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小兴安岭天然次生林蛾类群落结构及多样性季节动态

摘要: "为研究小兴安岭天然次生林蛾类群落组成结构及多样性季节动态,2019年和2020年6-9月,通过灯诱法对蛾类群落进行系统调查。共采集蛾类样本14 396个,分属23科439种,夜蛾科、螟蛾科、尺蛾科、灯蛾科为优势类群;不同时期蛾类群落均为中等不相似或极不相似,优势种组成具有极大的差异,各时期群落特有种均较多;蛾类物种多样性指数和均匀度指数均在8月下旬达最大值,丰富度指数在7月中旬达最大值;全年群落种-多度分布为对数正态分布,各季节仅7月中旬和8月下旬为对数正态分布,其他时期均为对数级数分布。天然次生林蛾类群落组成和多样性季节差异较大,群落结构随季节变化通过自我调节达到动态平衡。

关键词: "蛾类; "群落结构; "物种多样性; "季节动态

中图分类号: " S 435.711 " " " " " " " 文献标识码: " A " " " " " " " "文章编号:1001 - 9499(2024)04 - 0053 - 05

The Seasonal Dynamics of Community Structure and Diversity of Lepido-

ptera in the Secondary Natural Forest of the Xiaoxing′anling Mountains

LU Haitao1 GU Wei2*

(1. "China Hengdaohezi Feline Breeding Center, "Heilongjiang Harbin 150028;

2. "Northeast Forestry University, "Heilongjiang Harbin 150040)

Abstract To study the community composition and seasonal dynamics of moth diversity in the natural secondary forests of the Xiaoxingan Mountains, a systematic survey of the moth community was conducted from June to September in 2019 and 2020 using light traps. A total of 14,396 moth specimens were collected, belonging to 439 species from 23 families. The Noctuidae, Pyralidae, Geometridae, and Arctiidae were the dominant families. The moth communities during different periods were moderately or highly dissimilar, with significant differences in the dominant species composition. Each period had a relatively large number of unique species. The moth species diversity index and evenness index reached their maximum values in late August, while the richness index peaked in mid-July. The annual community species-abundance distribution was log-normal, while in individual seasons only mid-July and late August followed a log-normal distribution, and other periods followed a log-series distribution. The composition and diversity of the moth community in the natural secondary forests showed significant seasonal variations, with the community structure dynamically balancing through self-regulation.

Key words Moths; community structure; species diversity; seasonal dynamics

天然次生林是小兴安岭森林恢复的重要过程,昆虫是生态系统的重要组成部分,其多样性及生态系统功能息息相关。鳞翅目昆虫作为天然次生林生态系统中重要的消费者, 其丰富度和物种组成与林分结构、植被类型等因素密切相关,群落组成结构和季节动态变化可以反映森林生态系统健康状况的变化[ 1 ]。对蛾类群落的研究有助于评估小兴安岭天然次生林生态系统的演替状况,为生态监测提供重要指标。

目前对小兴安岭昆虫群落已有一定程度的研究,殷秀琴等[ 2 - 3 ]对土壤昆虫多样性,顾伟等[ 4 ]对不同生境蝶类多样性及阔叶红松林蛾类群落结构[ 5 ],问荣荣等[ 6 ]对原始红松林和其他植被类型昆虫组成结构,刘哲强[ 7 ]对小兴安岭不同植被恢复方式下的昆虫群落结构进行了调查研究。但对于小兴安岭天然次生林蛾类群落结构及多样性,还有待深入研究。本研究系统调查了小兴安岭凉水自然保护区内天然次生林蛾类群落,分析了群落组成结构及季节动态,旨在为小兴安岭森林恢复期生物多样性保护和可持续发展提供理论基础和决策依据。

1 研究地概况

凉水自然保护区处于小兴安岭山脉的南段,具有明显的温带大陆性季风气候特征,夏季温热多雨,冬季寒冷干燥 [ 8 ]。本研究在凉水自然保护区内天然次生林设置调查样区,样区树种组成以白桦、黄菠萝、水曲柳、裂叶榆、冷杉等为主。

