天山昆蟲物種多樣性研究

浙江省天目國家級自然保護(hù)區(qū)位于北緯301830，東經(jīng)302455，東經(jīng)11923471192827。浙江省西北部臨安市，距杭州94公里，總面積42.8公里。主峰仙人頂海拔1506m,為浙江西北部主要高峰之一。該區(qū)地質(zhì)古老,具中亞熱帶向北亞熱帶過渡的氣候特征,四季分明,氣候溫和,雨量充沛,光照適宜,自然條件優(yōu)越,具豐富的植物資源。昆蟲的物種數(shù)占整個生物物種數(shù)的80%,是維護(hù)陸地生態(tài)系統(tǒng)及生物圈的主要成員,直接影響著整個生物界以及人類的生存,在動物區(qū)系中都起著支配的作用。因此,昆蟲生物多樣性的研究成為現(xiàn)代生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究的熱點之一。國內(nèi)外眾多昆蟲學(xué)家對天目山昆蟲的研究由來已久,并已作出了巨大的成績。為更系統(tǒng)全面地了解天目山昆蟲種類的組成,正確認(rèn)識天目山昆蟲資源狀況,掌握昆蟲種群的發(fā)展趨勢,為科學(xué)保護(hù)和合理開發(fā)提供科學(xué)依據(jù),1998年至2000年間,作者對天目山昆蟲資源作了系統(tǒng)調(diào)查研究。本文討論天目山昆蟲物種多樣性及有關(guān)的昆蟲資源問題。1群落結(jié)構(gòu)的特征一個特定地域內(nèi)生物種類的組成,反映了其群落結(jié)構(gòu)的基本特征。天目山昆蟲種類的組成,作者擬從不同階元種類組成特點、不同時期的種群變化及不同地域的種類分布來探討。1.1可食性昆蟲屬16種的種類表1列出了天目山昆蟲各目所屬科屬種數(shù)量。從表1可知,天目山昆蟲有30目351科2342屬4209種,約占浙江省昆蟲總數(shù)的56.1%。在面積不足43km2的狹小區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)如此大量的昆蟲,足以說明天目山的物種豐富度極高。天目山昆蟲科和種數(shù)較多的目均為鱗翅目、膜翅目、鞘翅目和雙翅目。由此可見,天目山昆蟲以鱗翅目、膜翅目、鞘翅目和雙翅目為優(yōu)勢目,4目的科數(shù)占天目山昆蟲總科數(shù)的46.4%,種數(shù)占73.3%。天目山昆蟲351個科,平均每科有11.99種。其中20種以上的科有53個。這些科的種數(shù)占天目山昆蟲總種數(shù)的64.3%,是優(yōu)勢科。含40種以上的科依次為:螟蛾科Pyralidae(239)、葉蜂科Tenthredinidae(238)、天?？艭erambycidae(171)、寄蠅科Tachinidae(159)、葉甲科Chrysomelidae(123)、尺蛾科Geometridae(119)、葉蟬科Cicadellidae(116)、繭蜂科Braconidae(96)、姬蜂科Ichnemuonoedae(94)、燈蛾科Arctiidae(93)、舟蛾科Notodontidae(88)、卷蛾科Tortricidae(72)、夜蛾科Noctuidae(68)、蛺蝶科Nymphalidae(57)、蠅科Muscidae(47)、蚜科Aphididae(45)、祝蛾科Lecithoceridae(42)、天蛾科Sphingidae(41)和弄蝶科Hesperiidae(41)。從屬一級來考察,天目山昆蟲有2342個屬,平均每屬有1.8種。其中5種以上的屬有134個。這些屬的種數(shù)占天目山昆蟲總種數(shù)的24.9%,是優(yōu)勢屬。