的理論和數(shù)據(jù)參考。

1 研究區(qū)概況及方法

1.1 研究區(qū)概況

廣西壯族自治區(qū)位于我國南部（20°54′～26°24′N，104°28′～112°04′E），南臨北部灣，西南與越南接壤，與廣東、湖南、貴州和云南四省相連，陸地總面積為23.67 ×103 km2。該地區(qū)屬于亞熱帶和熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫17.2～23.8 ℃，年降水量871.7～2 554.6 mm，年日照時(shí)數(shù)1 200.4～2 160.7 h，年均相對濕度75%～83%［13］。研究區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜，分布有喀斯特地貌、山地丘陵盆地、沖積平原和海域等多種地貌，復(fù)雜多樣的生境條件為鳥類［如黑頸長尾雉（Syrmaticus humiae）、弄崗穗鹛（Stachyris nonggangensis）、白冠長尾雉（Syrmaticus reevesii）和冠斑犀鳥（Anthracoceros coronatus）等多種珍稀瀕危物種］提供了良好的棲息和覓食場所。此外，廣西位于東亞—澳大利西亞全球鳥類遷徙路線上，每年都有大量的候鳥經(jīng)過廣西北上繁殖或南下越冬，從而提高了當(dāng)?shù)伉B類多樣性。

1.2 研究方法

采用文獻(xiàn)收集法查閱公開發(fā)表的廣西鳥類多樣性調(diào)查文獻(xiàn)，同時(shí)結(jié)合G-F指數(shù)，該研究僅收集采用樣線法調(diào)查且含有具體物種名錄的文獻(xiàn)。共收集到大明山國家級自然保護(hù)區(qū)［11］、邦亮國家級自然保護(hù)區(qū)［12］、貓兒山國家級自然保護(hù)區(qū)［14］、弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)［15］、花坪國家級自然保護(hù)區(qū)［16］、北侖河口國家級自然保護(hù)區(qū)［17］、十萬大山國家級自然保護(hù)區(qū)［18］、王崗山省級自然保護(hù)區(qū)［19］、木論國家級自然保護(hù)區(qū)［20］和山口紅樹林國家級自然保護(hù)區(qū)［21］ 10個(gè)保護(hù)區(qū)的鳥類文獻(xiàn)。

參照《中國鳥類分類與分布名錄》（第3版）［22］對各保護(hù)區(qū)的鳥類科、屬進(jìn)行整理和歸類。然后，通過計(jì)算不同自然保護(hù)區(qū)鳥類科的多樣性（DF）、屬的多樣性（DG）和G-F指數(shù)來比較不同保護(hù)區(qū)鳥類在科和屬水平上的分化程度。

式中：DFk表示在某一特定的科（k）的F指數(shù);Pi=Ski/Sk，Sk表示鳥類名錄中所記錄的某科（k）中的物種數(shù)量，Ski表示鳥類名錄中某科（k）中某個(gè)屬（i）中的物種數(shù)量；n表示鳥類名錄中某科（k）的物種中所包含的屬數(shù)量；m表示鳥類名錄中所記錄的科數(shù)量。

式中：DG為鳥類種群中屬的G指數(shù);qj=Sj/S;S表示名錄中的鳥類物種數(shù)，Sj表示某屬（j）中的物種數(shù);P表示鳥類名錄中總的屬數(shù)。

（3）G-F指數(shù)：

DG-F=1-DG/DF

如果該物種僅有1個(gè)物種或者這個(gè)物種中的科都是單科（DF=0）時(shí)，則該地區(qū)的G-F指數(shù)為0［23］。

為了比較各保護(hù)區(qū)鳥類組成的相似性，以弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)為中心，計(jì)算出各保護(hù)區(qū)內(nèi)鳥類的相似性系數(shù)，具體計(jì)算公式如下：