2 研究方法

2. 1 调查方法

调查时间为2019年、2020年的6-9月,调查期间隔20天。调查方法为灯诱法,采样时间为19:00至次日01:00,使用450 W高压汞灯和2 m×2 m白色幕布。将诱集到的昆虫装入毒瓶,带回实验室分类统计[ 9 - 10 ]。

2. 2 数据处理

Margalef丰富度指数:R=(S-1)/ln N,S为群落物种数。Berger-Parker优势度指数:D=Nmax /N,Nmax为群落中优势种的个体数,N为群落全部物种的个体数。Shannon-Wiener多样性指数:H=-■pi ln (pi), pi为第i 物种个体数占群落个体总数的比例。均匀度指数: J=H/ln S。Simpson优势度集中性指数 C=■(pi)2[ 11 - 14 ]。Jaccard相似性系数( Cs):Cs=c/(a+b-c),其中a为生境A的物种数,b为生境B的物种数,c为两生境共有的物种数;当Cs=0~0.25为极不相似,Cs=0.25~0.5为中等不相似,Cs=0.5~0.75为中等相似,Cs=0.75~1.00为极相似[ 15 ]。

种-多度分析采用X轴为倍程刻度(log3对数级数),Y轴为普通算术刻度的坐标系,横坐标为蛾类昆虫个体数,纵坐标物种数[ 16 ]。聚类分析运用SPSS 24统计分析软件进行。

3 结果与分析

3. 1 蛾类群落组成

调查共采集蛾类昆虫样本14 396头,分属23科439种。科级类群物种数以夜蛾科、尺蛾科居多,分别占总物种数的38.72%和19.36%。个体数以夜蛾科最高,占总个体数的33.83%;其次是螟蛾科、尺蛾科、灯蛾科,个体数占比分别为29.03%、10.58%、6.63%;常见科为波纹蛾科、毒蛾科、舟蛾科、天蛾科、卷蛾科、钩蛾科,个体数占比均不足5%;其他各科为稀有科,个体数占比均不足1%。

在不同调查期蛾类群落优势类群表现出较大差异,夜蛾科在全年各调查期均为优势科,除6月末为第3优势科、7月中旬为第2优势科外,其余调查期均为主要优势科,个体数占比为35.71%~65.05%,在8月末为最高值;螟蛾科从7月中旬至9月中旬均为优势类群,且在7月中旬为主要优势科,个体数占比为46.11%,其他时期为第2或第3优势科;尺蛾科在6月末为主要优势类群,个体数占比为30.41%,其他调查期均为优势类群,但优势度相对较低;灯蛾科在6月末至8月初,以及9月中旬为优势类群,优势度相对较低,个体数占比为6.36%~11.42%;天蛾科仅在6月初为优势类群,个体数占比为11.86%。

3. 2 蛾类群落优势种季节动态

蛾类群落全年优势种为豆卷叶野螟(Pleuroptya ruralis)、仑狭翅夜蛾(Hermonassa arenosa)。不同调查期优势种组成具有较大差异,除7月中旬与全年优势种相同外,6月初阴亥夜蛾(Hydrillodes funeralis)、黑龙江松天蛾(Hyloicus hyloicus morio heilongjiangensis)、枞灰尺蛾(Deileptenia ribeata)优势度较大,且仅为该时期优势种;6月下旬为宽太波纹蛾(Tethea ampliata)、Parectropis similaria、头橙荷苔蛾(Ghoria gigantea)为优势种,在其他调查期优势度均较低;8月初豆卷叶野螟、舞毒蛾(Lymantria dispar)、霜夜蛾(Gelastocera exusta)、分月扇舟蛾(Clostera anastomosis)优势度较高,其中舞毒蛾、霜夜蛾为该时期独有优势种;9月中旬分月扇舟蛾、白蜡绢野螟(Palpita nigropunctalis)、缟裳夜蛾(Catocala fraxini)、筛土苔蛾(Eilema cribrata)、黄紫美冬夜蛾(Xanthia togata)优势度较大,除分月扇舟蛾外,优势种在其他时期个体数量均较少或无分布。

