昆明市东川干热河谷蚂蚁物种多样性

诸慧琴 徐正会 祁彪 李彪 陈超 郭宁妍 钱怡顺

摘要：为阐明干热河谷蚂蚁多样性规律，采用样地调查法对昆明市东川干热河谷蚂蚁物种多样性进行研究。结果表明，在8个样地中共采集到蚂蚁5亚科24属53种，蚂蚁群落的优势种为罗氏铺道蚁［Tetramorium wroughtonii （Forel）］，此外发现常见种7种（占物种总数的13.21%），较常见种11种（占20.75%），较稀有种21种（占39.62%），稀有种13种（占24.53%）。各样地蚂蚁群落主要指标为物种数目5～22种（平均12.8种），个体密度4.8～147.2头/m2（平均62.4头/m2），多样性指数1.049 2～2.048 0（平均 1.463 3），均匀度指数0.505 8～0.708 6（平均0.595 4），优势度指数0.209 1～0.486 6（平均 0.347 2）；蚂蚁群落间相似性系数0.000 0～0.300 0，显示2个不同样地间相似性处于极不相似至中等不相似水平。东川干热河谷蚂蚁物种丰富度总体偏低，主要是气温和湿度的联合作用对研究区植被类型产生了重要影响，进而影响蚂蚁群落的主要指标。

关键词：蚁科；群落；生物多样性；干热河谷；植被恢复

中图分类号：Q968         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）05-0136-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.05.024            开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Ant species diversity of Dongchuan dry-hot-valley， Kunming City

ZHU Hui-qin1， XU Zheng-hui2， QI Biao2， LI Biao2， CHEN Chao2， GUO Ning-yan2， QIAN Yi-shun2

（1. Yunnan Forestry Technological College， Kunming  650224， China； 2. Key Laboratory of Forest Disaster Warning and Control in Yunnan Province， College of Biodiversity Conservation， Southwest Forestry University， Kunming  650224， China）

Abstract： In order to clarify the ant diversity regularity in Dongchuan dry-hot-valley， Kunming City， and provide theoretical support for local vegetation restoration， the ant community was surveyed through the plot-sampling method. The results showed that 53 species belonging to 24 genera and 5 subfamilies of Formicidae were recognized in the 8 sample plots， of which Tetramorium wroughtonii （Forel） was the dominant species. Meanwhile， 7 common species （occupying 13.21% of the total species）， 11 relatively common species （occupying 20.75%）， 21 relatively rare species （occupying 39.62%） and 13 rare species （occupying 24.53%） were observed. Main indexe of ant communities was shown that species number was from 5 to 22 （average 12.8）， individual density was from 4.8 to 147.2 head/m2 （average 62.4 head/m2）， diversity index was from 1.049 2 to 2.048 0 （average 1.463 3）， evenness index was from 0.505 8 to 0.708 6 （average 0.595 4）， and dominant index was from 0.209 1 to 0.486 6 （average 0.347 2）. Similarity coefficients between ant communities from the 8 sample plots were 0.000 0～0.300 0， indicating that the similarity between the two different plots in the survey area was at the level of extremely dissimilar to moderately dissimilar. The ant species richness of Dongchuan dry-hot-valley was generally lower， and the combined effect of air temperature and humidity had important influence on vegetation， then influencing the main indexes of the ant community.

Key words： Formicidae； community； biodiversity； dry-hot-valley； vegetation restoration

收稿日期：2023-04-07

基金项目：云南省教育厅项目（2020J1071）；国家自然科学基金应急管理项目（31750002）；国家自然科学基金地区科学基金项目（31860615）

作者简介：诸慧琴（1988-），女，云南寻甸人，讲师，硕士， 主要从事森林昆虫学研究，（电话）13759460936（电子信箱）409381741@qq.com；通信作者，徐正会（1962-），男，云南安宁人，教授，博士，主要从事森林昆虫学及蚁类研究，（电子信箱）xuzhenghui1962@163.com。

诸慧琴，徐正会，祁 彪，等. 昆明市东川干热河谷蚂蚁物种多样性［J］. 湖北农业科学，2024，63（5）：136-142．

蚂蚁属昆虫纲（Insecta）膜翅目（Hymenoptera）蚁科（Formicidae），是一类常见的社会性昆虫，种类和数量都极为丰富［1］。蚂蚁在生态系统中扮演着重要角色，可为地球上1.1万种植物传播种子［2］，能捕食约10万种其他昆虫［3］，具有改良土壤、分解有机质，提高土壤肥力等作用［4］。因蚂蚁对环境变化敏感，在环境变化研究中常被作为关键类群进行研究［5］。蚂蚁多样性研究报道多见于云南省，学者先后报道了西双版纳［5］、高黎贡山［6，7］、云南石林地质公园［8］、梅里雪山［9］、昆明西山森林公园［10］、大理苍山［11］、普洱［12］、南滚河自然保护区［13］、铜壁关自然保护区［14］、滇东南［15］、滇东北［16］、滇西南［17］、大围山［18］等地的蚂蚁多样性研究成果。

