山东曲阜地区蚂蚁群落结构及物种多样性研究

　　摘要:通过诱捕法和样方调查法获得曲阜地区蚂蚁4亚科15属19种。优势种为菱结大头蚁(Pheidolerhombino-da)、粗面收获蚁(Messoraciculatus)和异色草蚁(Lasiusalienus)，前2种亦是研究区域的广布种。根据调查数据分析了该地区5种生境中蚂蚁群落的结构及多样性特征，以及人为干扰和生境异质性对蚂蚁群落的影响。结果表明:5种生境中蚂蚁群落种类组成和多样性等指标均不相同。落叶阔叶林中蚂蚁群落种类数、Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J)最高;人工杨树林中蚂蚁群落Shannon-Wiener多样性指数(H′)最低;河滩草丛中蚂蚁巢数、个体数以及种类优势度指数(D)最高。人类干扰越强的生境，蚂蚁群落多样性指数越低;生境质量和异质性越高的生境，蚂蚁群落多样性指数越高。聚类分析与群落结构序列分析结果基本一致，人工杨树林与人居环境中蚂蚁群落相似性最高，其他几个生境蚂蚁群落间相似性很低。同种蚂蚁在不同生境中巢穴和蚁群大小有差异

　　关键词:蚂蚁，群落结构，物种多样性，生境，曲阜

　　引言

　　蚂蚁是昆虫纲Insecta，膜翅目Hymenoptera，蚁科Formicidae昆虫的总称，是地球上分布最广泛、数量最多的社会性昆虫。作为陆地生态系统的重要类群，蚂蚁能改良土壤、分解有机质、为植物传播种子、传授花粉、保护植物抵御其他昆虫的危害、捕食农林害虫，等等。因此，作为自然生态系统中食物链的重要环节，蚂蚁在成土作用、营养物质循环、植物生长更新及维持生态平衡方面起着重要的作用(Holl-dobler&Wilson，1990)。由于蚂蚁的丰度和生态多样性较高，以及具有高生物量、群落动态易被观测和在整个营养水平上的生态重要性，因而成为生态监测中很有吸引力的生物指标(Majer&Kock，1992;Andersen，1990;Andersen，1995)。因为蚂蚁对环境变化敏感，故在生物多样性对环境变化反应的研究中，常常被作为关键类群进行研究(Perfec-to&Snelling，1995;Bestelmeyer&Wiens，1996;Catangui，1996)。因为蚂蚁群落在生态系统的恢复过程中始终显示出很明显的演替格局(Majer，1992;Andersen，1993)，在澳大利亚和巴西等，蚂蚁群落已被采矿业广泛用来作为采矿废弃地生态恢复的指标。最近，国外学者正在致力于蚂蚁功能群的研究，并与环境扰动和胁迫联系在一起，以了解和预测蚂蚁群落对土地利用的反应(Kingetal。，1998;Vanderwoudeetal。，1997;Bestelmeyer&Wiens，1996)。我国蚂蚁资源丰富，已调查的种类有7亚科600种以上(唐觉等，1995)。近年来，有关蚂蚁生态研究方面的报道多见于热带地区和东北地区(张智英等，2000;徐正会等，1999;刘红，袁兴中，1996;刘红等，1997)。作为暖温带典型地带的山东省曲阜地区蚂蚁种类调查、生态研究迄今未见报道。作者于1996年5～10月，对曲阜地区蚂蚁进行了调查研究，本文总结并探讨了曲阜地区主要生境中蚂蚁群落种类组成、多样性特征、群落结构与环境的相关性，旨在为我国暖温带地区蚂蚁资源及生态系统保护提供科学依据。

　　2研究区域自然概况

　　曲阜地处鲁中南山地丘陵的西南边缘，地理位置在35°29′～35°49′N和116°51′～117°13′E之间。境内北、东、南三面多为山丘，最高山峰海拔460m，相对高差250m左右。中、西部则为平原，山丘与平原面积之比约为3：7。泗河、沂河自东向西横贯全境，在曲阜境内分别被称为北沙河和南沙河。前者在孔林以北，后者位于城区以南，距孔庙南门约1km左右。近年来，由于上游多处蓄水截流，北沙河、南沙河在枯水期几乎断流，夏季丰水期河面宽不超过20m。本地气候属暖温带季风大陆性气候，四季分明，光热资源丰富，降水较为充足。年均气温13。6°C，年均降水量691。4mm，多集中于6～8月，大气相对湿度为68%。地带性植被为暖温带落叶阔叶林，地带性土壤为棕壤和褐土。

　　3研究方法

　　3.1样地设置

　　在研究区域共选择5种生境作为研究样地(表1)。

　　3.2样方调查和诱集法

　　采用样方调查和诱集法，于1996年5～10月进行蚂蚁群落的定量和定性调查。在每个样地内随机选取4个5m×5m的样方，在地面划定样方范围后，仔细检查地表层蚂蚁个体和蚁巢。捕捉全部零散个体保存于盛有75%乙醇的小瓶内。发现蚁巢时，用小铁锹挖掘土壤层，深度20cm，仔细检查蚁巢及个体，然后将整个蚁巢铲入白色瓷盘(20cm×30cm)内，又将该瓷盘放于40cm×50cm的大瓷盘中，大瓷盘中放有水，以防蚂蚁逃散。再将土块敲碎搅匀，收集各巢中蚂蚁，并将蚂蚁标本放入盛有乙醇的小瓶。收集蚂蚁的诱集法是在每个生境中随机埋放50个塑料杯(直径约7cm，深约10cm)，杯埋在土中，只剩上部边缘露出土壤表面，杯内盛有1/2容量的3%乙醛溶液。48小时后取出塑料杯，将杯中蚂蚁收集到盛有乙醇的标本瓶内。居民区因人为活动频繁，不宜进行诱集。样方调查法的优点是能定量采集和统计分析，而诱集法主要是一种定性采集方法，能弥补样方调查法所遗漏的种类，两种方法的结合能保证调查期间获得该区域较全面的蚂蚁群落种类组成情况。统计分析主要以样方调查的数据进行。以传统形态分类学方法对蚂蚁标本逐一分类鉴表1研究区域生境概况