C=2J/（a+b）

式中：C表示相似性系數(shù)；a、b分別表示2個(gè)地區(qū)鳥類的種數(shù);J表示2個(gè)地區(qū)共有鳥類的種數(shù)［15］。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用單樣本t檢驗(yàn)對不同自然保護(hù)區(qū)鳥類的種數(shù)、科數(shù)、屬數(shù)、F指數(shù)、G指數(shù)和G-F指數(shù)進(jìn)行差異顯著性分析；對10個(gè)自然保護(hù)區(qū)鳥類的相同物種數(shù)、單目科數(shù)、單科屬數(shù)以及各保護(hù)區(qū)到弄崗自然保護(hù)區(qū)的距離、面積進(jìn)行相關(guān)性分析，所有數(shù)據(jù)均使用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

10個(gè)自然保護(hù)區(qū)共發(fā)現(xiàn)1 933種鳥類，包括白鷴（Lophura nycthemera）、褐翅鴉鵑（Centropus sinensis）、領(lǐng)角鸮（O.lettia erythrocampe）、仙八色鶇（Pitta nympha）和紅腹錦雞（Chrysolophus pictus）等多種瀕危鳥類。不同自然保護(hù)區(qū)的鳥類物種數(shù)、單目科數(shù)、單科屬數(shù)、G指數(shù)、F指數(shù)和G-F指數(shù)都存在極顯著差異 （P<0.001）。邦亮國家級自然保護(hù)區(qū)、大明山國家級自然保護(hù)區(qū)、木論國家級自然保護(hù)區(qū)、貓兒山國家級自然保護(hù)區(qū)和弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)的F指數(shù)和G指數(shù)均較高，G-F指數(shù)也大致接近（表1），說明這些保護(hù)區(qū)的鳥類在科和屬上的種類和數(shù)量分布相似。10個(gè)保護(hù)區(qū)的F指數(shù)都在4.00以上，但G指數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于F指數(shù)（表1），表明各保護(hù)區(qū)鳥類在屬水平上的多樣性更加豐富。

不同自然保護(hù)區(qū)的鳥類相似性系數(shù)也存在極顯著差異（t=8.009，df=8，P<0.001），其中邦亮國家級自然保護(hù)區(qū)與弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)的鳥類相似性系數(shù)最高，為0.89（表2）;木論自然保護(hù)區(qū)與弄崗自然保護(hù)區(qū)間鳥類的相似性系數(shù)最低（0.30），說明二者的相同物種數(shù)較少（表2）。不同保護(hù)區(qū)鳥類的相似性系數(shù)與單目科數(shù)（r=-0.036，P=0.928）、相同物種數(shù)與面積（r=-0.400，P=0.981）呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；不同保護(hù)區(qū)的鳥類相似性系數(shù)與單科屬數(shù)存在正相關(guān)（r=0.301，P=0.432），相同物種數(shù)與各保護(hù)區(qū)到弄崗自然保護(hù)區(qū)的距離（r=-0.059，P=0.881）存在負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)到顯著水平；不同保護(hù)區(qū)的相同物種數(shù)與相似性系數(shù)存在極顯著正相關(guān)（r=0.865，P=0.003），這表明各自然保護(hù)區(qū)與弄崗自然保護(hù)區(qū)鳥類的相同物種數(shù)不受距離和面積的影響。

