基于G-F指数的广西鸟类多样性分析

2023-08-26汪国海董佩佩韦丽娟黄秋婵覃彩云杨红兰

安徽农业科学 2023年15期

汪国海　董佩佩　韦丽娟　黄秋婵　覃彩云　杨红兰

摘要通過文献收集法收集目前已发表的关于广西自然保护区鸟类多样性的文献，然后通过G-F指数分析各保护区鸟类组成和多样性差异，同时以弄岗国家级自然保护区为中心分析不同保护区鸟类组成的相似性，探讨保护区的距离和面积对鸟类相似性的影响。该研究共收集10个保护区的鸟类文献，研究发现不同自然保护区的物种数、单目科数、单科属数、F指数、G指数和G-F指数均存在极显著差异（P<0.001），其中大明山国家级自然保护区和木论国家级自然保护区的G-F指数较高，均为0.86。邦亮国家级自然保护区与弄岗自然保护区的相似性系数最高（0.89），木论国家级自然保护区与弄岗自然保护区的相似性系数最低（0.30）。各保护区鸟类的相同物种数与相似性系数呈极显著正相关（r=0.865，P=0.003），但与到弄岗自然保护区的距离（r=-0.059，P=0.881）和面积（r=-0.400，P=0.981）不存在显著相关，说明鸟类相似性系数仅受各保护区鸟类相同物种数的影响。聚类分析结果表明，10个保护区鸟类的G-F指数可被分为3类。

关键词广西；自然保护区；鸟类多样性；G-F指数

中图分类号 Q 958文献标识码 A文章编号 0517-6611（2023）15-0085-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.15.020

Analysis of Bird Diversity in Guangxi Based on G-F Index

WANG Guo-hai1，DONG Pei-pei1，WEI Li-juan2 et al

（1.College of Chemistry and Bioengineering，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo，Guangxi 532200;2.College of Mathematics，Physics and Electronic Information Engineering，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo，Guangxi 532200）

Abstract The published literature on the bird diversity in Guangxi Nature Reserve were collected by literature collection method ，and the differences of bird composition and diversity among different nature reserves were analyzed based on G-F index.Taking Nonggang National Nature Reserve as the center，the similarity of bird composition in different nature reserves were analyzed，and the influences of the distance and area of the nature reserves on the bird similarity were discussed.The literature of the birds in 10 nature reserves were collected，it was found that there were significant differences in the number of species，the number of families each order，the number of genera each family，F index，G index and G-F index among different nature reserves （P<0.001）.G-F index in Damingshan National Nature Reserve and Mulun National Nature Reserve were higher （0.86）.The similarity index between Bangliang National Nature Reserve and Nonggang Nature Reserve was the highest （0.89），and the similarity index between Mulun National Nature Reserve and Nonggang Nature Reserve was the lowest （0.30）.The number of the same species of the birds in each nature reserve had a significant positive correlation with the similarity index（r=0.865，P=0.003），and it had no significant correlation with the distance from Nonggang Nature Reserve （r=-0.059，P=0.881） and the area （r=-0.400，P=0.981），indicating that the similarity index of birds was only affected by the number of the same bird species in each nature reserve.The results of cluster analysis showed that G-F index of the birds in the 10 nature reserves were divided into three categories.

Key words Guangxi;Nature reserves;Bird diversity;G-F index

生物多样性对于维持生态系统平衡与稳定具有不可估量的价值，是人类赖以生存和持续发展的物质基础，而且也是衡量某一区域内物种资源丰富度的客观指标［1-2］。鸟类作为生态系统重要的组成成分，其物种多样性不仅能反映鸟类栖息环境质量的状况，而且其结果对后期鸟类保护措施的制定具有重要的意义［3］。目前对于鸟类多样性的衡量大多是基于物种数量进行量化，但由于鸟类较强的迁徙能力致使同一种群或不同种群的数量存在一定的时空差异，从而可能会低估当地的物种多样性［4］。G-F指数是基于生物普查物种数目，从科、属水平上计算物种多样性的标准化指标，其结果比基于个体数目计算所得的物种多样性指数更加稳定，可以反映出长时间内物种的多样性，便于不同地区间生物多样性的比较［5-6］。目前G-F指数被广泛应用于鸟类多样性的研究中［7-9］，如赵俊松等［9］研究发现大山包保护区鸟类多样性表现出科间多样性较高、属间多样性较低的特征。

