宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目昆虫多样性及区系
2015-12-03李迎运张大治
李迎运,张大治
(宁夏大学生命科学学院,银川 750021)
蜻蜓目昆虫是一类在陆生和水生生态系统中具有重要生态作用、同时又具有一定的药用和观赏价值的昆虫。目前全世界已知蜻蜓的种类有5680 多种(Kalkman et al.,2008),我国有663种(王治国,2007)。国内对蜻蜓目昆虫的研究主要在分类文献专著、区域性分布调查、生物学特性、形态结构、生态应用、稚虫、细胞分子生物学等几个方面(张大治和郑哲民,2004),近年来国内外应用蜻蜓进行生态环境评价的相关研究越来越多(于昕等,2012)。宁夏的蜻蜓目昆虫已知有2 亚目7 科20 属共38种(张大治等,2007)。宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区虽是一个荒漠生态系统类型的保护区,但是由于其边缘毗邻灵武市引黄灌区,且境内具有天然溪流、人工水库及湖泊等,为蜻蜓目昆虫提供了有利的生存条件。目前对该保护区的蜻蜓目昆虫多样性研究还未见报道,因此为了更好地了解保护区生态环境建设对生物多样性的影响,了解保护区昆虫多样性资源现状,对该地区的蜻蜓目昆虫开展初步调查研究,对保护区荒漠生态系统生物多样性、生态环境的建设等研究具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 研究样地基本概况
宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区是以保护荒漠生态系统及典型的荒漠野生动植物资源为目的的荒漠类型自然保护区,总面积74843 hm2,地理坐标为:106°20' E-106°37' E,37°49' E-38°20'N,海拔1150-1650 m,属于我国西部鄂尔多斯台地西南缘的一部分,地处毛乌素沙地边缘、宁夏灵武市引黄灌区东部的荒漠区域。保护区属中温带干旱气候区,雨量少而集中,蒸发量强。保护区内有苦水河、大河子沟、庙梁子沟、长流水沟等主要河流以及鸳鸯湖、大河沟水库、长流水水库等(宋朝枢和王有德,1999)。保护区内荒漠化土地面积达70%,生态环境十分脆弱,但随着防沙治沙工程的开展,植被覆盖率不断增加,生态环境得到了很大的改善。目前共有维管植物50 科154 属275种,陆生脊椎动物23 目47 科115种(宋朝枢和王有德,1999)。本次调查主要选择保护区内有小型溪流、人工湖泊湿地及水库的区域重点调查,北部主要选择有人工湖泊及湿地的马鞍山样地,调查面积约180 hm2,中部主要包括海子湖(5 hm2)和大泉人工湖(59 hm2)等湖泊样地,南部选择了长流水溪流沟及其水库,调查面积约309 hm2。
1.2 标本采集、分类与鉴定
2010-2013年6-9月,根据蜻蜓的生态习性,在上述调查样地主要使用网捕随机取样的方法采集蜻蜓目昆虫并观察记录。对采集到的标本带回实验室,制作成针插标本(王琳瑶和张广学,1983),采用形态分类法利用体视显微镜根据《中国习见蜻蜓》(隋敬之和孙洪国,1986)、《中国常见蜻蜓图说》(何时新,2007)等资料鉴定,同时参考其他资料(赵修复,1990),统计种类及个体数量。标本保存于宁夏大学生命科学学院昆虫标本室。
1.3 数据分析
采用Berger-Rarker 优势度指数(D)表示物种优势度,其计算公式为:D=Nmax/Nt,Nmax为优势种的种群数量,Nt为全部物种的种群数量。依据正态分布的原则确定分析标准,D≥0.1 时,为优势种,0.05≤D≤0.1 时为丰盛种,0.01≤D≤0.05 时为常见种,D 低于0.01 时为稀有种或罕见。
2 结果与分析
2.1 物种组成
本次调查研究共获得蜻蜓目昆虫标本305 号。经鉴定隶属于2 亚目3 科9 属13种(表1)。
由表1 可知,宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目昆虫从科级组成上来看多样性相对较少,仅有3 科,蟌科有3 属4种,个体数占总个体数的55.74%,为第一优势科(共170 头);蜻科有5 属7种,是所含属种数目最多的一个科,个体数占总个体数的41.31%(共126 头),为第二大优势科;蜓科只有1 属2种,所含属种数目最少,个体数仅占总个体数的2.95%(共9 头)。
