昆明市東川干熱河谷螞蟻物種多樣性

諸慧琴 徐正會 祁彪 李彪 陳超 郭寧妍 錢怡順

摘要：為闡明干熱河谷螞蟻多樣性規(guī)律，采用樣地調(diào)查法對昆明市東川干熱河谷螞蟻物種多樣性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在8個樣地中共采集到螞蟻5亞科24屬53種，螞蟻群落的優(yōu)勢種為羅氏鋪道蟻［Tetramorium wroughtonii （Forel）］，此外發(fā)現(xiàn)常見種7種（占物種總數(shù)的13.21%），較常見種11種（占20.75%），較稀有種21種（占39.62%），稀有種13種（占24.53%）。各樣地螞蟻群落主要指標(biāo)為物種數(shù)目5～22種（平均12.8種），個體密度4.8～147.2頭/m2（平均62.4頭/m2），多樣性指數(shù)1.049 2～2.048 0（平均 1.463 3），均勻度指數(shù)0.505 8～0.708 6（平均0.595 4），優(yōu)勢度指數(shù)0.209 1～0.486 6（平均 0.347 2）；螞蟻群落間相似性系數(shù)0.000 0～0.300 0，顯示2個不同樣地間相似性處于極不相似至中等不相似水平。東川干熱河谷螞蟻物種豐富度總體偏低，主要是氣溫和濕度的聯(lián)合作用對研究區(qū)植被類型產(chǎn)生了重要影響，進(jìn)而影響螞蟻群落的主要指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：蟻科；群落；生物多樣性；干熱河谷；植被恢復(fù)

中圖分類號：Q968???????? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）05-0136-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.05.024??????????? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Ant species diversity of Dongchuan dry-hot-valley， Kunming City

ZHU Hui-qin1， XU Zheng-hui2， QI Biao2， LI Biao2， CHEN Chao2， GUO Ning-yan2， QIAN Yi-shun2

（1. Yunnan Forestry Technological College， Kunming ?650224， China； 2. Key Laboratory of Forest Disaster Warning and Control in Yunnan Province， College of Biodiversity Conservation， Southwest Forestry University， Kunming? 650224， China）

Abstract： In order to clarify the ant diversity regularity in Dongchuan dry-hot-valley， Kunming City， and provide theoretical support for local vegetation restoration， the ant community was surveyed through the plot-sampling method. The results showed that 53 species belonging to 24 genera and 5 subfamilies of Formicidae were recognized in the 8 sample plots， of which Tetramorium wroughtonii （Forel） was the dominant species. Meanwhile， 7 common species （occupying 13.21% of the total species）， 11 relatively common species （occupying 20.75%）， 21 relatively rare species （occupying 39.62%） and 13 rare species （occupying 24.53%） were observed. Main indexe of ant communities was shown that species number was from 5 to 22 （average 12.8）， individual density was from 4.8 to 147.2 head/m2 （average 62.4 head/m2）， diversity index was from 1.049 2 to 2.048 0 （average 1.463 3）， evenness index was from 0.505 8 to 0.708 6 （average 0.595 4）， and dominant index was from 0.209 1 to 0.486 6 （average 0.347 2）. Similarity coefficients between ant communities from the 8 sample plots were 0.000 0～0.300 0， indicating that the similarity between the two different plots in the survey area was at the level of extremely dissimilar to moderately dissimilar. The ant species richness of Dongchuan dry-hot-valley was generally lower， and the combined effect of air temperature and humidity had important influence on vegetation， then influencing the main indexes of the ant community.

Key words： Formicidae； community； biodiversity； dry-hot-valley； vegetation restoration

收稿日期：2023-04-07

基金項目：云南省教育廳項目（2020J1071）；國家自然科學(xué)基金應(yīng)急管理項目（31750002）；國家自然科學(xué)基金地區(qū)科學(xué)基金項目（31860615）

作者簡介：諸慧琴（1988-），女，云南尋甸人，講師，碩士， 主要從事森林昆蟲學(xué)研究，（電話）13759460936（電子信箱）409381741@qq.com；通信作者，徐正會（1962-），男，云南安寧人，教授，博士，主要從事森林昆蟲學(xué)及蟻類研究，（電子信箱）xuzhenghui1962@163.com。

諸慧琴，徐正會，祁 彪，等. 昆明市東川干熱河谷螞蟻物種多樣性［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，63（5）：136-142．

