基于鸟兽物种名录分析不同物种多样性的相关性*

李爱英 邓诗泉 彭建军 王 姣 胡喻华 陈皓天

（1.广东省林业调查规划院，广东 广州 510520；2.湖南科技大学生命与健康学院，湖南 湘潭 411201)

我国地域辽阔，生境多样，生态系统类型约600 种，物种数量占全世界物种的1/10[1]，生物多样性远高于其他任何一个同纬度国家[2]。野生动物作为自然景观的重要组成部分，其分布受气候、环境和人为干扰等的影响，经常发生动态变化，这在某种程度上改变或创造着自然景观，需要加以特别关注[3]。深入研究野生动物分布的基本规律，阐明其包含的内在机制，是实现野生动物保护和恢复、自然资源的合理利用以及人类与自然的和谐相处的重要前提。

在动物分类系统中，种是最基本的阶元，种是形态和生理上基本相似，雌雄交配能产生与亲体相似，并能繁殖后代的动物种群的总称。物种是生物多样性描述与分类的基本单位[4]，但在分类知识和研究条件等因素的限制下，很多类群的物种数目仍难以确定[5-6]。为此，人们尝试使用一些快捷简便的方法估计某区域内的物种数量，寻找与物种数量相关性强且简便的替代物是其中的一条有效途径[7]，这种做法在古生物学中已被广泛应用[8-9]，但在现代生物学中的应用却受到争议[10]，如今人们更加关注物种与高阶分类单元的相关关系[11-14]。一定区域范围内，许多类群的物种数量与其高级分类阶元的数量之间，以及各类群的物种数量之间均具有显著的相关关系[15-16]。这些相关关系具有普遍意义，已在许多地区不同尺度的分类类群中得到验证[17]。

物种在属中的频次分布是指在某个地区中，每属包含一个物种，每属包含两个物种......每属包含n 个物种的频次所产生的频次分布图。频次分布常被用于物种数量与其高阶分类单元数量间关系，以及不同类群物种的数量分析，以期了解科、属内的多样性，如G-F 指数[18]，也有利用4种模型(对数模型、乘幂模型、指数模型和线性模型)对物种在属中的频次分布模式进行模拟，以探讨模型的适用性[17]。

本研究利用我国16 个地理亚区鸟类和兽类物种名录，对比各亚区中鸟兽物种数在属中的频次分布规律是否一致，以探索中国鸟兽物种数的相关性的机制。

1 材料与方法

1.1 数据来源及处理

以中国动物地理亚区中的16 个亚区的鸟类及兽类为研究对象，根据中国动物分类代码第1 部分：脊椎动物的标准对名录进行统一处理[19]，分别统计出各亚区物种名录中属的数量及各属中的物种数，进而得到各亚区物种在属中的频次分布。

2011 版《中国动物地理》[3]将中国动物地理分为19 个动物地理亚区，由于南海诸岛亚区、海南亚区与台湾亚区为海岛型，物种分化及多样性与大陆差异过大，故在本研究中予以排除。

1.2 统计分析

利用乘幂模型对每个动物地理亚区的鸟和兽的物种在属中频次分布模式进行拟合。为了分析每个动物地理亚区鸟类和兽类物种在属中频次分布上的相似性，将乘幂模型对数转变为线性模型，再用SPSS 的协方差分析对各亚区的鸟兽的回归直线进行比较分析。

2 结果与分析

2.1 不同地理亚区中鸟兽物种在属中的频次分布

乘幂模型：y= c ·xz(c，z 值为参数)，对鸟兽物种在属中的频次分布的拟合度均很高，鸟类模型r≧0.94；兽类模型r≧0.84（表1），鸟类及兽类成幂模型z 值大致相等，分布频次走势一致。鸟类与兽类物种频次分布各地区间都有较强相关性，大部分地区间的相关系数高于0.80。

表1 各地理亚区的鸟类和兽类物种在属中频次分布关系幂函数拟合Table 1 Fitting of power function to the correlation of species frequency in genus of aves and mammals in every subregion in China

注：**，相关显著性水平，p＜0.01。Note:** indicates relevant significance level, p＜0.01.