广西位于我国的南部，复杂多样化的生境非常适合鸟类的栖息和繁殖。根据最新的调查结果，广西共分布23目92科744种鸟类［10］。近年来许多学者已对广西各自然保护区内的鸟类组成和多样性进行了调查［11-12］，但目前还未有人采用G-F指数对该地区的鸟类多样性进行分析。笔者采用文献收集法对目前已发表的关于广西自然保护区鸟类多样性的文献进行整理和归类，对各保护区鸟类的G-F指数差异和鸟类相似性进行分析，旨在为后期开展鸟类物种多样性的保护与管理提供相关的理论和数据参考。

1 研究区概况及方法

1.1 研究区概况

广西壮族自治区位于我国南部（20°54′～26°24′N，104°28′～112°04′E），南臨北部湾，西南与越南接壤，与广东、湖南、贵州和云南四省相连，陆地总面积为23.67 ×103 km2。该地区属于亚热带和热带季风气候区，年均气温17.2～23.8 ℃，年降水量871.7～2 554.6 mm，年日照时数1 200.4～2 160.7 h，年均相对湿度75%～83%［13］。研究区内地形复杂，分布有喀斯特地貌、山地丘陵盆地、冲积平原和海域等多种地貌，复杂多样的生境条件为鸟类［如黑颈长尾雉（Syrmaticus humiae）、弄岗穗鹛（Stachyris nonggangensis）、白冠长尾雉（Syrmaticus reevesii）和冠斑犀鸟（Anthracoceros coronatus）等多种珍稀濒危物种］提供了良好的栖息和觅食场所。此外，广西位于东亚—澳大利西亚全球鸟类迁徙路线上，每年都有大量的候鸟经过广西北上繁殖或南下越冬，从而提高了当地鸟类多样性。

1.2 研究方法

采用文献收集法查阅公开发表的广西鸟类多样性调查文献，同时结合G-F指数，该研究仅收集采用样线法调查且含有具体物种名录的文献。共收集到大明山国家级自然保护区［11］、邦亮国家级自然保护区［12］、猫儿山国家级自然保护区［14］、弄岗国家级自然保护区［15］、花坪国家级自然保护区［16］、北仑河口国家级自然保护区［17］、十万大山国家级自然保护区［18］、王岗山省级自然保护区［19］、木论国家级自然保护区［20］和山口红树林国家级自然保护区［21］ 10个保护区的鸟类文献。

参照《中国鸟类分类与分布名录》（第3版）［22］对各保护区的鸟类科、属进行整理和归类。然后，通过计算不同自然保护区鸟类科的多样性（DF）、属的多样性（DG）和G-F指数来比较不同保护区鸟类在科和属水平上的分化程度。

式中：DFk表示在某一特定的科（k）的F指数;Pi=Ski/Sk，Sk表示鸟类名录中所记录的某科（k）中的物种数量，Ski表示鸟类名录中某科（k）中某个属（i）中的物种数量；n表示鸟类名录中某科（k）的物种中所包含的属数量；m表示鸟类名录中所记录的科数量。

式中：DG为鸟类种群中属的G指数;qj=Sj/S;S表示名录中的鸟类物种数，Sj表示某属（j）中的物种数;P表示鸟类名录中总的属数。

（3）G-F指数：

DG-F=1-DG/DF

如果该物种仅有1个物种或者这个物种中的科都是单科（DF=0）时，则该地区的G-F指数为0［23］。

为了比较各保护区鸟类组成的相似性，以弄岗国家级自然保护区为中心，计算出各保护区内鸟类的相似性系数，具体计算公式如下：

C=2J/（a+b）

式中：C表示相似性系数；a、b分别表示2个地区鸟类的种数;J表示2个地区共有鸟类的种数［15］。

1.3 数据处理

采用单样本t检验对不同自然保护区鸟类的种数、科数、属数、F指数、G指数和G-F指数进行差异显著性分析；对10个自然保护区鸟类的相同物种数、单目科数、单科属数以及各保护区到弄岗自然保护区的距离、面积进行相关性分析，所有数据均使用SPSS 20.0统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