螞蟻屬昆蟲綱（Insecta）膜翅目（Hymenoptera）蟻科（Formicidae），是一類常見的社會性昆蟲，種類和數(shù)量都極為豐富［1］。螞蟻在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色，可為地球上1.1萬種植物傳播種子［2］，能捕食約10萬種其他昆蟲［3］，具有改良土壤、分解有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力等作用［4］。因螞蟻對環(huán)境變化敏感，在環(huán)境變化研究中常被作為關(guān)鍵類群進(jìn)行研究［5］。螞蟻多樣性研究報道多見于云南省，學(xué)者先后報道了西雙版納［5］、高黎貢山［6，7］、云南石林地質(zhì)公園［8］、梅里雪山［9］、昆明西山森林公園［10］、大理蒼山［11］、普洱［12］、南滾河自然保護(hù)區(qū)［13］、銅壁關(guān)自然保護(hù)區(qū)［14］、滇東南［15］、滇東北［16］、滇西南［17］、大圍山［18］等地的螞蟻多樣性研究成果。

昆明市東川區(qū)地處云貴高原北部邊緣，為川滇經(jīng)向構(gòu)造帶與華夏東北構(gòu)造帶結(jié)合的過渡部位［19］，是典型干熱河谷帶。其境內(nèi)海拔高差大，氣候差異明顯。當(dāng)?shù)馗珊?、高溫、少雨的氣候造就了該地區(qū)典型的植物分布帶和脆弱的生態(tài)環(huán)境［19］。為了探索在干熱河谷環(huán)境中棲息的螞蟻物種類別，揭示螞蟻群落與植被類型的關(guān)系及植被改變對螞蟻群落產(chǎn)生的影響，本研究對該地區(qū)螞蟻多樣性進(jìn)行調(diào)查研究，以期為東川干熱河谷地區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供參考。

1 研究方法

采用樣地調(diào)查法［4］和搜索調(diào)查法［20］對研究區(qū)進(jìn)行外業(yè)調(diào)查。在東川干熱河谷地帶海拔750～2 600 m的垂直帶上，海拔每上升250 m，在植被典型的地方設(shè)置1塊樣地，因受自然條件限制，取樣時樣地海拔存在一定誤差，原則控制在50 m范圍內(nèi)，各樣地自然概況見表1。

選定樣地后，采用對角線取樣法在樣地內(nèi)選取5個1 m×1 m的樣方，樣方間距10 m，依次調(diào)查地表樣、土壤樣（土壤挖掘深度20 cm）和樹冠樣的螞蟻并采集標(biāo)本。發(fā)現(xiàn)蟻巢時，先統(tǒng)計蟻巢螞蟻個體數(shù)量，再采集30 頭作為標(biāo)本。樣方調(diào)查結(jié)束后，采用搜索調(diào)查法對樣地中植物上、樹皮下、石下、腐木下、牛糞下、朽木內(nèi)、苔蘚下、地被下、土壤內(nèi)等各類微生境棲息的螞蟻進(jìn)行調(diào)查并采集標(biāo)本［20］。將采集到的螞蟻標(biāo)本進(jìn)行歸類，逐一編號、登記，重新分裝；然后制作螞蟻干制標(biāo)本，9頭以內(nèi)的全部制作，剩下的個體制作成浸漬標(biāo)本保存。采用形態(tài)分類學(xué)方法對螞蟻標(biāo)本逐一進(jìn)行鑒定［4，21-24］。統(tǒng)計分析群落中螞蟻物種的優(yōu)勢度揭示群落結(jié)構(gòu)特點［16］，根據(jù)多樣性指標(biāo)測算方法，計算物種數(shù)目、個體密度、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)、Jaccard相似性系數(shù)［4］。

2 結(jié)果與分析

2.1 物種名錄

在東川干熱河谷8塊樣地內(nèi)共觀察到5 149頭螞蟻，經(jīng)鑒定隸屬5亞科24屬53種，其中有49個已知種和4個待定種（表2）。5個亞科中，猛蟻亞科有4屬6種，行軍蟻亞科有 1屬1種，切葉蟻亞科有8屬26種，臭蟻亞科有 2屬3種，蟻亞科有 9屬17種，5個亞科的屬、種豐富度順序為切葉蟻亞科>蟻亞科>猛蟻亞科>臭蟻亞科>行軍蟻亞科。