10種以上的屬有:葉蜂屬Tenthredo(37)、狹頰寄蠅屬Carcelia(32)、三節(jié)葉蜂屬Arge(21)、虻屬Tabanus(20)、寬腹葉蜂屬Macrophya(19)、環(huán)蛺蝶屬Neptis(17)、單爪螯蜂屬Anteon(17)、小蟻蜂屬Smicromyrme(17)、寡長足虻屬Hercostomus(15)、亞麻蠅屬Parasarcophaga(15)、側(cè)齒葉蜂屬Neostomboceros(14)、真片葉蜂屬Eutomostethus(14)、美苔蛾屬Miltochrista(13)、筒天牛屬Oberea(12)、鱗石蛾屬Lepidostoma(12)、土苔蛾屬Eileme(12)、黛眼蝶屬Lethe(12)、平祝蛾屬Lecithocera(12)、細(xì)顎姬蜂屬Enicospilus(12)、追寄蠅屬Exorista(11)、Archips(11)、Pyrausta(11)和革腹繭蜂屬Ascogaster(10)。1.2目的科數(shù)量及組成結(jié)構(gòu)以4個優(yōu)勢目為例分別討論屬種多度問題。首先從屬種數(shù)量上看,4目的屬及種多度前6位分別為:鱗翅目有螟蛾科Pyralidae(132)、尺蛾科Geometridae(93)、夜蛾科Noctuidae(57)、舟蛾科Notodontidae(49)、燈蛾科Arctiidae(34)和卷蛾科Tortricidae(33)及螟蛾科Pyralidae(239)、尺蛾科Geometridae(119)、燈蛾科Arctiidae(93)、舟蛾科Notodontidae(88)、卷蛾科Tortricidae(72)和夜蛾科Noctuidae(68);膜翅目有葉蜂科Tenthredinidae(86)、姬蜂科Ichnemuonoedae(57)、繭蜂科Braconidae(44)、金小蜂科Pteromalidae(22)、蟻科Formicidae(18)和姬小蜂科Eulophidae(14)及葉蜂科Tenthredinidea(238)、繭蜂科Braconidae(96)、姬蜂科Ichnemuonoedae(94)、蟻蜂科Mutilidae(31)、螯蜂科Dryinidae(26)和姬小蜂科Eulophidae(25);鞘翅目有天牛科Cerambycidae(95)、葉甲科Chrysomelidae(59)、步甲科Carabidae(26)、隱翅蟲科Staphylinidae(20)、象甲科Curculionidae(17)和擬步甲科Tenebrionidae(16)和天牛科Cerambycidae(171)、葉甲科Chrysomelidae(123)、步甲科Carabidae(38)、隱翅蟲科Staphylinidae(30)、擬步甲科Tenebrionidae(27)和叩甲科Elateridae(15);雙翅目有寄蠅科Tachinidae(60)、搖蚊科Chironomidae(26)、實蠅科Trypetidae(20)、蠅科Muscidae(19)、麻蠅科Sarcophagidae(15)和長足虻科Dolichopodidae(13)及寄蠅科Tachinidae(159)、蠅科Muscidae(47)、麻蠅科Sarcophagidae(35)、搖蚊科Chironomidae(34)、長足虻科Dolichopodidae(31)和實蠅科Trypetidae(29)。把各科所含的屬種數(shù)劃為若干等級,對4個優(yōu)勢目的科在各等級所占比重作比較分析。圖1和圖2分別表示4個目的屬和種的不同數(shù)量等級內(nèi)科所占的比重。通過以上屬種數(shù)量及在各科中的分布分析,我們可以看出不論屬種,這種結(jié)構(gòu)反映了天目山昆蟲的群落結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。因為以科為單位的一個群體,有著相似或一致的行為、生物學(xué)習(xí)性以及能量消耗的方式。類群小,有利于充分利用能量,達(dá)到資源有效分?jǐn)?。因?在一個群落內(nèi),科的單位越多,能流途徑就越多,能流的干擾也就越容易被補償,這個群落的穩(wěn)定性就越高。