从物种组成上来看,长叶异痣蟌个体数占总个体数的39.02%,秋赤蜻占总个体数的15.41%,黄蜻占总个体数的11.80%,它们组成了宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区的优势种;褐斑异痣蟌(占总个体数的9.18%)、心斑绿蟌(占总个体数的6.56%)和黄腿赤蜻(占总个体数的5.90%)3种蜻蜓占总个体数均超过了5%,为该保护区的丰盛种;常见种有3种,分布是异色多纹蜻(占总个体数的4.26%)、白尾灰蜻(占总个体数的2.95%)和碧伟蜓(占总个体数的1.62%);而蓝纹尾蟌、大黄赤蜻、红蜻和黑纹伟蜓,所占总个体数的比例均小于1%,为该保护区蜻蜓目昆虫的稀有种。
表1 宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目昆虫名录Table 1 The list of Odonata in Ningxia Lingwu Baijitan National Nature Reserve
2.2 属种丰富度
从属种丰富度方面来说,属种比例小说明科的丰富度比较高,是该区域组成中比较活跃的部分。宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区各种蜻蜓的属种丰富度和蜻蜓组成的结构见表2。
表2 宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目昆虫属、种组成Table 2 The composition of genera and species of Odonata in Ningxia Lingwu Baijitan National Nature Reserve
由表2 可以看出,宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目昆虫总属种比值系数为0.692。小于该比值系数的科仅有蜓科(0.500),说明蜓科在该保护区中丰富度相对较高,是该区系组成中最活跃的成分,但是由于蜓科的种类相对较少(2种),并且所占总种数的百分比也较小(15.38%),从总体上还缺乏区域代表性。蜻科和蟌科的属种比值系数分别为0.714 和0.75,相对数量较高,显示其丰富度相对较低。
从单种属与多种属的统计上来看,3 科9 属中单种属有6个,占总属数的66.67%,多种属有3个,占属种的比例较小,说明宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目昆虫物种多样性组成上相对比较复杂,尤其是蜻科,5 属中单种属就有4个。
2.3 区系组成
宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目昆虫区系在世界动物地理区划中成分较为丰富(表3、表4),其中古北区种6种,占总种数的46.15%,代表种类有黑纹伟蜓、长叶异痣蟌等;东洋区种仅有1种,为异色多纹蜻;古北-东洋两区共有种2种,占总种数的15.38%;广布种4种,占总种数的30.77%,代表种类有碧伟蜓、白尾灰蜻、红蜻、黄蜻等。可以看出该保护区蜻蜓在世界地理分布中偏向古北区,古北区种成分占据一定的优势。
表3 宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目昆虫区系成分Table 3 The fauna of Odonata in Ningxia Lingwu Baijitan National Nature Reserve
在中国动物地理区系成分中(表4),13种蜻蜓均在华北区有分布,所占比例最高(属、种均为100%),其次是东北区和华南区区系成分,都有9 属,占总属数的100%,所占总种数比例也都相对较高,分别为92.31%和84.62%;而其它几个区的分布相对比较均衡,都有9 属,其中属于西南区和华中区区系成分的蜻蜓各有10种;蒙新区和青藏区分别有9种和8种。
宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目在中国动物地理区划中各区系类型及所占比例见表5。