鸟类及兽类在属中的频次分布图（图1）显示，在各动物地理亚区中，鸟类及兽类物种在其高阶分类单元属中的频次分布均显示出相似的规律，即各属中仅含单物种的频次最高，含两个物种的频次次之，随着属中所含物种数的增多，分布频次依次递减。

图1 中国各地理亚区鸟类和兽类的频次分布Fig.1 Species frequency distribution of aves and mammals in each sub-region

2.2 同一亚区中鸟兽频次分布规律

将乘幂模型取对数转化为线性模型，并得出回归直线方程(表2)。利用SPSS 的协方差分析对各动物地理亚区鸟兽频次分布的回归直线（图2）进行比较分析，通过对比斜率是否具有显著差异探讨鸟兽种属频次分布的规律。

图2 各亚区鸟兽回归直线Fig.2 The regression line of birds and mammals in subregion in China

表2 各亚区鸟兽回归直线统计Table 2 The regression line of aves and mammals in each sub-region in China

回归直线的协方差分析显示，各亚区中鸟类与兽类的频次分布规律具有一致性（表3），各动物地理亚区的斜率均差异不显著（p＞0.05）。16个动物地理亚区中，鸟类和兽类物种在属间的频次分布均表现出了一致的规律，这种一致性决定了鸟兽数量的相关性。

表3 各亚区鸟兽回归直线协方差分析Table 3 Analysis of variance of the regression line for aves and mammals in each subregion in China

3 结论与讨论

通过对我国16 个动物地理亚区中现有的鸟兽物种名录数据的分析，发现在一定地理空间尺度上，鸟、兽的各物种数量由其在属中的频次分布规律的一致性决定。属间物种频次分布的规律与“组合规则”一致，即物种频次分布以1 种/属的频次占绝对优势，其次是2 种/属，再是3 种/属，物种频次分布渐次递减。同时，属间的物种频次分布又具有一定的分布模式，均可使用乘幂模型进行拟合，在取对数后得到回归直线后，16个亚区的鸟兽的频次分布规律均无显著差异。

物种或亚分类阶元在其高等分类阶元间的频次分布具有不均匀性，鸟兽组成具有协同变化的特点[20]，各地理区的鸟兽物种数都极显著相关(p＜0.01)[21]，这对地区物种多样性的评价具有一定意义。然而，对此规律的深入研究仍然非常缺乏[22]。本研究发现，属间的物种频次分布存在一定规律性，且与“组合规则”一致，物种频次显示1 种/ 属＞2 种/ 属＞3 种/ 属＞……＞n种/ 属，即物种频次分布渐次递减。16 个亚区的鸟兽属间的物种频次分布规律均显示差异不显著，则进一步说明了鸟兽数量间的相关性。此外，表1、图1显示，鸟类与兽类的c 值存在数量关系，二者的c值比约为3，此规律是否具有普遍性以及其中的机理尚待进一步研究。如鸟兽物种数的相关性不是偶然巧合，而是由特定机制决定的，这一机制的进一步明晰有利于节省资源调查与评价中的人力、财力，具有实际的应用价值。

对鸟兽物种与高阶分类单元的研究主要是探索鸟兽丰富度相关性的机制。本文在对16 个亚区的鸟兽物种做出回归直线的分析后，证明了鸟兽物种频次分布规律具有相似性。鸟兽物种在丰富度上表现出的一致性便是由此决定的。由于南海诸岛、海南以及台湾3 个地理亚区属于海岛，在物种分化中保持了岛屿原始的特点，进行相对独立的分化，甚至形成岛屿特有种，从而使得岛屿物种的频次分布规律存在特异性，所以本次研究未包含此3 个地理亚区。论文中所整理的数据均来自2011 版《中国动物地理》，缺少近几年新数据的整理与分析，数据具有一定的局限性。更加完善和深入的分析，以及此规律在鸟兽以外的其他野生生物上是否具有普遍性，是本领域亟待探讨和验证的重要课题，这对生物多样性调查、保护和恢复具有重要意义。