玉龙雪山访花甲虫物种多样性及其与环境之间关系的研究

来源 :云南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mingtiandetianming
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甲虫是重要的传粉昆虫,其物种多样性位居传粉动物类群的第二,仅次于鳞翅目。被子植物的花是促进甲虫多样性的重要微生境之一。访花甲虫具有极高的多样性,但全世界的研究较少且集中在热带地区。人们对这些甲虫在高海拔地区的多样性知之甚少。国内有关访花甲虫的研究匮乏,而有关访花甲虫多样性随海拔梯度变化及不同植被类型中的研究尚无人涉足。人们尚不知道访花甲虫在高山亚高山植物类群中的分布。开展访花甲虫的研究,有利于进一步深入认识野生植物资源传粉甲虫的多样性;也能为农作物和野生植物的传粉生物学研究及害虫防治提供依据。本研究在中国西南部的云南玉龙雪山亚高山森林带选取了2个海拔段(低海拔:2700米和高海拔:3200米),每个海拔3个采样点,每个采样点包括两种植被类型(草甸和森林)的样带,共6个采样点12条样带。利用甲虫的一些专业采样方法,连续两年(2018–2019年)在调查样带中被子植物花上的访花甲虫。对收集的访花甲虫以及有甲虫访问的开花植物进行分类鉴定,利用生态网络的方法构建访花甲虫与有花植物种类的互作关系网,分析访花甲虫的多样性,以及海拔和植被类型对多样性的影响;利用R软件的bipartite包分析访花甲虫-植物的互作网络的拓扑结构,比较样地间网络结构的变异,分析海拔与植被类型对访花甲虫-植物互作网络结构的影响。研究结果如下:(1)两年从90种被子植物的花中收集到了153个访花甲虫的形态种3391号标本。访花甲虫物种多样性最高的是叶甲科Chrysomelidae占总数的27.45%(有42个形态种),其次为露尾甲科Nitidulidae占总数的22.22%(34个形态种)。访花甲虫丰富度最高的是露尾甲科Nitidulidae占总数的48.86%(有1657号),其次为叶甲科Chrysomelidae占总数的28.16%(有955号)。访花甲虫中的3个优势种分别为叶甲科Chrysomelidae的异色九节跳甲Nonarthra variabilis Baly和露尾甲科Nitidulidae的访花露尾甲亚科Meligethinae一种Lamiogethes sp.1和长鞘露尾甲亚科Epuraeinae一种Epuraeinae sp.1。结果揭示了玉龙雪山亚高山森林带具有高的访花甲虫物种多样性。(2)低海拔调查区的访花甲虫种数、科数以及个体数均高于高海拔调查区。不论是高海拔还是低海拔,种类和个体数均是以露尾甲科Nitidulidae和叶甲科Chrysomelidae为主要。在高海拔或低海拔,这两科甲虫的种数占到总种数的45%以上;而在数量上,这两科甲虫的个体数均是总个体数的70%以上。访花甲虫在不同植被类型中的变化趋势是森林中的访花甲虫的多样性及丰富度较草甸中的高。不论森林样带还是草甸样带,种类和数量均以叶甲科Chysomeldae和露尾甲科Nitidulidae两科甲虫为主。在森林样带或草甸样带,这两科甲虫的种数占到总种数的40%以上;而在数量上,这两科甲虫均是总个体数的45%以上。在同一时间,访花甲虫的种数一般高于被访植物的种数。访花甲虫与被访植物的种类数变化趋势大体一致或略微延后。(3)综合香浓指数(Shannon)、辛普森指数(Simpson)和均匀度指数(J),高低海拔及不同植被类型间多样性无显著差异,但低海拔样地的多样性往往高于高海拔。高海拔森林样带多样性整体高于高海拔草甸样带的多样性。(4)有甲虫访问的有花植物中,菊科Asteraceae、杜鹃花科Ericaceae、蔷薇科Rosaceae、伞形科Apiaceae和毛茛科Ranunculaceae是优势植物科。这些植物的共同特点是形成大的花序包括头状花序和伞房花序。这表明访花甲虫对这些科的宿主植物有偏好性。