昆明市东川区地处云贵高原北部边缘，为川滇经向构造带与华夏东北构造带结合的过渡部位［19］，是典型干热河谷带。其境内海拔高差大，气候差异明显。当地干旱、高温、少雨的气候造就了该地区典型的植物分布带和脆弱的生态环境［19］。为了探索在干热河谷环境中栖息的蚂蚁物种类别，揭示蚂蚁群落与植被类型的关系及植被改变对蚂蚁群落产生的影响，本研究对该地区蚂蚁多样性进行调查研究，以期为东川干热河谷地区生态恢复提供参考。

1 研究方法

采用样地调查法［4］和搜索调查法［20］对研究区进行外业调查。在东川干热河谷地带海拔750～2 600 m的垂直带上，海拔每上升250 m，在植被典型的地方设置1块样地，因受自然条件限制，取样时样地海拔存在一定误差，原则控制在50 m范围内，各样地自然概况见表1。

选定样地后，采用对角线取样法在样地内选取5个1 m×1 m的样方，样方间距10 m，依次调查地表样、土壤样（土壤挖掘深度20 cm）和树冠样的蚂蚁并采集标本。发现蚁巢时，先统计蚁巢蚂蚁个体数量，再采集30 头作为标本。样方调查结束后，采用搜索调查法对样地中植物上、树皮下、石下、腐木下、牛粪下、朽木内、苔藓下、地被下、土壤内等各类微生境栖息的蚂蚁进行调查并采集标本［20］。将采集到的蚂蚁标本进行归类，逐一编号、登记，重新分装；然后制作蚂蚁干制标本，9头以内的全部制作，剩下的个体制作成浸渍标本保存。采用形态分类学方法对蚂蚁标本逐一进行鉴定［4，21-24］。统计分析群落中蚂蚁物种的优势度揭示群落结构特点［16］，根据多样性指标测算方法，计算物种数目、个体密度、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Simpson优势度指数、Jaccard相似性系数［4］。

2 结果与分析

2.1 物种名录

在东川干热河谷8块样地内共观察到5 149头蚂蚁，经鉴定隶属5亚科24属53种，其中有49个已知种和4个待定种（表2）。5个亚科中，猛蚁亚科有4属6种，行军蚁亚科有 1属1种，切叶蚁亚科有8属26种，臭蚁亚科有 2属3种，蚁亚科有 9属17种，5个亚科的属、种丰富度顺序为切叶蚁亚科>蚁亚科>猛蚁亚科>臭蚁亚科>行军蚁亚科。

2.2 群落结构分析

在东川干热河谷8块样地采集的53种蚂蚁中，发现优势种1种：罗氏铺道蚁［Tetramorium wroughtonii （Forel）］，占物种总数的1.89%；常见种7种，包括黑头酸臭蚁［Tapinoma melanocepalum （Fabricius）］、绒毛铺道蚁（Tetramorium lanuginosum Mayr）、黄足尼兰蚁［Nylanderia flavipes （Smith）］等，占物种总数的13.21%；较常见种11种，包括日本姬猛蚁［Hypoponera nippona （Santschi）］、东洋毛蚁［Lasius nipponensis （Forel）］、光亮举腹蚁［Crematogaster politula （Forel）］等，占物种总数的20.75%；较稀有种21种，包括火神心结蚁［Cardiocondyla kagutsuchi （Terayama）］、无毛凹臭蚁［Ochetellus glaber （Mayr）］、泰氏尼兰蚁［Nylanderia taylori （Forel）］等，占物种总数的39.62%；稀有种13种，包括罗伯特大头蚁（Pheidole roberti Forel）、邻姬猛蚁［Hypoponera confinis （Roger）］、切胸蚁待定种1 （Temnothorax sp.1）等，占物种总数的24.53%（表3）。

