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华北典型地貌农村蝴蝶多样性研究
摘要:“十四五”期间生物多样性监测指标将纳入区域生态质量评价办法中,蝴蝶以其对环境的高度敏感性及广谱分布性被作为指示物种之一。本文选取华北典型地貌河北保定平原及山区代表性村庄不同生境蝴蝶物种多样性监测及指标测算,对现状进行评价分析并提出蝴蝶生物多样性保护建议。结果表明此次蝴蝶生物多样性调查发现蛱蝶科有1个平原、山区共有种(黄钩蛱蝶),粉蝶科有6个共有种(东亚豆粉蝶、菜粉蝶、云粉蝶、宽边黄粉蝶、黎明豆粉蝶、东方菜粉蝶),灰蝶科有3个共有种(红珠灰蝶、蓝灰蝶、琉璃灰蝶),柑橘凤蝶为共有种。眼蝶科和弄蝶科只在涞源山区发现。高阳县赵官佐村蝴蝶多样性指数1.29,涞源县荆山口村蝴蝶多样性指数为2.33,山区比平原地区的蝴蝶生物多样性指数高,表明山区蝴蝶物种丰富度更高。平原林地和山区农田均为当地占地面积较小的生态类型,由于面积小,往往被主要生态系统包围,接近主生态系统边缘地带,受边际效应影响较大,因此具有较高的生物多样性。生态系统多样性是生物多样性的基础,增加生态系统类型、加大占比较小的生态系统面积更容易增加蝴蝶生物多样性。
关键词:华北典型地貌;蝴蝶多样性;山区;平原
生物多样性在气候调节、粮食供给、生态系统稳定等方面发挥着不可替代的作用,是人类赖以生存和发展不可缺少的物质基础[1]。目前国内生物多样性评价范围包括保护区、县域、流域、省域、国家等多个尺度,其中县域尺度生物多样性空间分布格局是制定和实施区域生物多样性保护措施的前提条件[2][3][4]。为做好“十四五”生态质量评价工作,生态环境部制定并印发了《区域生态质量评价办法(试行)》涵盖生态格局、生态功能、生物多样性和生态胁迫4大类18项指标[5]。蝴蝶作为生物多样性监测指标之一,其种类组成、分布、种群数量及群落结构等特征可直接反映栖息地的适宜性、生态系统健康及生物多样性状况、人类活动对生态系统的干扰、生态环境质量等。蝴蝶分布广泛, 体型小,生活周期短,易观察及捕捉, 具有相对独立的生活空间, 栖境要求专一性强, 对细微环境变化敏感并能做出快速响应,可作为生态系统健康状况的指示生物。其多样性指数常作为生态系统变化的评价指标,在生物多样性保护、土地利用规划、政策制定以及公众环境教育等方面得到广泛应用。
国内开展蝴蝶研究工作主要是在分类学方面,蝴蝶多样性及生态学方面的研究较少,鲜有对人为活动影像较大的乡村生态系统不同生境蝴蝶多样性的研究。本文通过对华北平原及山区代表性村庄不同生境蝴蝶物种多样性监测及指标测算,对现状进行评价分析。比对农村山区及平原蝴蝶多样性差异,以期探索乡村生态系统蝴蝶多样性监测及评价,为落实区域生态质量评价办法提供理论支撑和决策依据。
1.研究区域概况与数据处理
1.1研究区概况
本次研究选择河北省保定市涞源县荆山口村和高阳县赵官佐村,保定市地处华北地区中部,太行山东麓,冀中平原西部,介于北纬38°10′~40°00′,东经113°40′~116°20′之间;北邻北京市和张家口市,东接廊坊市和沧州市,南与衡水市相连,西部与山西省接壤。河北省保定市自然条件好,生态环境优良。属温带大陆性气候,四季分明,光照充足。有较丰富的水资源,有大小河流12条,年均水资源总量28.53亿m3。高阳县赵官佐村是一个自然村,位于高阳县邢家南镇,现有人口2860人,全村面积6693亩。孝义河为潴龙河以北、唐河以南的一条主要排沥河道,经高阳县南路台、斗洼、赵官佐、史家佐至高阳城南。涞源县荆山口村位于白石山镇东南4公里处,共有2个自然村,全村456户,1295人,全村面积10830亩。
1.2研究方法
地点选取:荆山口村选取农田、河道、林地、草地四种生境类型,赵官佐村选取农田、河道、林地、村庄四种生境类型,开展蝴蝶多样性调查工作。
观测仪器及工具:捕虫网、采集盒、观察盒、笔、照相机、全球定位系统(GPS)仪、三角纸袋、蝴蝶鉴定手册等工具书、记录表等。