2.2 群落結(jié)構(gòu)分析

在東川干熱河谷8塊樣地采集的53種螞蟻中，發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢種1種：羅氏鋪道蟻［Tetramorium wroughtonii （Forel）］，占物種總數(shù)的1.89%；常見種7種，包括黑頭酸臭蟻［Tapinoma melanocepalum （Fabricius）］、絨毛鋪道蟻（Tetramorium lanuginosum Mayr）、黃足尼蘭蟻［Nylanderia flavipes （Smith）］等，占物種總數(shù)的13.21%；較常見種11種，包括日本姬猛蟻［Hypoponera nippona （Santschi）］、東洋毛蟻［Lasius nipponensis （Forel）］、光亮舉腹蟻［Crematogaster politula （Forel）］等，占物種總數(shù)的20.75%；較稀有種21種，包括火神心結(jié)蟻［Cardiocondyla kagutsuchi （Terayama）］、無毛凹臭蟻［Ochetellus glaber （Mayr）］、泰氏尼蘭蟻［Nylanderia taylori （Forel）］等，占物種總數(shù)的39.62%；稀有種13種，包括羅伯特大頭蟻（Pheidole roberti Forel）、鄰姬猛蟻［Hypoponera confinis （Roger）］、切胸蟻待定種1 （Temnothorax sp.1）等，占物種總數(shù)的24.53%（表3）。

2.3 多樣性指標(biāo)分析

2.3.1 物種數(shù)目 東川干熱河谷8塊樣地螞蟻群落的物種數(shù)為5～22種，平均12.8種。其中，海拔1 768 m處的云南松林物種最豐富（22種），海拔2 603 m處的華山松林物種最貧乏（5種）。隨著海拔升高，物種數(shù)目的變化總體呈現(xiàn)出中域效應(yīng)現(xiàn)象［25］，即物種數(shù)目的最大值出現(xiàn)在垂直帶中部，向上、向下物種數(shù)目呈下降趨勢。在中域效應(yīng)現(xiàn)象總趨勢下，又在海拔1 063 m處及754 m處的銀合歡林、海拔1 768 m處的云南松林、海拔2 330 m處的云南松林出現(xiàn)3個峰值，呈現(xiàn)多域效應(yīng)現(xiàn)象［26］，即隨著海拔的升高，物種數(shù)目在垂直帶上出現(xiàn)多個峰值（表4）。

2.3.2 個體密度 東川干熱河谷8塊樣地螞蟻群落的個體密度為4.8～147.2頭/ｍ2（平均62.4頭/m2）。其中，海拔754 m處的銀合歡林個體密度最高（147.2頭/m2），海拔2 017 m處的云南松林個體密度最低（4.8頭/m2）。隨著海拔升高，螞蟻個體密度在海拔754 m處的銀合歡林、海拔1 768 m處的云南松林、海拔2 330 m處的云南松林出現(xiàn)3個峰值，呈現(xiàn)多域效應(yīng)現(xiàn)象，即個體密度在垂直帶上出現(xiàn)了多個峰值（表4）。

2.3.3 多樣性指數(shù) 東川干熱河谷8塊樣地螞蟻群落的多樣性指數(shù)為1.049 2～2.048 0，平均1.463 3。其中，海拔1 542 m處的高山栲林多樣性指數(shù)最高（2.048 0），海拔2 603 m處的華山松林多樣性指數(shù)最低（1.049 2）。與物種數(shù)目相似，隨著海拔升高，螞蟻多樣性指數(shù)整體呈現(xiàn)中域效應(yīng)現(xiàn)象。在中域效應(yīng)現(xiàn)象總趨勢下，又在海拔1 063 m處的銀合歡林、海拔1 542 m處的高山栲林、海拔2 330 m處的云南松林出現(xiàn)3個峰值，同時呈現(xiàn)多域效應(yīng)現(xiàn)象，即多樣性指數(shù)在垂直帶上出現(xiàn)多個峰值（表4）。

2.3.4 均勻度指數(shù) 東川干熱河谷8塊樣地螞蟻群落的均勻度指數(shù)為0.505 8～0.708 6，平均0.595 4。其中，海拔1 542 m處的高山栲林均勻度指數(shù)最高（0.708 6），海拔1 768 m處的云南松林均勻度指數(shù)最低（0.505 8）。與物種數(shù)目和多樣性指數(shù)相似，隨著海拔升高，螞蟻群落均勻度指數(shù)整體呈現(xiàn)中域效應(yīng)現(xiàn)象。在中域效應(yīng)現(xiàn)象背景下，又在海拔1 063 m處的銀合歡林、海拔1 542 m處的高山栲林、海拔2 603 m處的華山松林出現(xiàn)3個峰值，同時呈現(xiàn)多域效應(yīng)現(xiàn)象，即均勻度指數(shù)在垂直帶上出現(xiàn)多個峰值（表4）。