2.3 多样性指标分析

2.3.1 物种数目 东川干热河谷8块样地蚂蚁群落的物种数为5～22种，平均12.8种。其中，海拔1 768 m处的云南松林物种最丰富（22种），海拔2 603 m处的华山松林物种最贫乏（5种）。随着海拔升高，物种数目的变化总体呈现出中域效应现象［25］，即物种数目的最大值出现在垂直带中部，向上、向下物种数目呈下降趋势。在中域效应现象总趋势下，又在海拔1 063 m处及754 m处的银合欢林、海拔1 768 m处的云南松林、海拔2 330 m处的云南松林出现3个峰值，呈现多域效应现象［26］，即随着海拔的升高，物种数目在垂直带上出现多个峰值（表4）。

2.3.2 个体密度 东川干热河谷8块样地蚂蚁群落的个体密度为4.8～147.2头/ｍ2（平均62.4头/m2）。其中，海拔754 m处的银合欢林个体密度最高（147.2头/m2），海拔2 017 m处的云南松林个体密度最低（4.8头/m2）。随着海拔升高，蚂蚁个体密度在海拔754 m处的银合欢林、海拔1 768 m处的云南松林、海拔2 330 m处的云南松林出现3个峰值，呈现多域效应现象，即个体密度在垂直带上出现了多个峰值（表4）。

2.3.3 多样性指数 东川干热河谷8块样地蚂蚁群落的多样性指数为1.049 2～2.048 0，平均1.463 3。其中，海拔1 542 m处的高山栲林多样性指数最高（2.048 0），海拔2 603 m处的华山松林多样性指数最低（1.049 2）。与物种数目相似，随着海拔升高，蚂蚁多样性指数整体呈现中域效应现象。在中域效应现象总趋势下，又在海拔1 063 m处的银合欢林、海拔1 542 m处的高山栲林、海拔2 330 m处的云南松林出现3个峰值，同时呈现多域效应现象，即多样性指数在垂直带上出现多个峰值（表4）。

2.3.4 均匀度指数 东川干热河谷8块样地蚂蚁群落的均匀度指数为0.505 8～0.708 6，平均0.595 4。其中，海拔1 542 m处的高山栲林均匀度指数最高（0.708 6），海拔1 768 m处的云南松林均匀度指数最低（0.505 8）。与物种数目和多样性指数相似，随着海拔升高，蚂蚁群落均匀度指数整体呈现中域效应现象。在中域效应现象背景下，又在海拔1 063 m处的银合欢林、海拔1 542 m处的高山栲林、海拔2 603 m处的华山松林出现3个峰值，同时呈现多域效应现象，即均匀度指数在垂直带上出现多个峰值（表4）。

2.3.5 优势度指数 东川干热河谷蚂蚁群落的优势度指数为0.209 1～0.486 6，平均0.347 2。其中海拔   1 267 m处的银合欢林优势度指数最高（0.486 6），海拔1 542 m处的高山栲林优势度指数最低（0.209 1）。与物种数目、多样性指数和均匀度指数相似，随着海拔升高，蚂蚁群落优势度指数整体呈现中域效应现象。在中域效应现象背景下，又在海拔754 m处的银合欢林、海拔1 267 m处的银合欢林、海拔2 017 m处的云南松林、海拔2 603 m处的华山松林出现4个峰值，呈现多域效应现象（表4）。

2.4 蚂蚁群落间相似性分析

由表5可以看出，东川干热河谷8块样地蚂蚁群落间的相似性系数为0.000 0～0.300 0，显示极不相似至中等不相似水平，平均值为0.109 8，显示极不相似水平。其中，在海拔2 330 m处与海拔2 017 m处的云南松林相似性最高（0.300 0），显示为中等不相似水平；海拔2 603 m处的华山松林与海拔1 542 m处的高山栲林、海拔2 603 m处的华山松林与海拔1 267 m处的银合欢林、海拔2 017 m处的云南松林与海拔  1 267 m处的银合欢林的蚂蚁群落之间没有任何相似性（0.000 0）。另外，海拔差距小的样地间相似性较高，海拔差距大的样地间相似性较低，说明不同的海拔梯度上分布着不相同的蚂蚁物种。

3 讨论与结论

在昆明市东川干热河谷共记录蚂蚁5亚科24属53种。其物种丰富度明显低于邻近的滇西北云岭东坡（4亚科24属73种）［27］、滇东北地区（6亚科41属120种）［16］、四川大凉山西部地区（8亚科37属95种）［28］和四川大凉山中部地区（6亚科44属115种）［29］，甚至低于昆明西山森林公园东坡（6亚科27属58种）［10］。东川干热河谷蚂蚁物种丰富度总体偏低，与该地区长时间开采铜矿、人口密度较高有关。东川铜矿属国有大型铜矿区，铜矿的采冶可追溯到西汉时期。迄今为止，东川铜矿的开采已超过3 000年历史［19］。在以铜矿开采、冶炼为主的工业活动中，消耗了大量森林，加之工业城市形成后，人口大量聚集，致使地处干热河谷、生态相对脆弱的东川地区天然植被普遍丧失，栖息于天然植被中的蚂蚁群落物种普遍减少。虽然，在低海拔区域种植了不少人工植被，但主要为银合欢林和桉树林，使用外来树种营造的人工纯林，虽然适应干热河谷气候，但是树种单一、林下缺乏灌木、环境干燥，不利于蚂蚁物种栖息和生存，因此蚂蚁群落物种丰富度总体较低。

