内蒙古阿尔山地区蝴蝶群落多样性

邸晓晨，单良陈玉，王松，马方舟，张斌*

(1 内蒙古师范大学生命科学与技术学院，内蒙古 呼和浩特 010022；2 生态环境部南京环境科学研究所，江苏 南京 210042)

昆虫种类繁多、分布广泛，在生态系统及生物多样性方面都具有重要作用[1]。蝴蝶隶属于昆虫纲Insecta鳞翅目Lepidoptera锤角亚目Rhopalocera，是一类对生境结构及栖息环境变化敏感度极高的昆虫。蝴蝶能以比其寄主植物快3～30倍的速度对生境恶化做出反应，从而被公认为生境质量变化的指示生物[2-3]。因此，通过对蝴蝶种类及数目的动态监测，可促进阿尔山地区生物多样性保护工作，同时推动旅游业的稳步发展。

近年来，我国开始重视蝴蝶生物多样性监测和保护工作，并在全国范围内开展蝴蝶多样性研究[4-8]。阿尔山地区因特殊的地理环境以及独特的气候条件，拥有丰富的生物资源。本文通过对阿尔山地区不同生境蝴蝶的群落结构及多样性特征的研究，为阿尔山地区蝴蝶多样性保护、旅游业的开发提供依据，同时为长期监测该地区环境及全国蝴蝶多样性研究奠定基础[9]。

1 研究地区和方法

1.1 研究地区概况

阿尔山地区地处内蒙古自治区兴安盟西北部，横跨大兴安岭西南山麓，东与呼伦贝尔市所辖扎兰屯市和兴安盟扎赉特旗毗邻，南邻兴安盟科右前旗，西与蒙古国交界，北与呼伦贝尔市新巴尔虎左旗、鄂温克自治旗相邻。该地区降水充足，地理坐标为120°14′～121°20′E，47°15′～47°45′N，并与四大草原(呼伦贝尔草原、蒙古草原、科尔沁草原和锡林郭勒草原)交汇[10]。

阿尔山地区是大兴安岭生态屏障的重要组成部分，也是东北地带重要的资源储备区。近年来，该地区丰富的森林资源、野生动物资源及水资源吸引了众多游客，促成了阿尔山地区旅游业的兴起。该地区拥有特殊的地理环境，海拔高度由西南向东北逐渐升高，全年主要受东南海洋暖湿气流与西北干寒气流影响，属寒温带大陆性季风气候。该地区占地面积小，并处于大陆型高山气候区，形成了全年气温较低、无霜期短、气温日差较大的独特气候特征。该地区生物多样性较高，蝴蝶种类较为丰富，与其独特的气候有着重要联系[11-12]。

1.2 研究方法

依据生境和海拔的不同，在该地区选定5条样线，基本覆盖阿尔山地区所有生境类型(针阔混交林、草甸、农田等)。每条样线长度均设置为2 km，分成10个小样段，各样段长为200 m。5条样线的基本信息参照表1。

表1 样线信息表

观测时间定为6—9月，每月进行1次野外调查，每次调查3 d。为保证观测质量，根据蝴蝶生活习性，观测在天气晴朗、风力小于4级、有效观测时间(8:00—12:00、14:00—18:00)内进行。观测范围设置为样线两侧各宽2.5 m、高度5 m。通过网捕、观测记录、拍照等方法记录所有静休、访花以及飞行的蝴蝶[13]。对于不能确定的种类，网捕后依据《中国蝶类志》和《中国蝴蝶分类与鉴定》等资料[14-16]进行鉴定。为了弥补样线法的不足，在常规的样线法观测记录之外，配合非定时、非定点的本底调查，选择合适的蝴蝶栖息地，观测并记录所有的蝴蝶种类。

1.3 数据分析方法

1.3.1 多样性分析采用以下参数

(1)多样性(H)指数采用Shannon-Wiener公式计算:

H=-∑(Pi)(lnPi)，Pi=Ni/N，

其中，H为群落多样性，Pi为此物种个体数占总个体数比例，Ni为i种的个体数，N为全部物种个体数[17-18]。

根据单因素试验结果，选择以下4个因素：料液比(A)、超声温度(B)、超声时间(C)、超声次数(D)，采用l9(34)正交试验设计进行超声波辅助提取枸杞多糖的条件优化，试验因素水平见表1，试验结果见表2。

(2)均匀度(J)采用Pielou公式计算:

J=H/lnS,

其中，J为均匀度，H为Shannon多样性指数，S为物种数[19]。

(3)优势度(D)采用Berger-Parker公式计算:

D=Nmax/N,

其中，Nmax为优势种的种群数量，N为全部物种的个体数[20]。

(4)物种丰富度(R)采用Margalef公式计算:

其中，S为物种数，N为全部物种的个体总数[21]。

(5)群落相似性(I)指标采用Jaccard相似性公式计算:

I=c/(a+b-c),

其中，a为A生境的物种数，b为B生境的物种数,c为A、B两个生境共有的物种数[22-23]。

2 结果和分析

2.1 阿尔山地区蝶类群落组成

通过对阿尔山地区蝴蝶调查共记录蝴蝶59种2 499只，隶属于6科40属,分别为蛱蝶科22属30种、灰蝶科7属9种、粉蝶科5属10种、弄蝶科4属5种、绢蝶科1属3种、凤蝶科1属2种。其中，国家二级保护蝶类3种：小红珠绢蝶Parnassiusnomion、冰清绢蝶Parnassiusglacialis、白绢蝶Parnassiusstubbendorfii。优势种类有3种：绢粉蝶Aporiacrataegi、菜粉蝶Artogeiarapae、银斑豹蛱蝶Speyeriaaglaja。常见种有云粉蝶Pontiadaplidice、仁眼蝶Hipparchiaautonoer、斑缘豆粉蝶Coliaserate、蛇眼蝶Minoisdryas等14种。由不同生境所得蝴蝶群落组成数据看出，草甸(A1)、农田(A2)以及农场(A5)的优势种均为菜粉蝶，针阔混交林(A3)的优势种为绢粉蝶，针叶林(A4)的优势种为银斑豹蛱蝶。

从科级水平看，蛱蝶科的属数、种数以及个体数量均为该地区最高(表2)，广泛存在于5种生境类型中。粉蝶科的个体数量为1035只，在5种不同生境中仅次于蛱蝶科，占总个体数的41.42%。灰蝶科在草甸(A1)、针叶林(A4)中种数和个体数最高，共6种123只。弄蝶科共4属5种，在5种生境类型中均有存在。绢蝶科除在农场(A5)未见分布，其他4种生境类型中都有出现。凤蝶科无论在属数还是种数上都是最少的，但其个体数比弄蝶科和绢蝶科多，且在5种生境类型中都有分布。

表2 阿尔山地区不同生境蝶类的种类与数量分布

表2续

种类数量/只A1A2A3A4A5总计 玄灰蝶Tongeia fischeri11 红珠灰蝶Lycaeides argyrognomon 11凤蝶科Papilionidae 柑橘凤蝶Papilio xuthus 115014167 金凤蝶P.machaon 33511弄蝶科Hesperiidae 红弄蝶Hesperia florinda2428 弄蝶H.comma617 绿弄蝶Choaspes benjaminii33 链弄蝶Heteropterus morpheus11 黄翅银弄蝶Carterocephalus alci-noides77绢蝶科Parnassiidae 白绢蝶Parnassius stubberdorfii112 冰清绢蝶P.glacialis112 小红珠绢蝶P.nomion3227粉蝶科Pieridae 菜粉蝶Pieris rapae 1153401028170663 东方菜粉蝶P.canidia 11 云粉蝶Pontia daplidice3714111770 绿云粉蝶P.chloridice44 黎明豆粉蝶Colias heos55 斑缘豆粉蝶C.erate 32212542 豆粉蝶C.hyale246 绢粉蝶Aporia crataegi2371493425202 突角小粉蝶Leptidea amurensis422733 锯纹小粉蝶L.serrata279