(5)访花甲虫与有花植物总的网络(总网)显示呈强的模块化(Q=0.632),其Z值为138.29;总网共检测到13个模块;总网也显示出了嵌套结构,嵌套性(NODF)为11.9651,Z值为-22.38,这明显不同于零模型(p=0)。网络大小在低海拔样地高于高海拔样地(F=8.329,p=0.02);在较低海拔地区,相互作用的数量(链接数)也略高(F=5.472,p=0.047),但在不同植被类型间则没有变化(F=4.704,p=0.062)。海拔和植被类型有交互作用(F=9.991,p=0.013)。甲虫种数在不同海拔间和不同植被类型间没有显著的差异(p>0.05)。较高海拔有访花甲虫的植物种类要低于较低海拔(F=36.698,p<0.001)。叶甲科Chrysomelidae一种Galerucinae sp.5被检测到是网络连接物种(network hub)。6个其他的甲虫物种是模块内连接物种(mudule hubs)如访花露尾甲亚科Meligethinae一种Lamiogethes sp.1、长鞘露尾甲亚科一种Epuraeinae sp.1、异色九节跳甲Nonarthra variabilis、长角豆象Bruchidius lautus(Sharp)、Epuraeinae sp.5和Mordellidae sp.1。6个物种是连接物种(connectors)(萤叶甲亚科一种Galerucinae sp.1,长鞘露尾甲亚科一种Epuraeinae sp.2,筛点弧丽金龟Popillia cribricollis Ohaus,访花露尾甲亚科一种Brassicogethes affinis,访花露尾甲亚科一种Lamiogethes pseudoviridiangustus,七星瓢虫Coccinella septemunctata Linnaeus)。对植物而言,没有检测到网络连接物种(network hub)。翅柄橐吾(Ligularia alatipes Hand.-Mazz.;菊科Asteraceae)被检测到是模块内连接物种(module hub),而椭圆叶花锚(Halenia elliptica D.Don;龙胆科Gentianaceae)和偏翅唐松草(Thalictrum javanicum Bl.;毛茛科Ranunculaceae)被检测到是连接物种(connectors)。海拔对加权嵌套度(weighted connectance),特化性(H2’),甲虫的生态位重叠度(niche overlap of beetles),甲虫的功能互补性(functional complementarity of beetles)有重要的影响。特化性(H2’)在较低海拔要高一些(F=7.191,p<0.05),对海拔和植被类型也有显著的交互作用(p<0.05),但在不同植被中没有显著差异。甲虫的物种生态位重叠度在不同海拔(F=100.330,p<0.001)和不同植被类型(F=34.279,p<0.001)明显不同,可能是由于甲虫对生境和访问植物的偏好性导致的。群落中物种组成的差异(βS)在不同的样地普遍较高,其平均值为0.82(范围0.339–0.995)。因此,因为低水平的物种共享,具有共同物种的两组间相互作用差异(βOS)极其低。不同样点的网络变化取决于物种变化。海拔间的网络变化总是高于海拔内的(不同植被类型)变化。访花甲虫-植物互作在样地间差异明显,主要由甲虫的物种替换决定。研究揭示了在高海拔地区的植物中有较高的访花甲虫物种多样性;海拔和植被类型对甲虫-植物互作网络有一定的影响,低海拔访花甲虫物种多样性高于高海拔;通过访花甲虫-有花植物网络结构分析,发现访花甲虫-植物互作网络呈现很强的模块性和特化性,可能是由于访花甲虫对生境的选择性和对开花植物的偏好性导致的;访花甲虫-植物互作网络变异主要由访花甲虫物种替换决定。研究结果表明玉龙雪山亚高山森林带具有较高的访花甲虫物种多样性,蕴藏了丰富的传粉甲虫资源。访花甲虫对开花植物传粉和繁殖适合度的影响,以及在生态系统中的作用需要进一步评估。
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