王占然

(中國科學(xué)院大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，北京 101400)

升金湖是長江中下游沖積平原上典型的淺水河連通湖，位于長江南岸(北緯30°16′～30°25′，東經(jīng)116°59′～117°12′)，靠近安慶。該保護(hù)區(qū)以升金湖為中心，沿岸分別向外延伸2.5 km。洪峰期湖面最大面積約為14 000公頃，但到每年的枯水期，湖面一般降至3 400公頃。湖水由3條小河直接入湖和長江經(jīng)黃湓水閘流入，湖的周圍有各種低矮的山地、東南的丘陵和西北的平原。升金湖可分為上湖、中湖和下湖三部分，總面積33 340公頃。該湖是國際重要濕地，也是我國的國家級自然保護(hù)區(qū)，湖泊分為核心區(qū)、緩沖區(qū)和實(shí)驗(yàn)區(qū)[1]。

自1700年以來，全球至少有54%的濕地被其他形式的土地利用所取代[2]。農(nóng)業(yè)開墾是濕地喪失的主要原因，整個(gè)亞洲有27%的濕地已經(jīng)被轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)用地[3]。這種大規(guī)模的土地用途轉(zhuǎn)換影響深遠(yuǎn)，會引起當(dāng)?shù)厣锝M成和全球氣候的變化[3]。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì), 全球每年因沼澤和洪泛區(qū)的消失而造成的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)損失多達(dá)2.7萬億美元[4]。濕地喪失對生物群落帶來一定影響，尤其是在生物多樣性方面。生物多樣性不僅使地球充滿活力，而且是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。保護(hù)生物多樣性有助于保護(hù)地球家園和促進(jìn)人類的可持續(xù)發(fā)展。自1992年簽署《生物多樣性公約》以來，中國一直高度重視對生物多樣性的保護(hù)，為推動生物多樣性主流化進(jìn)程開展了一系列工作。2021年10月12日，習(xí)近平主席在聯(lián)合國《生物多樣性公約》第十五次締約方大會領(lǐng)導(dǎo)人峰會上發(fā)表主旨講話，強(qiáng)調(diào)要進(jìn)一步推進(jìn)生態(tài)文明和生物多樣性保護(hù)建設(shè)。

生物多樣性是指生物體及其所處的生態(tài)復(fù)合體之間的多樣性和變異性[5]。生物多樣性所反映的維度有3種，分別是基因維度、物種維度和生態(tài)系統(tǒng)維度[6]，生物多樣性的研究重點(diǎn)是物種多樣性[7-8]。由于昆蟲極易受到環(huán)境變化的影響[9]，因此可以作為環(huán)境質(zhì)量的有效指標(biāo)。更重要的是，昆蟲與植物、土壤甚至自身之間都有著復(fù)雜的關(guān)系，這意味著昆蟲是研究生物多樣性的重要和必要材料。升金湖濕地是國際重要濕地，是我國的國家級自然保護(hù)區(qū)，該地區(qū)的鞘翅目昆蟲尚未得到充分調(diào)查和研究。因此，本研究分別在2016年和2017年的6—10月間，對該地區(qū)相關(guān)類群的昆蟲進(jìn)行了調(diào)查，研究其主要類群的構(gòu)成和區(qū)系關(guān)系，并對該目下的物種進(jìn)行整理，對在不同時(shí)間段和地理區(qū)域的物種構(gòu)成進(jìn)行了研究與探討，為該地區(qū)日后的物種調(diào)查研究提供基礎(chǔ)的借鑒和參考。

1 調(diào)查及研究方法

1.1 調(diào)查方法

在升金湖湖區(qū)設(shè)置15個(gè)樣點(diǎn)，樣點(diǎn)分布均勻(圖1)。分別在2016年和2017年的6—10月之間，對不同類型地中的昆蟲群落進(jìn)行調(diào)查[4]，每30天調(diào)查一次，平均每次采集4 d每個(gè)取樣日使用直徑為40 cm的清掃網(wǎng)進(jìn)行25次地面清掃，在每個(gè)采樣點(diǎn)收集清掃的昆蟲(捕蟲網(wǎng)直徑38 cm，深度為50 cm，柄長1.5 m，掃網(wǎng)路徑為在每個(gè)樣方中以“z”字形來回取50網(wǎng)，掃網(wǎng)時(shí)一個(gè)往返為1次，每次往返呈180°)。所有收集到的昆蟲和植物都被放入一個(gè)可密封的塑料袋中，并返回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理?；氐綄?shí)驗(yàn)室后，所有樣品被放入-20℃的冷凍室。為處理每個(gè)樣品，將樣品倒入直徑為15 cm的培養(yǎng)皿中，在立體顯微鏡下檢查和鑒定。樣本最終保存于安徽大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院。

圖1 升金湖鞘翅目昆蟲采集樣點(diǎn)圖Fig.1 Sample Map of the Coleopteran Collection Site in Shengjin Lake