表4 宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目昆虫属种在中国动物地理区系中所占比例Table 4 The percentage of genera and species of Odonata composition in Zoogeographical regions of China in Ningxia Lingwu Baijitan National Nature Reserve
表5 宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目在中国动物地理区划中的区系类型Table 5 The faunal distribution patterns of Odonata in zoogeographic region of China in Ningxia Lingwu Baijitan National Nature Reserve
由表5 可知,宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目在中国动物地理区划中共有8 类区系型:其中,“华北+东北+蒙新+青藏+西南+华中+华南”分布型所占比例最高,占总种类数的38.46%;四区型和五区型分布的类数都有3 类,所占各区系类型的比例分别为23.08%和30.77%;六区型分布的类数最少仅有一种;无双区型、单区型分布和三区型分布。由此可见,宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区蜻蜓目在中国动物地理区划中区系关系和构成较为复杂,同时也表现出东西南北相互交迭的特征。这与宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区所处的地理位置和所受的气候影响特征相一致,也反映了宁夏白芨滩蜻蜓种类多样性的特点。
3 结论与讨论
蜻蜓目为昆虫纲中的古老类群,对环境变化十分敏感,是水域和陆地生态系统中的指示生物。在宁夏的蜻蜓目昆虫研究中,不同的生境(或生态系统)在物种组成上具有一定的差异,已报道的银川湿地生态系统境内有众多的沟渠、天然湖泊,为蜻蜓提供了非常有利的生存条件,物种较为丰富,共有24种(张大治和代金霞,2008)。属于森林生态系统的宁夏贺兰山国家级自然保护区已知蜻蜓目共22种(王新谱和杨贵军,2010),宁夏罗山国家级自然保护区由于周边为荒漠干草原,海拔相对较高,有着荒漠型与森林型群落过渡的鲜明特点,蜻蜓目物种相对较少,仅有10种(杨贵军等,2011)。同属于荒漠生态系统的宁夏沙坡头国家级自然保护区具有蜻蜓目昆虫5 科10 属18种(刘廼发,2005),可以看出具有相近或相同类型的生态系统在蜻蜓目昆虫种类组成上具有一定的相似性,生境比较单一,区域水资源贫乏,物种多样性也就相对较低。
栖息地植物物种的多样性以及群落结构的完整性对于蜻蜓的分布都是至关重要的(王辰等,2012)。人为活动对蜻蜓生存的生境及多样性影响也较大(陆春文等,2012)。本实验调查发现保护区内人工永久性水体对维持蜻蜓目昆虫多样性起到了很大作用,在大泉、长流水等样地有利于蜻蜓生存的水域、湿地面积相对较大,物种多样性比马鞍山样地相对较高。但是目前在保护区有水域的部分地域已开发为生态游憩地,人为活动的干扰逐渐增大,势必对蜻蜓的多样性会造成一定的影响。由于蜻蜓对水域及其水域周围陆地环境的变化异常敏感,是重要的环境指示生物,如何利用蜻蜓多样性数据评价生态环境中干扰的严重程度及生态恢复效果,多样性及区系研究是开展这行工作的基础。所以,在当前保护生物多样性、保护生态环境、促进社会经济和谐发展的大背景下,为实现可持续发展的战略目标,今后可根据保护区昆虫分类区系等方面的研究成果,进一步开展保护区环境治理效果评价等方面的工作。
References)
He SX.Photo Atlas of the Usual China Dragonflies[M].Hangzhou:Zhejiang University Press,2007,1-259.[何时新.中国常见蜻蜓图说[M].杭州:浙江大学出版社,2007,1-259]
Kalkman VJ,Clausnitzer V,Dijkstra KDB,et al.Global dibersity of dragonflies(Odonata)in freshwater[J].Hydrobiologia,2008,595:351-363.