聚類分析結(jié)果表明，當(dāng)橫軸參數(shù)選擇5時(shí)，10個(gè)保護(hù)區(qū)的G-F指數(shù)可被分為3類（圖1）。

3 討論

G-F指數(shù)是基于生物普查物種數(shù)目來反映動(dòng)物在科和屬上的分化程度，能有效避免因個(gè)體數(shù)量變化而導(dǎo)致的物種多樣性影響［23］。該研究10個(gè)保護(hù)區(qū)共發(fā)現(xiàn)1 933種鳥類，其中包括斑頭鵂鹠（Glaucidium cuculoides）、紅腹角雉（Tragopan temminckii）、紅隼（Falco tinnunculus）和鳳頭鷹（Accipiter trivirgatus）等多種珍稀瀕危物種，說明廣西鳥類多樣性水平較高。不同自然保護(hù)區(qū)鳥類的物種數(shù)、單目科數(shù)、單科屬數(shù)、G指數(shù)、F指數(shù)和G-F指數(shù)都存在極顯著差異，各保護(hù)區(qū)中G指數(shù)明顯高于F指數(shù)，這表明各保護(hù)區(qū)內(nèi)鳥類的屬間差異大于其科間差異［24］。整體上，大明山和木論保護(hù)區(qū)的G指數(shù)、F指數(shù)和G-F指數(shù)較高，說明這2個(gè)保護(hù)區(qū)的鳥類在科和屬水平上多樣性較高［25］，這可能與這2個(gè)保護(hù)區(qū)的地理位置和復(fù)雜的生態(tài)景觀特征有關(guān)。大明山和木論國家級自然保護(hù)區(qū)復(fù)雜的植被種類和層次結(jié)構(gòu)能為不同生態(tài)需求的鳥類提供適宜的棲息和繁殖場所，同時(shí)這2個(gè)自然保護(hù)區(qū)都處于廣西候鳥遷徙路線上［11］，大量不同種類的候鳥遷徙也會(huì)增加當(dāng)?shù)伉B類的種類和多樣性。同時(shí)，木論保護(hù)區(qū)北部直接與茂蘭國家級自然保護(hù)區(qū)相鄰，成片完整保護(hù)的生境能容納更多不同生態(tài)需求的鳥類共存，從而提高當(dāng)?shù)伉B類的多樣性?；ㄆ罕Ｗo(hù)區(qū)的G-F指數(shù)最低，說明該保護(hù)區(qū)的鳥類組成中單科和單屬的物種所占比例較高。北侖河口和山口紅樹林自然保護(hù)區(qū)的G-F指數(shù)接近，這可能與2個(gè)保護(hù)區(qū)都有大量的水域生境、鳥類在科和屬組成上相對集中有關(guān)。

不同自然保護(hù)區(qū)的鳥類相似性系數(shù)也存在極顯著差異，其中邦亮國家級自然保護(hù)區(qū)與弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)的鳥類相似性系數(shù)最高，這可能是由于這2個(gè)保護(hù)區(qū)都位于中越邊境，植被組成和景觀格局相似性較高，從而導(dǎo)致這2個(gè)地區(qū)的鳥類組成差異較小。山口紅樹林自然保護(hù)區(qū)與弄崗國家級自然保護(hù)區(qū)鳥類的相似性系數(shù)較低，這是由于山口紅樹林自然保護(hù)區(qū)為水域生境，以水鳥居多［21］，而弄崗保護(hù)區(qū)以喀斯特石山生境為主，二者相同物種數(shù)較少。鳥類相似性系數(shù)與保護(hù)區(qū)相同物種數(shù)存在極顯著相關(guān)，而與距離和面積沒有顯著相關(guān)，說明鳥類相似性由各保護(hù)區(qū)與弄崗自然保護(hù)區(qū)的相同物種數(shù)所決定，同時(shí)也說明某一區(qū)域物種多樣性可能是鳥類對當(dāng)?shù)丨h(huán)境特征長期適應(yīng)的結(jié)果。

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基金項(xiàng)目 廣西民族師范學(xué)院科研經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（2021BS002）；廣西壯族自治區(qū)教育廳第四批民族院校特色學(xué)科建設(shè)立項(xiàng)建設(shè)學(xué)科項(xiàng)目（民族生態(tài)學(xué)）。

作者簡介 汪國海（1986—），男，廣西樂業(yè)人，講師， 博士，從事動(dòng)植物協(xié)同進(jìn)化研究。*通信作者，講師，碩士，從事植物生態(tài)學(xué)研究。

收稿日期 2022-07-01