1.3各調(diào)查點的日期據(jù)對15目1045種昆蟲季節(jié)分布統(tǒng)計,天目山昆蟲以7月份種類最多,有14目507種;其次為8月份,有14目313種;5～6月份種類也較多,5月份為10目170種,6月份為13目217種。其中,各主要調(diào)查點種類前3位的月份分別為:禪源寺7月份13目201種,8月份13目119種,6月份11目80種;三畝坪7月份8目92種,8月份7目68種,6月份6目20種;開山老殿7月份12目131種,8月份12目69種,6月份7目60種;仙人頂7月份6目106種,8月份7目82種,6月份8目33種。由此看出:季節(jié)的變化,引起昆蟲群落發(fā)生演替性變化,不同目的昆蟲,在群落的變化發(fā)展過程中表現(xiàn)不同,其目的就是為了充分利用自然資源,減少不必要的能量消耗,保證高質(zhì)量的生命發(fā)展水平。2昆蟲群落多樣性的意義群落多樣性是群落生態(tài)組織水平獨特的反映群落功能的重要特征。由于多樣性涉及群落的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力,與人類的生存與發(fā)展緊密相關(guān),因而備受現(xiàn)代生態(tài)學(xué)家的重視。研究昆蟲群落多樣性有助于掌握昆蟲群落的組成和結(jié)構(gòu),并進(jìn)而闡明結(jié)構(gòu)與功能的相互關(guān)系,預(yù)測群落演替的趨勢。本研究所采用的多樣性測定主要為群落內(nèi)的多樣性,可以分為物種豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)2類。2.1物種數(shù)量采用Margalef的物種豐度模型測定天目山昆蟲幾個類群的豐富度指數(shù)。其模型為:d=(S-1)/lnN。(1)式中:S為物種數(shù),N為所有物種的個體數(shù)之和。由表2可知,昆蟲豐富度指數(shù)的變幅較大,以鞘翅目最高,長翅目最低,兩者相差13.50倍。種數(shù)少的目,如纓翅目、革翅目、蜚蠊目、直翅目、脈翅目和長翅目等的豐富度指數(shù)均很低;而物種數(shù)較多的目,如鞘翅目、鱗翅目、雙翅目、蜻蜓目和膜翅目的指數(shù)就較高。另一方面,種數(shù)相近的鞘翅目和雙翅目,由于個體數(shù)的較大差別,其豐富度指數(shù)也有較大差異。2.2多樣性指數(shù)2.2.1群落概率ls描述從一個群落中連續(xù)2次抽樣所得到的個體屬同一種群的概率。D=1-∑Ni(Ni-1)/N(N-1)。(2)式中:N為群落總個體數(shù),Ni為第i個種的個體數(shù)。D值越大,群落的穩(wěn)定性越高。2.2.2群落均勻度的特征用來預(yù)測從群落中隨機(jī)取出一個一定的個體的種的平均不定度。當(dāng)種的數(shù)目增加和已存在的物種分布越來越均衡時,這種不定度明顯增加。H′=-∑PilgPi。(3)式中:Pi為第i個種的個體數(shù)占群落總個體的比率。群落均勻度是描述實測多樣性和最大多樣性(即在給定物種數(shù)S下的完全均勻群落的多樣性)之比率。在多樣性的信息量度中,當(dāng)物種數(shù)給定為S時,其群落的均勻度為J′=H′/Hmax。(4)式中:Hmax=lnS,Hmax為最大多樣性。表3列出了幾類昆蟲的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)。從表3可知,2種多樣性指數(shù)D和H′反映的情況基本一致,均以鱗翅目、同翅目、鞘翅目、半翅目、直翅目和膜翅目較高,而以雙翅目、長翅目和脈翅目較低。群落均勻度以鱗翅目和鞘翅目為最高,脈翅目和雙翅目為最低。分析認(rèn)為,天目山生態(tài)系統(tǒng)的群落穩(wěn)定性較好,物種豐富度較高,反映了天目山昆蟲群落的物種豐富度,群落穩(wěn)定性均較好,因此需要進(jìn)一步加強保護(hù),并開展深入的研究工作,揭示其中的本質(zhì)問題。