Liu NF.Comprehensive Scientific Expedition of Shapotou National Nature Reserve in Ningxia[M].Lanzhou:Lanzhou University Press,2005.[刘廼发.宁夏沙坡头国家级自然保护区综合科学考察[M].兰州:兰州大学出版社,2005]
Lu CW,Yang RG,Chen Y,et al.A preliminary study of Odonata in Mao'er Mt.Nature Reserve of Guangxi China[J].Journal of Guangxi Normal University(Natural Science Edition),2012,30(1):95-104.[陆春文,杨瑞刚,陈媛等.广西猫儿山自然保护区蜻蜓目昆虫初步研究[J].广西师范大学学报(自然科学版),2012,30(1):95-104]
Song CS,Wang YD.Scientific Investigation of Ningxia Baijitan Nature Reserve[M].Beijing:China Forestry Press,1999,1-245.[宋朝枢,王有德.宁夏白芨滩自然保护区科学考察集[M].北京:中国林业出版社,1999,1-245]
Sui JZ,Sun HG.Common Species of Dragonflies from China[M].Beijing:Agriculture Publish House,1986,1-328.[隋敬之,孙洪国.中国习见蜻蜓[M].北京:农业出版社,1986,1-328]
Wang LY,Zhang GX.Technique of Insect Specimens[M].Beijing:Science Press,1983,1-158.[王琳瑶,张广学.昆虫标本技术[M].北京:科学出版社,1983,1-158]
Wang XP,Yang GJ.The Insects of Helan Mountain in Ningxia[M].Yinchuan:Ningxia people's Publish House,2010.[王新谱,杨贵军.宁夏贺兰山昆虫[M].银川:宁夏人民出版社,2010]
Wang C,Gao XY,Liu Y,et al.Effects of wetland vegetations on ecological distribution of Odonata species in Beijing China[J].Acta Ecologica Sinica,2012,27(2):516-525.[王辰,高新宇,刘阳等.湿地植被对北京地区蜻蜓生态分布的影响[J].生态学报,2012,27(2):516-525]
Wang ZG.Catalogue of Chinese dragonflies(Insecta:Odonata)[J].Henan Science,2007,25(2):220-236.[王治国.中国蜻蜓名录:昆虫纲:蜻蜓目[J].河南科学,2007,25(2):220-236]
Yang GJ,Wang XP,Qiu ZH.The Insects of Luo Mountain in Ningxia[M].Yinchuan:Sunshine Press,2011.[杨贵军,王新谱,仇智虎.宁夏罗山昆虫[M].银川:阳光出版社,2011]
Yu X,Bo WJ,Zhu L.Research advances in eco-environment assessment using dragonfly as a bioindicator[J].Chinese Journal of Ecology,2012,31(6):1585-1590.[于昕,卜文俊,朱琳.应用蜻蜓目昆虫进行生态环境评价的研究进展.生态学杂志,2012,31(6):1585-1590]
Zhang DZ,Dai JX,Yang GJ,et al.Research on the resource of the dragonfly and damselfly in Ningxia[J].Journal of Anhui Agri.Sci.,2007,35(27):8538-8539,8553.[张大治,代金霞,杨贵军,等.宁夏的蜻蜓目昆虫资源[J].安徽农业科学,2007,35(27):8538-8539,8553]
Zhang DZ,Dai JX.Odonata species diversity of Yinchuan[J].Journal of Ningxia University(Natural Science Edition),2008,29(4):343-347.[张大治,代金霞.银川地区蜻蜓目昆虫多样性分析[J].宁夏大学学报(自然科学版),2008,29(4):343-347]
Zhang DZ,Zheng ZM.Research progresses and status on Odonata of China[J].Journal of Shangxi Normal University(Natural Science Endition),2004,32(Suppl):97-100.[张大治,郑哲民.中国蜻蜓目昆虫研究现状.陕西师范大学学报(自然科学版),2004,32(增):97-100]
Zhao XF.Classify of Chinese Gomphidae[M].Fuzhou:Fujian Scientific and Technological Publishing House,1990,1-486.[赵修复.中国春蜓分类[M].福州:福建科学技术出版社,1990,1-486]