双拥公园不同生境访花昆虫多样性及其变化特征研究
2024-12-31张艺炜刘嘉欣邢译贺思雨邵禹绮罗志文
摘要 为了解双拥公园不同生境访花昆虫资源及其多样性,调查了不同生境类型中的访花昆虫资源与分布情况。结果表明,本研究共采集与观察到访花昆虫1 548只,隶属于6目42科89种,野生与栽培植物共记录1 308株,隶属于17科40种。不同生境传粉昆虫多样性指数(H′)由高到低为灌木生境gt;路边花草生境gt;草甸生境gt;乔木生境;均匀度指数(J)由高到低为灌木生境gt;路边花草生境gt;草甸生境gt;乔木生境;优势度指数(D)由高到低为灌木生境gt;路边花草生境gt;草甸生境gt;乔木生境。不同花色及花形对访花者的吸引存在较大差别。本研究为分析访花昆虫对不同植物环境选择的内在因素及其特征研究提供了基础数据,为区域自然生态保护和管理提供了依据。
关键词 访花昆虫;生境类型;群落组成;物种多样性;资源调查
中图分类号 Q968.1" " 文献标识码 A" " 文章编号 1007-7731(2024)16-0058-04
DOI号 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.16.014
Diversity and variation of flower-visiting insects in different habitats in the Shuangyong Park
ZHANG Yiwei" " LIU Jiaxin" " XING Yiwen" " HE Siyu" " SHAO Yuqi" " LUO Zhiwen
(College of Biology and Agriculture, Jiamusi University, Jiamusi 154007, China)
Abstract To understand the resources and diversity of flower-visiting insects in the different habitats of the Shuangyong Park, the resources and distribution of flower-visiting insects in different habitat types were investigated. The results indicated that a total of 1 548 flower-visiting insects were collected and observed, belonging to 6 orders, 42 families, and 89 species, with a total of 1 308 wild and cultivated plants recorded, belonging to 17 families and 40 species. The diversity index (H') of pollinator insects in different habitats, from high to low was shrub habitat gt; roadside flower habitat gt; meadow habitat gt; tree habitat; the evenness index (J), from high to low was shrub habitat gt; roadside flower habitat gt; meadow habitat gt; tree habitat; and the richness index (D), from high to low was shrub habitat gt; roadside flower habitat gt; meadow habitat gt; tree habitat. The study found that there were significant differences in the attraction of flower visitors by different flower colors and shapes. This research provided basic data for analyzing the intrinsic factors and patterns of flower-visiting insects’ habitat selection in different plant environments, and offers a basis for the protection and management of regional natural ecosystems.
Keywords flower-visiting insects; habitat types; community composition; species diversity; resource survey