　　4结果与分析

　　4.1种类组成

　　鉴定诱集和样方调查所得标本，共有蚂蚁19种，隶属于4亚科15属(表2)。5种生境共发现蚁巢617个，统计蚂蚁个体总数361246只。就个体数而言，5种生境蚂蚁优势种(个体数/总个体数>10%的种类)为菱结大头蚁(Pheidolerhombinoda)、粗面收获蚁(Messoraciculatus)和异色草蚁(Lasiusalienus)。从生境分布来看，仅菱结大头蚁和粗面收获蚁分别出现于4种生境，异色草蚁只出现于2种生境中。综合个体数量及分布范围等指标，作者认为菱结大头蚁和粗面收获蚁是研究区域的广布种。常见种(1%<个体数/总个体数<10%)有8种，其中6种分别生活于3种生境;稀有种(个体数/总个体数<1%)8种，其中7种分别只生活在1种生境中。

　　4.2多样性特征

　　5种生境蚂蚁群落多样性指标列于表3。从表3可知，落叶阔叶林中蚂蚁种类优势度最低，而种类丰度、多样性指数和均匀度指数均位居第一。针阔混交林内蚂蚁群落的种类丰度、多样性指数和均匀度指数仅次于落叶阔叶林，优势度略高于落叶阔叶林。人工杨树林蚂蚁群落种类丰度和多样性指数最低。而均匀度最低、优势度最高的则是河滩草丛的蚂蚁群落，这说明该生境蚂蚁个体数在种间分布最不均匀，但该生境蚂蚁种类丰度却高于人工杨树林和人居环境。5种生境蚂蚁群落多样性指数是落叶阔叶林>针阔混交林>人居环境>河滩草丛>人工杨树林。由于多样性指数包含种类数和种类分布均匀性2种成分，在河滩草丛中虽然蚂蚁种类丰度高于人居环境，但均匀度却低于后者，结果多样性指数低于后者，在此应是高的均匀性起了关键作用。同样情况，河滩草丛蚂蚁种类丰度高于人工杨树林，均3期刘红等:山东曲阜地区蚂蚁群落结构及物种多样性研究301匀度也低于后者，结果多样性指数却是前者高于后者，这里应该是高的种类丰度发挥了关键作用。因此，当种类丰度和均匀性变化一致时，多样性指数与二者成正相关;当二者变化不一致时，多样性指数取决于二者的相对大小。

　　5讨论

　　1)本研究区域共获蚂蚁19种，隶属于4亚科15属。与我国热带的西双版纳地区和东北吉林省相比(张智英等，2000;徐正会等，1999;刘红等，1997)，本研究区域蚂蚁种类比前者贫乏而较后者丰富。这说明蚂蚁种类数量和多样性随纬度增加而降低，其变化规律与我国东部生物群落的纬度地带性规律一致。

　　2)多样性分析表明，5种生境中蚂蚁群落种类丰度为落叶阔叶林>针阔混交林>河滩草丛>人居环境>人工杨树林，多样性指数是落叶阔叶林>针阔混交林>人居环境>河滩草丛>人工杨树林，这与各生境质量优劣有关。落叶阔叶林是分布在石门山森林公园的次生落叶阔叶林，受人为干扰较少;针阔混交林分布于孔林内，由于保护较好，林内植物生长良好。由于落叶阔叶林、针阔混交林环境条件较好，故蚂蚁种类丰度和多样性较高，且两种生境拥有其他生境所没有的3个特有种(落叶阔叶林特有种是铺道蚁属一种(Tetramoriumsp。)、塞奇举腹蚁(Crematogastersagei)和格氏姬猛蚁(Hypo-poneragleadowi);针阔混交林特有种是比罗举腹蚁(Crematogasterbiroi)、费氏中盲猛蚁(Cen-tromyrmexfeae)和隆背狡臭蚁(Technomyrmexmodiglianiielatior)。人工杨树林紧靠南沙河，南沙河附近一些小工厂(如造纸厂等)常年将未经任何处理的废水排入河内，使河水污浊不堪，污水在阳光照射下，一些有毒的气体挥发出来，直接危害杨树林内生物的生长。加之该生境距居民区不远，常有人、畜活动，因此，林下植物稀少，土壤板结坚硬，限制了蚂蚁的筑巢和活动。河滩草丛位于北沙河河滩，距居民区较远，平时有少数村民放羊于此，羊的啃食和践踏给草本植物生长带来一定影响。人居环境为居民区，土壤零星分布，能为蚂蚁提供的生活空间和食物资源较少，蚂蚁只能筑巢于路边、房屋附近和零星分布的土壤中。5种生境蚂蚁群落种类丰度和多样性格局揭示了人类活动对5种生境干扰的强度，因此，蚂蚁群落结构及多样性特征可以作为指示环境变化和生境质量的指标

　　参考文献

　　刘红，陈鹏，袁兴中，1997。吉林省蚂蚁资源及其实用价值研究。自然资源学报，12(3):276～281

　　刘红，袁兴中，1996。吉林省左家蚂蚁及生态分布。昆虫知识，33(4):226～227

　　刘红袁兴中

《山东曲阜地区蚂蚁群落结构及物种多样性研究》

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