2.3.5 優(yōu)勢度指數(shù) 東川干熱河谷螞蟻群落的優(yōu)勢度指數(shù)為0.209 1～0.486 6，平均0.347 2。其中海拔?? 1 267 m處的銀合歡林優(yōu)勢度指數(shù)最高（0.486 6），海拔1 542 m處的高山栲林優(yōu)勢度指數(shù)最低（0.209 1）。與物種數(shù)目、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)相似，隨著海拔升高，螞蟻群落優(yōu)勢度指數(shù)整體呈現(xiàn)中域效應(yīng)現(xiàn)象。在中域效應(yīng)現(xiàn)象背景下，又在海拔754 m處的銀合歡林、海拔1 267 m處的銀合歡林、海拔2 017 m處的云南松林、海拔2 603 m處的華山松林出現(xiàn)4個峰值，呈現(xiàn)多域效應(yīng)現(xiàn)象（表4）。

2.4 螞蟻群落間相似性分析

由表5可以看出，東川干熱河谷8塊樣地螞蟻群落間的相似性系數(shù)為0.000 0～0.300 0，顯示極不相似至中等不相似水平，平均值為0.109 8，顯示極不相似水平。其中，在海拔2 330 m處與海拔2 017 m處的云南松林相似性最高（0.300 0），顯示為中等不相似水平；海拔2 603 m處的華山松林與海拔1 542 m處的高山栲林、海拔2 603 m處的華山松林與海拔1 267 m處的銀合歡林、海拔2 017 m處的云南松林與海拔? 1 267 m處的銀合歡林的螞蟻群落之間沒有任何相似性（0.000 0）。另外，海拔差距小的樣地間相似性較高，海拔差距大的樣地間相似性較低，說明不同的海拔梯度上分布著不相同的螞蟻物種。

3 討論與結(jié)論

在昆明市東川干熱河谷共記錄螞蟻5亞科24屬53種。其物種豐富度明顯低于鄰近的滇西北云嶺東坡（4亞科24屬73種）［27］、滇東北地區(qū)（6亞科41屬120種）［16］、四川大涼山西部地區(qū)（8亞科37屬95種）［28］和四川大涼山中部地區(qū)（6亞科44屬115種）［29］，甚至低于昆明西山森林公園東坡（6亞科27屬58種）［10］。東川干熱河谷螞蟻物種豐富度總體偏低，與該地區(qū)長時間開采銅礦、人口密度較高有關(guān)。東川銅礦屬國有大型銅礦區(qū)，銅礦的采冶可追溯到西漢時期。迄今為止，東川銅礦的開采已超過3 000年歷史［19］。在以銅礦開采、冶煉為主的工業(yè)活動中，消耗了大量森林，加之工業(yè)城市形成后，人口大量聚集，致使地處干熱河谷、生態(tài)相對脆弱的東川地區(qū)天然植被普遍喪失，棲息于天然植被中的螞蟻群落物種普遍減少。雖然，在低海拔區(qū)域種植了不少人工植被，但主要為銀合歡林和桉樹林，使用外來樹種營造的人工純林，雖然適應(yīng)干熱河谷氣候，但是樹種單一、林下缺乏灌木、環(huán)境干燥，不利于螞蟻物種棲息和生存，因此螞蟻群落物種豐富度總體較低。