2.2 阿尔山地区蝶类群落特征

由表3可以看出，H指数按科由高到低的顺序依次为：蛱蝶科、弄蝶科、灰蝶科、粉蝶科、绢蝶科、凤蝶科。蛱蝶科多样性指数最高，为2.65，而凤蝶科则为最低，仅0.41。从J指数来看，最高的为弄蝶科为0.89，绢蝶科和蛱蝶科分别为0.83、0.78，粉蝶科最低为0.50。比较D指数可知，凤蝶科的优势度指数最高，为0.76，其他科由高到低依次为：绢蝶科、粉蝶科、灰蝶科、弄蝶科、蛱蝶科。由R指数可知，蛱蝶科的物种丰富度最高，达到4.09，凤蝶科最低，为0.22，按科由高到低的顺序依次为：蛱蝶科、灰蝶科、粉蝶科、弄蝶科、绢蝶科、凤蝶科。

从个体数量来看，蛱蝶科比重最大，占47.74%，其属数和种数均最高。粉蝶科个体数量仅次于蛱蝶科，占比41.42%。灰蝶科属数和种数分别为7、9个，个体数量为156只。凤蝶科属数和种数低于弄蝶科和绢蝶科，个体数量比弄蝶科和绢蝶科多，共78只，占总个体数量的0.03%。弄蝶科共4属5种26只，占总个体数的0.01%。个体数量最少的是绢蝶科，仅3种11只，占总个体数的0.004%

2.3 不同生境蝶类群落多样性

由表4可知，农田、针阔混交林、针叶林均为26属，草甸和农场为23属。针阔混交林共26属33种271只，其H指数和J指数也是5种不同生境类型中最高的，但种数和D指数最低。农田共35种，其种数和R指数是5种生境类型种最高的，个体数仅次于针叶林。针叶林的种数仅次于农田，其个体数量最高。农场共23属26种331只，其D指数、J指数最高，但R指数最低。

表4 阿尔山地区不同生境蝶类群落的多样性特征

总体上看，该地区蝴蝶群落的属数、物种数、D指数、J指数是相对一致的。针阔混交林D指数和J指数最高，R相对较高，但种数和D指数最低，说明该生境蝴蝶群落较稳定且相对复杂，物种的分布相对平衡，植物类型相对丰富且环境适合蝶类栖息。农田的种数和R指数最高，表明该生境适合蝶类生存，物种相对丰富。农场的D指数和J指数最高，R指数最低，表明该生境物种简单，生境内不同种类蝴蝶数量分布不均匀，优势蝶类如菜粉蝶个体数量突出具有明显优势。

2.4 不同生境蝶类分布的相似性

由表5可知，各生境相互之间的I系数在0～0.75之间，其中，草甸和农场的I系数最高为0.5714且位于0.50～0.75之间，为中等相似，表明草甸和农场的生境类型相邻或相近[24]。草甸和农田、草甸和针阔混交林、草甸和针叶林、农田和针阔混交林、农田和针叶林、农田和农场、针阔混交林和针叶林、针阔混交林和农场以及针叶林和农场的I系数在0.25～0.50之间为中等不相似，其中草甸和针阔混交林的I系数最低,为0.3778，这主要是因为草甸和针阔混交林的相同蝴蝶种数共17种，且两样线植被类型差距较大，人为干扰因素也有所不同。

表5 不同生境中相同蝴蝶种数(对角线上)和相似性系数(对角线下)

