山東曲阜地區(qū)螞蟻群落結(jié)構(gòu)及物種多樣性研究

　　摘要:通過誘捕法和樣方調(diào)查法獲得曲阜地區(qū)螞蟻4亞科15屬19種。優(yōu)勢種為菱結(jié)大頭蟻(Pheidolerhombino-da)、粗面收獲蟻(Messoraciculatus)和異色草蟻(Lasiusalienus)，前2種亦是研究區(qū)域的廣布種。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)分析了該地區(qū)5種生境中螞蟻群落的結(jié)構(gòu)及多樣性特征，以及人為干擾和生境異質(zhì)性對螞蟻群落的影響。結(jié)果表明:5種生境中螞蟻群落種類組成和多樣性等指標均不相同。落葉闊葉林中螞蟻群落種類數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)和Pielou均勻度指數(shù)(J)最高;人工楊樹林中螞蟻群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)最低;河灘草叢中螞蟻巢數(shù)、個體數(shù)以及種類優(yōu)勢度指數(shù)(D)最高。人類干擾越強的生境，螞蟻群落多樣性指數(shù)越低;生境質(zhì)量和異質(zhì)性越高的生境，螞蟻群落多樣性指數(shù)越高。聚類分析與群落結(jié)構(gòu)序列分析結(jié)果基本一致，人工楊樹林與人居環(huán)境中螞蟻群落相似性最高，其他幾個生境螞蟻群落間相似性很低。同種螞蟻在不同生境中巢穴和蟻群大小有差異

　　關(guān)鍵詞:螞蟻，群落結(jié)構(gòu)，物種多樣性，生境，曲阜

　　引言

　　螞蟻是昆蟲綱Insecta，膜翅目Hymenoptera，蟻科Formicidae昆蟲的總稱，是地球上分布最廣泛、數(shù)量最多的社會性昆蟲。作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要類群，螞蟻能改良土壤、分解有機質(zhì)、為植物傳播種子、傳授花粉、保護植物抵御其他昆蟲的危害、捕食農(nóng)林害蟲，等等。因此，作為自然生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈的重要環(huán)節(jié)，螞蟻在成土作用、營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)、植物生長更新及維持生態(tài)平衡方面起著重要的作用(Holl-dobler&Wilson，1990)。由于螞蟻的豐度和生態(tài)多樣性較高，以及具有高生物量、群落動態(tài)易被觀測和在整個營養(yǎng)水平上的生態(tài)重要性，因而成為生態(tài)監(jiān)測中很有吸引力的生物指標(Majer&Kock，1992;Andersen，1990;Andersen，1995)。因為螞蟻對環(huán)境變化敏感，故在生物多樣性對環(huán)境變化反應(yīng)的研究中，常常被作為關(guān)鍵類群進行研究(Perfec-to&Snelling，1995;Bestelmeyer&Wiens，1996;Catangui，1996)。因為螞蟻群落在生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)過程中始終顯示出很明顯的演替格局(Majer，1992;Andersen，1993)，在澳大利亞和巴西等，螞蟻群落已被采礦業(yè)廣泛用來作為采礦廢棄地生態(tài)恢復(fù)的指標。最近，國外學(xué)者正在致力于螞蟻功能群的研究，并與環(huán)境擾動和脅迫聯(lián)系在一起，以了解和預(yù)測螞蟻群落對土地利用的反應(yīng)(Kingetal。，1998;Vanderwoudeetal。，1997;Bestelmeyer&Wiens，1996)。我國螞蟻資源豐富，已調(diào)查的種類有7亞科600種以上(唐覺等，1995)。近年來，有關(guān)螞蟻生態(tài)研究方面的報道多見于熱帶地區(qū)和東北地區(qū)(張智英等，2000;徐正會等，1999;劉紅，袁興中，1996;劉紅等，1997)。作為暖溫帶典型地帶的山東省曲阜地區(qū)螞蟻種類調(diào)查、生態(tài)研究迄今未見報道。作者于1996年5～10月，對曲阜地區(qū)螞蟻進行了調(diào)查研究，本文總結(jié)并探討了曲阜地區(qū)主要生境中螞蟻群落種類組成、多樣性特征、群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境的相關(guān)性，旨在為我國暖溫帶地區(qū)螞蟻資源及生態(tài)系統(tǒng)保護提供科學(xué)依據(jù)。