陆地生态系统中,野生植物和访花昆虫是相互依存、相互影响的重要组成部分[1]。经过长期发展进化,访花昆虫与植物之间形成了互利共生的关系,访花昆虫成为大部分植物生长发育过程中必不可少的一部分,植物也进化出许多吸引访花昆虫的花部特征[2]。孟庆繁等[3]研究发现,访花昆虫的访花行为与植物的花部特征明显相关,并且不同的访花者对不同的花部特征有偏爱性。各种访花昆虫被不同植物的花吸引,形成各式各样的搭配,部分会形成稳定的传粉关系[4-5],二者之间存在互利共生关系,这不仅对生态系统的稳定性起着关键作用,而且对农业生产和生态环境保护具有积极意义[6]。
公园作为一种充满生机的自然生态系统,对其植物和访花昆虫的多样性及其变化特征进行研究,不仅可以为公园的园林绿化建设提供参考,而且可以为区域生态环境的保护和生态系统的可持续发展提供参考。本研究调查了双拥公园不同生境类型中的访花昆虫资源与分布情况,以了解其昆虫多样性及变化特征。
1 材料与方法
1.1 研究区基本情况
双拥公园位于黑龙江佳木斯西南部,地处松花江、黑龙江和乌苏里江交汇的三江平原,地理坐标130°20′~135°35′ E,46°48′~48°36′ N,面积约9.2 hm2。地理位置独特,地势较为平坦,环境怡人,自然景色优美。年有效积温约2 520 ℃,年平均气温3 ℃,冬季平均气温-20 ℃,极端最低气温-36 ℃,夏季平均气温22 ℃,极端最高温度35 ℃,冬长夏短,无霜期130 d左右,年平均降水量510 nm,夏季雨量充沛,土质肥沃,非常适合植物生长。野生植物种类繁多,植物生命力较旺盛,为访花昆虫提供充足的食物来源。
1.2 访花昆虫调查方法
1.2.1 访花昆虫" 研究区样地按生境类型可划分为草甸生境、路边花草生境、灌木生境和乔木生境,对这4种生境中的访花昆虫进行调查与分类鉴定。日采集和观察时间集中于8:00—18:00,每个植物群落观察30~60 min,观察期间使用相机记录昆虫动态,确定不同生境访花昆虫的组成情况。
访花昆虫采用网捕法、黄粘板捕捉法和黄盘法等多种方式获取。鳞翅目、蜻蜓目等有翅昆虫采用网捕法进行采样,采集后放入三角袋内分类保存[7]。根据昆虫对黄色的强烈趋性,采用黄盘法和黄粘板捕捉法进行采样,将采集到的昆虫拍照,记录形态特征和采集信息,并利用《昆虫识别图鉴》[8]和《中国昆虫生态大图鉴》[9]等专业文献对采集到的访花昆虫进行分类鉴定,对其多样性进行统计分析。
1.2.2 蜜源植物" 蜜源植物野外研究主要采用样方法和样线法,研究区共设10个2 m×2 m标准样方,样方间距≥100 m,共设10条10 m样线[10]。调查过程中采用GPS定位仪进行定位,记录经纬度与海拔高度。使用摄相机或手机对蜜源植物性状进行拍摄记录[11]。将采集到的植物标本采用腊叶标本制作法进行处理和保存,对部分植物标本进行消毒处理,并记录标本的采集地点、采集人和采集日期等信息[12-13]。
1.3 生态学指数测定方法
采用生态学指数分析访花昆虫多样性。群落多样性指数[14]([H′]):根据Shannon-Wiener多样性指数公式计算,如式(1)。
[H′=-∑PilnPi] (1)
式(1)中,Pi为重要值([Pi=Ni/N]);Ni为第i种的个体数;N为群落中总的个体数。
优势度指数(D):根据Berger-Parker优势度指数公式计算,如式(2)。
[D=Nmax/Nt] (2)
式(2)中,Nmax为优势种种群数量;Nt为全部种的种群数量之和。优势种确定:各个生境物种的个体数量≥25。
均匀度指数(J):根据Pielou均匀度指数公式计算,如式(3)。
[J=H′/lnS] (3)
式(3)中,H′为Shannon-Wiener多样性指数;S为物种数。
1.4 昆虫访花行为观测
在研究区选择观测点,选定生长状况良好的蜜源植物作为观察对象,对其花色和花形等花部特征进行记录。选取连续的8朵蜜源植物,距花1.0~1.5 m处,每天8:00—18:00进行观察,连续观察15 d[15],记录观察点的天气和温度,调查不同花色蜜源植物和天气状况对昆虫访花行为的影响。将采集花粉并携带花粉接触花药或柱头的昆虫定义为有效传粉者,记录有效传粉者的访花频率与停留时间[16],以30 min为单位,记录单位时间内蜜源植物的访花昆虫种类、数量和访花效率。
1.5 数据统计分析
采用Excel 2021与DPS 7.05统计软件进行数据的处理与分析。
2 结果与分析
2.1 不同生境访花昆虫的组成
对研究区不同生境访花昆虫进行调查,共记录访花昆虫1 548只,隶属于6目42科89种。其中,双翅目12科33种593只,鞘翅目12科21种190只,膜翅目6科15种423只,鳞翅目5科11种261只,半翅目5科7种74只,以及蜻蜓目2科2种7只。
由调查结果可以看出,双翅目访花昆虫的个体数最多,为593只,占比38.31%;其次是膜翅目、鳞翅目、鞘翅目和半翅目访花昆虫;蜻蜓目访花昆虫个体数最少,仅7只,占比0.45%。根据昆虫个体数量得知,优势访花昆虫共7种,分别为膜翅目蜜蜂科蜜蜂属的中华蜜蜂(Apis cerana cerana)、意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica),蜜蜂科熊蜂属的明亮熊蜂(Bombus lucorum);其次为双翅目食蚜蝇科黑带食蚜蝇属的黑带食蚜蝇(Episyrphus balteatus),食蚜蝇属的凹带食蚜蝇(Syrphus nitens);鳞翅目的绢粉蝶(Aporia crataegi)和蓝灰蝶(Everes argiades)。