2.5 阿尔山地区蝴蝶群落动态分析

通过对阿尔山地区6—9月份蝴蝶的物种数、个体数量、H指数、J指数、D指数及R指数的统计(图1、图2)，可以得出蝴蝶的物种数在7月达到高峰共31属43种，8月的物种数仅次于7月份共30属41种，6月和9月的物种数均为11种。蝴蝶的个体数量在8月份达到高峰，共计1219只，其次7月份共计742只，6月份的个体数量最少仅72只(图1)。7月的H指数最高，达到2.88，按数值由高到低的顺序依次为：7月(2.88)、8月(2.69)、6月(1.77)、9月(1.16)。从J指数来看，各月份相差较小，7月份达到最高(0.77)，9月份最低(0.48)，6月和8月分别为0.74和0.72。9月份的D指数最高，7月份的则最低(0.10)。而R指数恰恰与D指数成负相关，7月份达到最高，9月份则最低。阿尔山地区7月份正值植物种类丰富、植被繁盛、温度湿度适宜的季节，可以给蝴蝶提供良好的寄主植物，充足的水分以及适宜的栖息环境，因此，此时的物种数、H指数、J指数和R指数均达到最高(图2)。

图1 阿尔山地区蝴蝶物种数和个体数的时间动态

图2 阿尔山地区蝶类多样性的时间动态

3 讨论

本研究通过对阿尔山地区蝶类多样性的调查，共记录蝴蝶59种2499只，隶属于6科40属。从科级水平看，蛱蝶科多样性指数和物种丰富度指数最高，均匀度指数较高，优势度指数最低，说明蛱蝶科的物种丰富，群落结构稳定。粉蝶科的个体数量仅次于蛱蝶科，共1035只，占总个体数的41.42%，是该地区的优势科，但其均匀度指数最低,说明物种的分布不平衡，群落结构较不稳定。弄蝶科的均匀度指数最高，多样性指数高于灰蝶科，说明弄蝶科分布平衡，物种相对灰蝶科丰富。绢蝶科的多样性指数和丰富度指数较低，均匀度指数较高，优势度指数仅次于凤蝶科，说明绢蝶科物种较为稀少，优势种作用较明显且群落结构较不稳定。凤蝶科的多样性指数和物种丰富度最低，优势度指数最高说明凤蝶科蝴蝶在阿尔山地区较为单一，群落结构不稳定且优势种作用突出。

从蝴蝶群落的动态观测来看，蝴蝶的物种数和个体数量在7月份逐渐达到高峰，8月份也相对较多。6月份，由于阿尔山地区昼夜温差较大，不能给蝴蝶提供较好的栖息环境，因此蝴蝶在该月物种数及个体数量相对较少。7月份阿尔山地区植被茂盛，种类繁多，温度湿度适宜且正处于花期，导致蝴蝶爆发式发生。8月份处于结实期，蝴蝶个体数目达到峰值，但物种数与7月相比有所下降。9月份植被逐渐减少，导致蝴蝶的寄主植物减少，蝴蝶的物种数和个体数量也迅速下降。

阿尔山地区生境优越，植被丰富。在实际调查中发现，因农田开发而大量使用农药，导致蝶类多样性受到较大影响，如玫瑰峰(A2)、五岔沟镇(A4)以及绿水农场(A5)3条样线中，除菜粉蝶外，其他蝶类个体数量数目极少。化学药剂不仅会影响蝴蝶幼虫、蝴蝶寄主植物等的正常生长，也会给蝴蝶种群带来致命威胁。因此，建议阿尔山地区政府尽量控制农药的使用量，推广生物防治等手段。口岸(A1)主要受放牧影响，对该样线的蝴蝶造成轻度干扰，建议牧民正确规划放牧区域，合理放牧。近年来，阿尔山地区因其独特的地理环境吸引了大量游客到此观光旅游。随着旅游业的不断发展，生物栖息地逐渐被开发，从而蝴蝶多样性受到威胁。调查发现，玫瑰峰(A2)样线以及白狼镇(A3)样线由于游客较多，已经对蝴蝶造成中度干扰。蝴蝶作为环境质量的检测指标，对栖息环境具有高度的敏感性，阿尔山地区蝴蝶已经受到农药、放牧及旅游开发的影响，做好生物多样性保护工作极为重要。