3昆蟲豐富的種類昆蟲資源是自然界最豐富的生物資源,對其價值的認(rèn)識,目前已發(fā)展到一個新的階段,人們對自然資源的利用已逐漸轉(zhuǎn)移到昆蟲上來。天目山的昆蟲種類繁多,資源豐富。加強研究,有利于人們深入認(rèn)識其生存條件及其環(huán)境影響,提高保護(hù)意識,為加強保護(hù),加速開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。3.1對昆蟲的影響特有昆蟲是相對于分布地區(qū)而言的,它的判定受到研究基礎(chǔ)的影響,這里僅指發(fā)現(xiàn)或分布于天目山及其鄰近地區(qū)的昆蟲。珍稀昆蟲則是個體稀少、珍奇或有特殊價值的,處于瀕危狀態(tài)的昆蟲種類。3.1.1特有昆蟲及其他種本次研究所發(fā)現(xiàn)的新種220種,涉及12目53科(表1)。除少數(shù)模式產(chǎn)地同時分布于國內(nèi)其他地區(qū)的種以外,均被暫視為特有昆蟲。除此以外,還有一批模式產(chǎn)地為天目山的種類,其他地區(qū)至今仍未有記錄的種,也應(yīng)視為特有種。3.1.2常用藥物的作用天目山區(qū)珍稀昆蟲較豐富,包括兩大類。一類是本次研究發(fā)現(xiàn)的新屬種以及以天目山為模式標(biāo)本產(chǎn)地發(fā)表的老種,多數(shù)個體稀少,形態(tài)特異,應(yīng)視為珍稀昆蟲。另一類是國務(wù)院批準(zhǔn)公布的《國家重點保護(hù)野生動物名錄》,國家林業(yè)局2000年8月發(fā)布的《國家保護(hù)的有益的或者有重要經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究價值的陸生野生動物名錄》以及《中國生物多樣性保護(hù)行動計劃》和《中國珍稀昆蟲圖鑒》中所包括的重點保護(hù)昆蟲種類。天目山主要有:中華多腺蚖PolyadenumsinensisYin、紅華蚖SinentomonerythranuimYin、江西等蜉IsonychiakiangsinensisHsu、巨圓臂大蜓AnotogastersieboldiiSelys、尖板曦春蜓Heliogomphusretroflexus(Ris)、長刺卷RhopalopsolelongispinaYangetYang、天目螳獵蝽CnizocorisdimorphuzMaaetLin、天目胡扁蝽WuiessatianmuanaLinetZheng、天目意草蛉ItalochrysatianmushanaYangetWang、碩步甲CarabusdavidisDeyslleetFairmaire)、拉步甲CarabuslafosseicoelestisSteuart、陽彩臂金龜CheirotonusjansoniJordan、大斑跗花金龜Clinteroceradiscipennis(Fairmaire)、黃斑六節(jié)鍬甲HexarthriusparryiHope、幸運鍬甲LucanidafortuneiParry、天目艷虎天牛RhaphumalimaticollisGressitt、吳氏蚊蛉BittacuswuiZhou、吳鴻長足虻HercostomuswuhongiYang、寬尾鳳蝶Agehanaelwesi(Leech)、中華虎鳳蝶LuehdorfiachinensischinensisLeech、金裳鳳蝶Troidesaeacus(FelderetFelder)、橙翅襟粉蝶AnthocharisbambusarumOberthür、傲白蛺蝶HelcyrasuperbaLeech、冰清絹蝶ParnassiusglacialisButler、藍(lán)紫阿錘角葉蜂AbiaimperialisKirby、天牛繭蜂Parabrulleiashibuensis(Matsumura)、薜荔榕小蜂BlastophagapumilaeHill、中華柄腹細(xì)蜂HeloruschinensisHe和天目山刀腹細(xì)蜂Xiph