研究區(qū)螞蟻群落6項多樣性指標(biāo)總體均呈現(xiàn)出中域效應(yīng)現(xiàn)象，即最大值出現(xiàn)在垂直帶的中部附近，說明從目前當(dāng)?shù)氐纳硹l件來看，垂直帶的中部區(qū)域環(huán)境更有利于螞蟻棲息。向上隨著海拔升高，氣溫降低，螞蟻多樣性降低；向下隨著海拔降低，雖氣溫升高，但濕度降低，另外較大的坡度不利于土壤保水，高溫干燥的環(huán)境不利于螞蟻生存，導(dǎo)致螞蟻多樣性呈下降趨勢；在多樣性指數(shù)總體呈現(xiàn)中域效應(yīng)現(xiàn)象背景下，多樣性各項指標(biāo)又呈現(xiàn)多域效應(yīng)現(xiàn)象，說明在不同海拔高度上螞蟻的棲息環(huán)境發(fā)生了明顯的改變，不利于螞蟻群落的生存。首先，在垂直帶下部754～1 267 m，天然的干熱河谷稀樹灌叢和干性常綠闊葉林已經(jīng)消失，取而代之的是銀合歡人工純林，所以該地段的螞蟻物種豐富度（9～11種）和多樣性指數(shù)（1.114 3～1.521 1）明顯低于垂直帶中部海拔1 768 m處的云南松林（物種數(shù)目22種，多樣性指數(shù)1.563 4）和海拔1 542 m處的高山栲林（物種數(shù)目18種，多樣性指數(shù)2.048 0）。其中，海拔1 267 m處的銀合歡林螞蟻物種數(shù)目（9種）和多樣性指數(shù)（1.114 3）尤其偏低，這與該地受到紅火蟻（Solenopsis invicta Buren）入侵有關(guān)。紅火蟻入侵后，本地螞蟻物種受到嚴(yán)重的競爭壓力［30］。紅火蟻強(qiáng)大的繁殖力和入侵力，致使該地區(qū)螞蟻物種數(shù)目和個體數(shù)量均大幅降低，從而降低了螞蟻群落的多樣性和穩(wěn)定性，不穩(wěn)定性顯著上升（優(yōu)勢度指數(shù)0.486 6，為最大值）。

從相似性系數(shù)來看，東川干熱河谷不同海拔的8塊樣地螞蟻群落間相似性系數(shù)在0.000 0～0.300 0，處于極不相似至中等不相似水平，平均值0.109 8，顯示極不相似水平，說明在東川干熱河谷不同海拔段的垂直帶上棲息著很不相同的螞蟻物種，不同海拔的生境異質(zhì)性較高，有利于不同習(xí)性的螞蟻生存。在中高海拔區(qū)域，氣候涼爽，有利于耐寒物種棲息；而中低海拔區(qū)域氣候炎熱，有利于耐熱物種在此棲息。不同習(xí)性的螞蟻物種在此聚集，有利于提高地區(qū)的生物多樣性水平并發(fā)揮其不同的生態(tài)功能，在生物多樣性保護(hù)中具有較高價值。

東川干熱河谷的螞蟻物種豐富度相對較低，與東川銅礦悠久的開采歷史有關(guān)，表明生物多樣性受人類生產(chǎn)活動的影響較大。在東川干熱河谷中高海拔區(qū)域，氣溫與濕度的搭配較好，本地天然植被保存較好，有利于螞蟻群落的生存和繁衍；相比之下，干熱河谷中低海拔區(qū)域的氣溫較高，而濕度過低，氣溫與濕度的搭配不佳，不利于螞蟻群落生存，加之天然植被喪失，人工營造的銀合歡林等因樹種單一，缺乏本地植物種類，螞蟻的覓食和棲息環(huán)境質(zhì)量降低，螞蟻群落多樣性顯著降低。在未來的生態(tài)恢復(fù)實踐中，建議東川區(qū)在中高海拔區(qū)域保護(hù)好天然針葉林和針闊混交林，為螞蟻和其他生物繼續(xù)營造良好的生存環(huán)境；在中低海拔區(qū)域，建議逐漸減少銀合歡、黑荊樹、圣誕樹、桉樹等外來物種的植造，多植造本地干熱河谷鄉(xiāng)土樹種如木棉、刺桐、羊蹄甲、清香木等，加強(qiáng)外來入侵物種紅火蟻的防控，逐步改善中低海拔區(qū)域生態(tài)環(huán)境，使其逐漸適應(yīng)本地螞蟻物種和其他生物種類的生存，不斷優(yōu)化生態(tài)環(huán)境。

東川干熱河谷地區(qū)螞蟻物種豐富度總體偏低，主要是因為氣溫與濕度的聯(lián)合作用對植被類型產(chǎn)生重要影響，進(jìn)而影響了螞蟻群落的主要指標(biāo)。螞蟻群落主要指標(biāo)對該地區(qū)生態(tài)修復(fù)具有參考價值，天然植被恢復(fù)有利于保護(hù)該地區(qū)螞蟻群落并發(fā)揮其生態(tài)功能。

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