10个自然保护区共发现1 933种鸟类，包括白鹇（Lophura nycthemera）、褐翅鸦鹃（Centropus sinensis）、领角鸮（O.lettia erythrocampe）、仙八色鸫（Pitta nympha）和红腹锦鸡（Chrysolophus pictus）等多种濒危鸟类。不同自然保护区的鸟类物种数、单目科数、单科属数、G指数、F指数和G-F指数都存在极显著差异（P<0.001）。邦亮国家级自然保护区、大明山国家级自然保护区、木论国家级自然保护区、猫儿山国家级自然保护区和弄岗国家级自然保护区的F指数和G指数均较高，G-F指数也大致接近（表1），说明这些保护区的鸟类在科和属上的种类和数量分布相似。10个保护区的F指数都在4.00以上，但G指数远远高于F指数（表1），表明各保护区鸟类在属水平上的多样性更加丰富。

不同自然保护区的鸟类相似性系数也存在极显著差异（t=8.009，df=8，P<0.001），其中邦亮国家级自然保护区与弄岗国家级自然保护区的鸟类相似性系数最高，为0.89（表2）;木论自然保护区与弄岗自然保护区间鸟类的相似性系数最低（0.30），说明二者的相同物种数较少（表2）。不同保护区鸟类的相似性系数与单目科数（r=-0.036，P=0.928）、相同物种数与面积（r=-0.400，P=0.981）呈负相关关系；不同保护区的鸟类相似性系数与单科属数存在正相关（r=0.301，P=0.432），相同物种数与各保护区到弄岗自然保护区的距离（r=-0.059，P=0.881）存在负相关，但均未达到显著水平；不同保护区的相同物种数与相似性系数存在极显著正相关（r=0.865，P=0.003），這表明各自然保护区与弄岗自然保护区鸟类的相同物种数不受距离和面积的影响。

聚类分析结果表明，当横轴参数选择5时，10个保护区的G-F指数可被分为3类（图1）。

3 讨论

G-F指数是基于生物普查物种数目来反映动物在科和属上的分化程度，能有效避免因个体数量变化而导致的物种多样性影响［23］。该研究10个保护区共发现1 933种鸟类，其中包括斑头鸺鹠（Glaucidium cuculoides）、红腹角雉（Tragopan temminckii）、红隼（Falco tinnunculus）和凤头鹰（Accipiter trivirgatus）等多种珍稀濒危物种，说明广西鸟类多样性水平较高。不同自然保护区鸟类的物种数、单目科数、单科属数、G指数、F指数和G-F指数都存在极显著差异，各保护区中G指数明显高于F指数，这表明各保护区内鸟类的属间差异大于其科间差异［24］。整体上，大明山和木论保护区的G指数、F指数和G-F指数较高，说明这2个保护区的鸟类在科和属水平上多样性较高［25］，这可能与这2个保护区的地理位置和复杂的生态景观特征有关。大明山和木论国家级自然保护区复杂的植被种类和层次结构能为不同生态需求的鸟类提供适宜的栖息和繁殖场所，同时这2个自然保护区都处于广西候鸟迁徙路线上［11］，大量不同种类的候鸟迁徙也会增加当地鸟类的种类和多样性。同时，木论保护区北部直接与茂兰国家级自然保护区相邻，成片完整保护的生境能容纳更多不同生态需求的鸟类共存，从而提高当地鸟类的多样性。花坪保护区的G-F指数最低，说明该保护区的鸟类组成中单科和单属的物种所占比例较高。北仑河口和山口红树林自然保护区的G-F指数接近，这可能与2个保护区都有大量的水域生境、鸟类在科和属组成上相对集中有关。

不同自然保护区的鸟类相似性系数也存在极显著差异，其中邦亮国家级自然保护区与弄岗国家级自然保护区的鸟类相似性系数最高，这可能是由于这2个保护区都位于中越边境，植被组成和景观格局相似性较高，从而导致这2个地区的鸟类组成差异较小。山口红树林自然保护区与弄岗国家级自然保护区鸟类的相似性系数较低，这是由于山口红树林自然保护区为水域生境，以水鸟居多［21］，而弄岗保护区以喀斯特石山生境为主，二者相同物种数较少。鸟类相似性系数与保护区相同物种数存在极显著相关，而与距离和面积没有显著相关，说明鸟类相似性由各保护区与弄岗自然保护区的相同物种数所决定，同时也说明某一区域物种多样性可能是鸟类对当地环境特征长期适应的结果。

参考文献

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