研究区蚂蚁群落6项多样性指标总体均呈现出中域效应现象，即最大值出现在垂直带的中部附近，说明从目前当地的生境条件来看，垂直带的中部区域环境更有利于蚂蚁栖息。向上随着海拔升高，气温降低，蚂蚁多样性降低；向下随着海拔降低，虽气温升高，但湿度降低，另外较大的坡度不利于土壤保水，高温干燥的环境不利于蚂蚁生存，导致蚂蚁多样性呈下降趋势；在多样性指数总体呈现中域效应现象背景下，多样性各项指标又呈现多域效应现象，说明在不同海拔高度上蚂蚁的栖息环境发生了明显的改变，不利于蚂蚁群落的生存。首先，在垂直带下部754～1 267 m，天然的干热河谷稀树灌丛和干性常绿阔叶林已经消失，取而代之的是银合欢人工纯林，所以该地段的蚂蚁物种丰富度（9～11种）和多样性指数（1.114 3～1.521 1）明显低于垂直带中部海拔1 768 m处的云南松林（物种数目22种，多样性指数1.563 4）和海拔1 542 m处的高山栲林（物种数目18种，多样性指数2.048 0）。其中，海拔1 267 m处的银合欢林蚂蚁物种数目（9种）和多样性指数（1.114 3）尤其偏低，这与该地受到红火蚁（Solenopsis invicta Buren）入侵有关。红火蚁入侵后，本地蚂蚁物种受到严重的竞争压力［30］。红火蚁强大的繁殖力和入侵力，致使该地区蚂蚁物种数目和个体数量均大幅降低，从而降低了蚂蚁群落的多样性和稳定性，不稳定性显著上升（优势度指数0.486 6，为最大值）。

从相似性系数来看，东川干热河谷不同海拔的8块样地蚂蚁群落间相似性系数在0.000 0～0.300 0，处于极不相似至中等不相似水平，平均值0.109 8，显示极不相似水平，说明在东川干热河谷不同海拔段的垂直带上栖息着很不相同的蚂蚁物种，不同海拔的生境异质性较高，有利于不同习性的蚂蚁生存。在中高海拔区域，气候凉爽，有利于耐寒物种栖息；而中低海拔区域气候炎热，有利于耐热物种在此栖息。不同习性的蚂蚁物种在此聚集，有利于提高地区的生物多样性水平并发挥其不同的生态功能，在生物多样性保护中具有较高价值。

东川干热河谷的蚂蚁物种丰富度相对较低，与东川铜矿悠久的开采历史有关，表明生物多样性受人类生产活动的影响较大。在东川干热河谷中高海拔区域，气温与湿度的搭配较好，本地天然植被保存较好，有利于蚂蚁群落的生存和繁衍；相比之下，干热河谷中低海拔区域的气温较高，而湿度过低，气温与湿度的搭配不佳，不利于蚂蚁群落生存，加之天然植被丧失，人工营造的银合欢林等因树种单一，缺乏本地植物种类，蚂蚁的觅食和栖息环境质量降低，蚂蚁群落多样性显著降低。在未来的生态恢复实践中，建议东川区在中高海拔区域保护好天然针叶林和针阔混交林，为蚂蚁和其他生物继续营造良好的生存环境；在中低海拔区域，建议逐渐减少银合欢、黑荆树、圣诞树、桉树等外来物种的植造，多植造本地干热河谷乡土树种如木棉、刺桐、羊蹄甲、清香木等，加强外来入侵物种红火蚁的防控，逐步改善中低海拔区域生态环境，使其逐渐适应本地蚂蚁物种和其他生物种类的生存，不断优化生态环境。

东川干热河谷地区蚂蚁物种丰富度总体偏低，主要是因为气温与湿度的联合作用对植被类型产生重要影响，进而影响了蚂蚁群落的主要指标。蚂蚁群落主要指标对该地区生态修复具有参考价值，天然植被恢复有利于保护该地区蚂蚁群落并发挥其生态功能。

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