3. 3 不同季节蛾类群落相似性分析

不同调查期的蛾类群落间相似性系数Cs均小于0.5,除6月下旬与7月中旬、8月初与8月下旬为中等不相似外,其他时期蛾类群落间均表现为极不相似(表3)。在不同调查期,蛾类群落中特有种比例均较高,6月初有13种,占当期总物种数的18.57%;6月下旬有44种,占当期总物种数的25.29%;7月中旬有73种,占当期总物种数的32.74%;8月初有24种,占当期总物种数的17.14%;8月下旬有41种,占当期总物种数的24.85%;9月中旬有12种,占当期总物种数的31.58%。通过对不同调查期蛾类群落物种数量聚类分析表明,各调查期蛾类群落聚为3类,7月中旬和6月下旬分别为1类,6月初、8月初、8月下旬、9月中旬聚为1类。

3. 4 蛾类群落多样性季节动态

在不同调查期,蛾类多样性各特征指数差异显著。物种多样性指数从6月初至7月中旬呈现一定的波动,随后逐渐增大,至8月下旬达最大值,随后显著减小;均匀度指数从6月初至7月中旬逐渐降低,7月中旬达最低值,随后显著增大,至8月下旬达最大值后逐渐降低;丰富度指数从6月初至7月中旬逐渐增高达最大值,随后至8月下旬呈现一定的波动,9月中旬达最低值;优势集中性指数季节动态趋势与物种多样性指数相反(图2)。多样性特征指数间相关分析表明,物种多样性指数与丰富度指数正相关(r=0.728),与优势集中性指数呈显著负相关(r=-0.903,P<0.05)。

3. 5 蛾类群落种-多度分布

通过对蛾类群落样本进行种-多度分析(图3),全年蛾类群落种-多度分布符合对数正态分布模型。群落中优势种、稀有种均较少,而个体数量居中的物种较多。

不同调查期蛾类群落种-多度分布具有较大差异,不同调查期中,7月中旬和8月下旬均符合对数正态分布模型,与全年蛾类群落种-多度分布较为相似。其他调查期均满足对数级数分布模型,群落中主要优势种优先占据部分有限资源,第2优势种占领剩余的部分资源,各物种按优势程度逐次类推。

4 结论与讨论

小兴安岭天然次生林蛾类昆虫物种丰富,本次调查中共捕获439种。全年蛾类群落中物种数和个体数均以夜蛾科最多,优势种为豆卷叶野螟、仑狭翅夜蛾。不同调查期主要优势类群分别为夜蛾科、螟蛾科、尺蛾科,其它科级类群中,灯蛾科和天蛾科在部分调查期为优势类群;除7月中旬与全年优势种一致外,各调查期均有较多的特有优势种。此外,不同季节蛾类群落特有种占比均较大,各群落表现为中等不相似或极不相似,相邻时期蛾类群落相似性系数显著大于其他时期,各调查期蛾类群落聚为3类,说明蛾类群落组成结构受生境环境的季节变化影响显著,不同季节蛾类群落逐步过渡完成物种更替。

本研究中,蛾类群落多样性各特征指数具有显著的季节差异,物种多样性指数季节动态与丰富度指数存在较大的正相关,而与优势集中性指数呈显著的负相关。全年蛾类群落种-多度关系表现为对数正态分布,但在生长季早期和末期,以及中期部分时段表现为对数级数分布,其他时期均表现为对数正态分布。研究认为在整个生长季,小兴安岭天然次生林蛾类群落较为稳定,但在季节间保持动态的平衡,存在明显的自我调节的过程。

综上所述,小兴安岭天然次生林蛾类物种丰富,受生境环境季节变化的影响显著,可作为小兴安岭森林恢复过程中环境变化的指示生物类群,但在生长季的多个时期常见种占比均较少,蛾类群落种间制约作用减弱,于其他昆虫类群的相互作用还需要进一步监测分析。

参考文献

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