2.2 不同生境蜜源植物和访花昆虫的多样性
对研究区4种生境中蜜源植物进行调查,共记录野生与栽培蜜源植物1 308株,隶属于17科40种。其中,草甸生境的蜜源植物物种数目最多,为11科24种666株,其中菊科为优势蜜源植物,共5种176株,占比26.43%;路边花草生境共7科12种200株;灌木生境有11科22种314株;乔木生境有10科16种128株。4种生境中,植株数目最多的植物为菊科植物蒲公英(Taraxacum mongolicum),共185株。
不同生境传粉昆虫的生态学指数见表1,其中,多样性指数(H′)由高到低依次为灌木生境gt;路边花草生境gt;草甸生境gt;乔木生境;均匀度指数(J)由高到低为灌木生境gt;路边花草生境gt;草甸生境gt;乔木生境;优势度指数(D)由高到低为灌木生境gt;路边花草生境gt;草甸生境gt;乔木生境。灌木生境访花昆虫种类多,传粉昆虫的多样性指数、均匀度指数和优势度指数较高。乔木生境的传粉昆虫多样性指数、均匀度指数和优势度指数均最低,其原因可能是高大的乔木遮挡了部分光源,导致下层植物的生长受到影响。
2.3 不同生境中优势访花昆虫种类
对不同生境优势访花昆虫种类和数量进行调查,结果表明,乔木生境优势访花昆虫均为蜜蜂科,个体数量依次为明亮熊蜂gt;西方蜜蜂gt;中华蜜蜂。灌木生境优势访花昆虫隶属于4科,灰蝶科1种,粉蝶科1种,蜜蜂科3种及丽蝇科1种,个体数量依次为蓝灰蝶gt;意大利蜜蜂gt;明亮熊蜂=绢粉蝶gt;壶绿蝇(Lucilia ampullacea ampullacea)gt;中华蜜蜂。草甸生境优势访花昆虫隶属于3科,蜜蜂科2种,食蚜蝇科2种,粉蝶科1种,个体数量依次为中华蜜蜂gt;黑带食蚜蝇=绢粉蝶gt;意大利蜜蜂gt;凹带食蚜蝇。路边花草生境优势访花昆虫隶属于3科,蜜蜂科1种,食蚜蝇科1种,粉蝶科1种,个体数量依次为中华蜜蜂gt;黑带食蚜蝇gt;斑缘豆粉蝶(Colias erate)。
2.4 不同花色对昆虫访花行为的影响
本研究发现,到访黄色花朵的昆虫数量最多,为94只;到访粉色、红色花朵的昆虫数量多于到访紫色、蓝紫色花朵;到访深蓝色花朵的昆虫数量最少,为11只。调查发现,蝶类较喜采食具有花蜜且有黄色花朵的植物有蒲公英、苦荬菜(Ixeris chinensis)和白屈菜(Chelidonium majus),具有红、粉色的植物有山刺玫(Rosa davurica)、芍药(Paeonia lactiflora)和锦带花(Weigela florida)等。食蚜蝇科昆虫更爱采食蒲公英、芍药和剪刀股(Ixeris japonica)等。蜜蜂科昆虫采食花蜜的能力强,范围广,更倾向采食旋花(Calystegia sepium)、蒲公英、白车轴草(Trifolium repens),单位面积、单位时间内蜜蜂科在这3种蜜源植物上的个体数量较多。
2.5 访花昆虫的访花效率分析
调查发现,环境的温度、湿度和光照会对访花昆虫的访花行为造成影响。昆虫访花行为主要发生在晴天9:00—14:00;在阴雨天气前1~2 h,访花昆虫的数量会大幅度减少,雨过天晴几小时后昆虫的访花活动逐渐增多。在本次调查中,黑带食蚜蝇、中华蜜蜂访花高峰多出现在10:30—11:30,并在13:30—14:30时再次达到高峰。而绢粉蝶有所不同,其访花频率较低且较稳定。处于访花高峰时段的中华蜜蜂的访花频率明显高于9:30—10:30和12:30—13:30时段,黑带食蚜蝇也存在明显差异。绢粉蝶各时段访花频率差异并不明显,访花频率比较发现,中华蜜蜂明显高于黑带食蚜蝇和绢粉蝶。
3 结论与讨论
本研究调查了研究区不同生境类型中的访花昆虫资源及蜜源植物的分布情况,探索公园不同生境与访花昆虫间的相互关系,以及昆虫的访花特征。调查发现,植物与访花昆虫之间存在互利共生关系,不同种类的访花昆虫对植物花部特征具有偏好性,不同花色及花形对访花者的吸引存在较大差别[17],如蝇类喜淡色及放射性对称的花,如菊科等[18],从而影响其访花特征。在整个访花过程中,昆虫触角、头部和足部的胫节等会接触花粉并运输,最终完成传粉。昆虫的访花行为受外界环境影响,晴天为访花昆虫活动的高峰期[19-21],昆虫访花频率与停留时间呈负相关,访花频率较高的昆虫,停留时间较短[22]。
访花昆虫在生态系统中,特别是在植物传粉过程中扮演重要角色。植物可以借助昆虫传粉实现受精过程,提高杂交优势,提高果实、种子的产量和质量,是农林作物丰产的必要条件。通过对区域访花昆虫多样性及其变化特征进行研究,可以进一步了解当地植物和访花昆虫的资源情况,为区域生态环境保护和生物多样性保护提供参考。
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(责任编辑:何 艳)