　　2研究區(qū)域自然概況

　　曲阜地處魯中南山地丘陵的西南邊緣，地理位置在35°29′～35°49′N和116°51′～117°13′E之間。境內(nèi)北、東、南三面多為山丘，最高山峰海拔460m，相對高差250m左右。中、西部則為平原，山丘與平原面積之比約為3：7。泗河、沂河自東向西橫貫全境，在曲阜境內(nèi)分別被稱為北沙河和南沙河。前者在孔林以北，后者位于城區(qū)以南，距孔廟南門約1km左右。近年來，由于上游多處蓄水截流，北沙河、南沙河在枯水期幾乎斷流，夏季豐水期河面寬不超過20m。本地氣候?qū)倥瘻貛Ъ撅L大陸性氣候，四季分明，光熱資源豐富，降水較為充足。年均氣溫13。6°C，年均降水量691。4mm，多集中于6～8月，大氣相對濕度為68%。地帶性植被為暖溫帶落葉闊葉林，地帶性土壤為棕壤和褐土。

　　3研究方法

　　3.1樣地設(shè)置

　　在研究區(qū)域共選擇5種生境作為研究樣地(表1)。

　　3.2樣方調(diào)查和誘集法

　　采用樣方調(diào)查和誘集法，于1996年5～10月進行螞蟻群落的定量和定性調(diào)查。在每個樣地內(nèi)隨機選取4個5m×5m的樣方，在地面劃定樣方范圍后，仔細檢查地表層螞蟻個體和蟻巢。捕捉全部零散個體保存于盛有75%乙醇的小瓶內(nèi)。發(fā)現(xiàn)蟻巢時，用小鐵鍬挖掘土壤層，深度20cm，仔細檢查蟻巢及個體，然后將整個蟻巢鏟入白色瓷盤(20cm×30cm)內(nèi)，又將該瓷盤放于40cm×50cm的大瓷盤中，大瓷盤中放有水，以防螞蟻逃散。再將土塊敲碎攪勻，收集各巢中螞蟻，并將螞蟻標本放入盛有乙醇的小瓶。收集螞蟻的誘集法是在每個生境中隨機埋放50個塑料杯(直徑約7cm，深約10cm)，杯埋在土中，只剩上部邊緣露出土壤表面，杯內(nèi)盛有1/2容量的3%乙醛溶液。48小時后取出塑料杯，將杯中螞蟻收集到盛有乙醇的標本瓶內(nèi)。居民區(qū)因人為活動頻繁，不宜進行誘集。樣方調(diào)查法的優(yōu)點是能定量采集和統(tǒng)計分析，而誘集法主要是一種定性采集方法，能彌補樣方調(diào)查法所遺漏的種類，兩種方法的結(jié)合能保證調(diào)查期間獲得該區(qū)域較全面的螞蟻群落種類組成情況。統(tǒng)計分析主要以樣方調(diào)查的數(shù)據(jù)進行。以傳統(tǒng)形態(tài)分類學(xué)方法對螞蟻標本逐一分類鑒表1研究區(qū)域生境概況

　　4結(jié)果與分析

　　4.1種類組成

　　鑒定誘集和樣方調(diào)查所得標本，共有螞蟻19種，隸屬于4亞科15屬(表2)。5種生境共發(fā)現(xiàn)蟻巢617個，統(tǒng)計螞蟻個體總數(shù)361246只。就個體數(shù)而言，5種生境螞蟻優(yōu)勢種(個體數(shù)/總個體數(shù)>10%的種類)為菱結(jié)大頭蟻(Pheidolerhombinoda)、粗面收獲蟻(Messoraciculatus)和異色草蟻(Lasiusalienus)。從生境分布來看，僅菱結(jié)大頭蟻和粗面收獲蟻分別出現(xiàn)于4種生境，異色草蟻只出現(xiàn)于2種生境中。綜合個體數(shù)量及分布范圍等指標，作者認為菱結(jié)大頭蟻和粗面收獲蟻是研究區(qū)域的廣布種。常見種(1%<個體數(shù)/總個體數(shù)<10%)有8種，其中6種分別生活于3種生境;稀有種(個體數(shù)/總個體數(shù)<1%)8種，其中7種分別只生活在1種生境中。