1.2 分析方法

利用 Office系列的表格軟件對物種名錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和列表，利用 SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，對計(jì)算得到的各種多樣性指數(shù)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)處理采用的公式為式(1)～式(4)。

Shannon-Wiener 物種多樣性指數(shù)：

H′=-∑PilnPi(i=1，2，3…S) 。

(1)

Pielou 均勻度指數(shù)：

J=H′/H′max，H′max=lnS。

(2)

Simpson 優(yōu)勢度指數(shù)：

D=l- ∑(pi)2。

(3)

Margalef 豐富度指數(shù) ：

E=(S-1)/lnN。

(4)

其中，pi=Ni/N，Ni為第i個(gè)物種的個(gè)體數(shù)；N為樣地中所有物種的總個(gè)體數(shù)；S為樣方物種總數(shù)。

2 研究結(jié)果與結(jié)果分析

2.1 升金湖濕地鞘翅目類別研究

2.1.1鞘翅目昆蟲的物種組成

實(shí)驗(yàn)獲得鞘翅目類別物種共計(jì)25科102屬119種，如表1所示 。在各種群中，葉甲科、天?？坪推跋x科分別占總種數(shù)的23.53%、15.13%和10.92%，占比居于前3位。

表1 各鞘翅目昆蟲所屬科的種類個(gè)數(shù)Table 1 Number of Species in the Family of Each Coleopteran

2.1.2區(qū)系分析

作為世界陸生動物區(qū)系之一的中國昆蟲區(qū)系，在全球6個(gè)生物區(qū)系板塊區(qū)域中，位于古北區(qū)和東洋區(qū)。升金湖地處華東地區(qū)，具體在長江流域的中游和下游區(qū)域，屬于東洋界和古北界的過渡地帶。本研究此次調(diào)查共計(jì)119種鞘翅目昆蟲，它們分別隸屬東洋界、古北界和古北東洋兩界共有。由圖2可知，升金湖地區(qū)鞘翅目昆蟲區(qū)系的主要構(gòu)成為：東洋區(qū)物種占大部分，有55種，占比46.22%；其次為兩界共有種，有51種，占比42.86%；數(shù)量最低的為古北區(qū)物種，有13種，占比10.92%。

2.2 升金湖濕地鞘翅目的群落結(jié)構(gòu)分析

2.2.1時(shí)間跨度上的群落結(jié)構(gòu)分析

鞘翅目昆蟲是昆蟲綱中種類最多、分布最廣的目，迄今全世界已知有35萬多種，不同的種類在不同的月份中表現(xiàn)出明顯不同的特征。從表2可以看出，不同月份鞘翅目昆蟲多樣性指數(shù)的高低順序?yàn)椋?月>7月>8月>9月>10月。從5月份開始，甲蟲開始陸續(xù)活動，7月、8月是甲蟲活動的繁盛期。不同月份的鞘翅目昆蟲的優(yōu)勢種明顯不同，從6月到10月的優(yōu)勢種分別為茄二十八星瓢蟲(Epilachnavigintioctopunctata)、黑額光葉甲(Smaragdinanigrifrons)；龜紋瓢蟲(Propylaeajaponica)、雙帶方額葉甲(Physaucheniabifasciata)；龜紋瓢蟲(Propylaeajaponica)、中華蘿摩葉甲(Chrysochuschinesis)；中華蘿摩葉甲(Chrysochuschinesis)、龜紋瓢蟲(Propylaeajaponica)；龜紋瓢蟲(Propylaeajaponica)、中華蘿摩葉甲(Chrysochuschinesis)。

表2 各個(gè)時(shí)間段的鞘翅目多樣性指數(shù)Table 2 Hymenoptera Diversity Indices for Each Time Period

圖2 升金湖地區(qū)鞘翅目不同區(qū)系數(shù)量分布圖Fig. 2 The Quantitative Distribution of Different Zones of Hymenoptera in the Shengjin Lake Area

2.2.2多樣性指數(shù)的相關(guān)分析

利用多樣性指數(shù)，對升金湖濕地的鞘翅目昆蟲結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，在不同的時(shí)間段內(nèi)，其多樣性指數(shù)均存在明顯差異。香農(nóng)威納(Shannon-Wiener)指數(shù)H′反映物種的多樣性組成，我們將其與其他指數(shù)，包括Simpson優(yōu)勢度指數(shù)D、Pielou均勻度指數(shù)J、Margalef豐富度指數(shù)E進(jìn)行數(shù)值之間的相關(guān)性分析。如表3所示，H′和J(r=0.840,P=0.075)表現(xiàn)出典型的弱相關(guān)性，同時(shí)H′與D(r=0.975*,P=0.005)和E(r=0.979*,P=0.004)表現(xiàn)出強(qiáng)相關(guān)?，F(xiàn)有調(diào)查充分反映出，不同時(shí)間段的鞘翅目物種多樣性指數(shù)H′與D、J和E的變化在一定程度上存在著相關(guān)和統(tǒng)一，而這種統(tǒng)一是反映群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要特征，這也從側(cè)面反映升金湖地區(qū)鞘翅目物種的群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。