　　4.2多樣性特征

　　5種生境螞蟻群落多樣性指標列于表3。從表3可知，落葉闊葉林中螞蟻種類優(yōu)勢度最低，而種類豐度、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均位居第一。針闊混交林內(nèi)螞蟻群落的種類豐度、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)僅次于落葉闊葉林，優(yōu)勢度略高于落葉闊葉林。人工楊樹林螞蟻群落種類豐度和多樣性指數(shù)最低。而均勻度最低、優(yōu)勢度最高的則是河灘草叢的螞蟻群落，這說明該生境螞蟻個體數(shù)在種間分布最不均勻，但該生境螞蟻種類豐度卻高于人工楊樹林和人居環(huán)境。5種生境螞蟻群落多樣性指數(shù)是落葉闊葉林>針闊混交林>人居環(huán)境>河灘草叢>人工楊樹林。由于多樣性指數(shù)包含種類數(shù)和種類分布均勻性2種成分，在河灘草叢中雖然螞蟻種類豐度高于人居環(huán)境，但均勻度卻低于后者，結(jié)果多樣性指數(shù)低于后者，在此應(yīng)是高的均勻性起了關(guān)鍵作用。同樣情況，河灘草叢螞蟻種類豐度高于人工楊樹林，均3期劉紅等:山東曲阜地區(qū)螞蟻群落結(jié)構(gòu)及物種多樣性研究301勻度也低于后者，結(jié)果多樣性指數(shù)卻是前者高于后者，這里應(yīng)該是高的種類豐度發(fā)揮了關(guān)鍵作用。因此，當種類豐度和均勻性變化一致時，多樣性指數(shù)與二者成正相關(guān);當二者變化不一致時，多樣性指數(shù)取決于二者的相對大小。

　　5討論

　　1)本研究區(qū)域共獲螞蟻19種，隸屬于4亞科15屬。與我國熱帶的西雙版納地區(qū)和東北吉林省相比(張智英等，2000;徐正會等，1999;劉紅等，1997)，本研究區(qū)域螞蟻種類比前者貧乏而較后者豐富。這說明螞蟻種類數(shù)量和多樣性隨緯度增加而降低，其變化規(guī)律與我國東部生物群落的緯度地帶性規(guī)律一致。

　　2)多樣性分析表明，5種生境中螞蟻群落種類豐度為落葉闊葉林>針闊混交林>河灘草叢>人居環(huán)境>人工楊樹林，多樣性指數(shù)是落葉闊葉林>針闊混交林>人居環(huán)境>河灘草叢>人工楊樹林，這與各生境質(zhì)量優(yōu)劣有關(guān)。落葉闊葉林是分布在石門山森林公園的次生落葉闊葉林，受人為干擾較少;針闊混交林分布于孔林內(nèi)，由于保護較好，林內(nèi)植物生長良好。由于落葉闊葉林、針闊混交林環(huán)境條件較好，故螞蟻種類豐度和多樣性較高，且兩種生境擁有其他生境所沒有的3個特有種(落葉闊葉林特有種是鋪道蟻屬一種(Tetramoriumsp。)、塞奇舉腹蟻(Crematogastersagei)和格氏姬猛蟻(Hypo-poneragleadowi);針闊混交林特有種是比羅舉腹蟻(Crematogasterbiroi)、費氏中盲猛蟻(Cen-tromyrmexfeae)和隆背狡臭蟻(Technomyrmexmodiglianiielatior)。人工楊樹林緊靠南沙河，南沙河附近一些小工廠(如造紙廠等)常年將未經(jīng)任何處理的廢水排入河內(nèi)，使河水污濁不堪，污水在陽光照射下，一些有毒的氣體揮發(fā)出來，直接危害楊樹林內(nèi)生物的生長。加之該生境距居民區(qū)不遠，常有人、畜活動，因此，林下植物稀少，土壤板結(jié)堅硬，限制了螞蟻的筑巢和活動。河灘草叢位于北沙河河灘，距居民區(qū)較遠，平時有少數(shù)村民放羊于此，羊的啃食和踐踏給草本植物生長帶來一定影響。人居環(huán)境為居民區(qū)，土壤零星分布，能為螞蟻提供的生活空間和食物資源較少，螞蟻只能筑巢于路邊、房屋附近和零星分布的土壤中。5種生境螞蟻群落種類豐度和多樣性格局揭示了人類活動對5種生境干擾的強度，因此，螞蟻群落結(jié)構(gòu)及多樣性特征可以作為指示環(huán)境變化和生境質(zhì)量的指標

　　參考文獻

　　劉紅，陳鵬，袁興中，1997。吉林省螞蟻資源及其實用價值研究。自然資源學(xué)報，12(3):276～281

　　劉紅，袁興中，1996。吉林省左家螞蟻及生態(tài)分布。昆蟲知識，33(4):226～227

　　劉紅袁興中

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