表3 各個(gè)時(shí)間段H′與D、J、E之間的相關(guān)性Table 3 Correlation between H′and D, J, E for Each Time Period

2.3 升金湖與菜子湖濕地鞘翅目昆蟲區(qū)系對比

升金湖與菜子湖是安徽省的重要濕地，二者在地理位置上均瀕臨長江，升金湖位于長江以南，菜子湖位于長江以北。葛洋等[10]對菜子湖濕地鞘翅目昆蟲做了系統(tǒng)的研究，其在2012—2013年間共采集到鞘翅目昆蟲29科114屬139種，在各類群中，步甲科、葉甲科和瓢蟲科占優(yōu)勢，分別占總種數(shù)的19．42%、17．27%和14．39%，并且統(tǒng)計(jì)得出菜子湖濕地鞘翅目昆蟲類群的占比排序?yàn)椋汗疟睎|洋共有種(62.59%)>東洋種(27.59%)>古北種(10.07%)，而升金湖濕地鞘翅目昆蟲類群的占比排序?yàn)椋簴|洋種(46.22%)>古北東洋共有種(42.86%)>古北種(10.92%)，兩地存在差異性(圖3)。在菜子湖鞘翅目昆蟲類群中，古北東洋共有種占優(yōu)勢；在升金湖鞘翅目昆蟲類群中，東洋種超越了古北東洋共有種，二者共同占據(jù)優(yōu)勢地位。

圖3 升金湖濕地和菜子湖濕地的鞘翅目比較分析Fig. 3 Comparative Analysis of Hymenoptera in the Wetlands of Shengjin Lake and Caizi Lake

3 結(jié)束語

本文對升金湖濕地的昆蟲區(qū)系及多樣性進(jìn)行了探索性研究。在升金湖濕地的鞘翅目昆蟲種類組成方面，葉甲科、天?？坪推跋x科占據(jù)明顯優(yōu)勢，占總種數(shù)的49.58%。昆蟲區(qū)系組成以東洋種為主，其次是古北東洋共有種，古北種最少，這與其生物地理學(xué)特征密切相關(guān)。升金湖濕地位于長江中下游地區(qū)，其動物地理位置屬于東洋界[10]，目前在生物區(qū)系研究方面已經(jīng)獲得普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)是，在我國地域范圍內(nèi)，東洋界和古北界的界限不是十分明顯，其過渡區(qū)域非常廣闊，且大致分布于長江兩側(cè)[10]。而升金湖瀕臨長江，是通江湖泊，其物種在地理區(qū)劃上應(yīng)同時(shí)擁有兩界共有的物種。本研究結(jié)果顯示，升金湖擁有大量的古北界和東洋界共有種昆蟲，這也從昆蟲區(qū)系的角度證實(shí)了前人的理論研究。

升金湖與其鄰近的菜子湖相比，菜子湖濕地的鞘翅目昆蟲類群中古北東洋共有種居多，而升金湖鞘翅目昆蟲類群中東洋種超越了古北東洋共有種，二者共同占據(jù)優(yōu)勢地位，這與兩地所處地理位置有關(guān)。在昆蟲生物地理學(xué)上[11]，菜子湖濕地屬于沿江北亞熱帶平原低山區(qū)，地勢平坦低洼，升金湖濕地屬于皖南北亞熱帶丘陵山地區(qū)，其年平均溫度和年降水量較沿江北亞熱帶平原低山區(qū)都要高。溫度[12]、環(huán)境濕度[13]和降雨量[14]等因素的變化會影響昆蟲的生存、發(fā)育和生殖等，因此，不同的年均溫度與年均降雨量會導(dǎo)致升金湖與菜子湖兩地區(qū)鞘翅目昆蟲的適應(yīng)能力和生存能力不同，從而導(dǎo)致兩地區(qū)昆蟲的組成和區(qū)系有較大差異。另外，升金湖濕地緊鄰九華山山脈，丘陵山地多為典型的落葉常綠闊葉混交林，畈區(qū)則是重要的農(nóng)業(yè)區(qū)，種植油菜、水稻等農(nóng)作物及栗、柑橘等經(jīng)濟(jì)林，環(huán)境類型更適合東洋種生活；菜子湖濕地在調(diào)查期間幾乎都是次生人工林，以種植油松、楓楊為主，湖區(qū)漁業(yè)養(yǎng)殖密集，灘涂濕地及畈區(qū)都以油菜、水稻等農(nóng)作物種植為主，生態(tài)環(huán)境處于古北東洋過渡類型，因此古北東洋共有種居多。