观测方法:采用样线法记录蝴蝶的种类、数量和生境状况。在高阳县赵官佐村和涞源县荆山口村的每种生境内,沿公路、小径、步道设置3条样线。利用GPS记录样线位置。每条样线长1千米,每条样线分成5个样段,每样段长200米,每个样段内生境类型或土地利用方式相同。
观测时沿样线缓慢匀速前行,速度为1~1.5 km·h-1。记录样线左右2.5 m、上方5 m、前方5 m范围内见到的所有蝴蝶的种类和数量,不重复计数同一只个体和身后的蝴蝶。观测时2~3人1组,1人调查观测,其他人记录、拍照和网捕(对于不能确定的种类)。采用网捕法采集,沿途用捕虫网捕捉飞行、访花、休息中的蝴蝶,然后装入三角纸袋,记录日期,地点后放入盒中临时保存,带回实验室后插针展翅,制成干制标本。
规范记录表格,记录物种种类及数量、生境信息以及威胁因素等,将记录原始数据带回实验室进行蝴蝶多样性的相关分析整理。
1.3评价指标
此次调查的平原和山区的监测点的生物多样性数据,采用优势度指数(Id),香农-维纳指数Shannon-Weiner index(α多样性指数)表征生物多样性。
优势种Dominant species:指对群落结构和群落环境的形成有明显控制作用的物种。通常为个体数量多、生物量高、生活能力较强的种类。
生态优势度指数(Id)反映了各物种种群数量的变化情况,生态优势度指数越大,表明组成群落各类群所占比例差异越大,群落内物种数量分布越不均匀,优势种的地位越突出。
优势度指数 Id=Nmax/Nt
式中:Nmax-优势种的种群数量;
Nt-所有种类的种群数量。
香农-威纳指数(Shannon-Weiner index)中包含两个因素:(1)种类数目,即丰富度;(2)种类中个体分配上的平均性(equitability)或均匀性(evenness)。种类数目多,可增加多样性;同样,种类之间个体分配的均匀性增加也会使多样性提高。
香农-维纳指数H’=-
式中:Pi-物种i的个体数占群落内总个体数的比例,i=1,2,...,S;
S-物种种类总数,个。
2.结果分析
蝴蝶属于昆虫纲(Insecta)鳞翅目(Lepidoptera)蝶亚目(Rhopalocera)昆虫,传统分类学分为4总科(弄蝶总科、凤蝶总科、蛱蝶总科和灰蝶总科),17科。这17科中大弄蝶科、绡蝶科、闪蝶科和袖蝶科均分布于美洲,缰弄蝶科只分布在澳大利亚,因此中国仅分布有12科。本文蝴蝶多样性监测过程中的种类鉴定参考周尧先生在《中国蝶类志》和《中国蝴蝶分类与鉴定》中的分类系统。
河北省河北省保定市高阳县赵官佐村和涞源县荆山口村共发现蝴蝶30个种,分别为:白钩蛱蝶、黄钩蛱蝶、荨麻蛱蝶、宽边黄粉蝶、黎明豆粉蝶、东方菜粉蝶、东亚豆粉蝶、菜粉蝶、黑纹粉碟、云粉蝶、琉璃灰蝶、蓝灰碟、红珠灰蝶、小灰蝶、柑橘凤蝶、莫氏小粉蝶、黄粉蝶、老豹蛱蝶、柳紫闪蛱蝶、银豹蛱蝶、灿福蛱蝶、绿豹蛱蝶、多眼灰蝶、玄灰蝶、红灰蝶、斗毛眼蝶、蛇眼蝶、白眼蝶、牧女珍眼蝶、直纹稻弄蝶。隶属于6个科(蛱蝶科、粉蝶科、灰蝶科、凤蝶科、眼蝶科、弄蝶科),1个目(鳞翅目)。其中高阳县赵官佐村发现蝴蝶15种,隶属于4个科,涞源县荆山口村现有蝴蝶24种,隶属于6个科。
2.1平原农村蝴蝶多样性现状及评价
本次实地调查,高阳县赵官佐村现有蝴蝶15种,隶属于4个科。在蝴蝶种类组成中,蛱蝶科3种,粉蝶科7种,灰蝶科4种,凤蝶科1种。
在农田生境中,黄钩蛱蝶为优势种类,优势度指数为58.54%;在河道生境中,黄钩蛱蝶为优势种类,优势度指数为85.14%;村庄生境中,白钩蛱蝶为优势种类,优势度指数为50%;林地生境中白钩蛱蝶为优势种类,优势度指数为34.88%。高阳县赵官佐村整体以黄钩蛱蝶为优势种类,优势度指数为57.75%。
经统计分析,农田生境蝴蝶种类多样性指数为1.26,河道生境蝴蝶种类多样性指数为0.61,村庄生境蝴蝶多样性指数为1.09,林地生境蝴蝶多样性指数为1.73,表明林地更利于蝴蝶物种丰富度,平原村庄林地植被种类较多。高阳县赵官佐村整体蝴蝶多样性指数为1.29。
综上,平原地区农村蝴蝶种类以黄钩蛱蝶和白钩蛱蝶为主,其中以林地生境的蝴蝶多样性指数最高,种类最丰富,其次为农田,河道种类最为单一,表明平原地区林地生境植被种类较多。
2.2山区农村蝴蝶多样性现状及评价
根据本次实地调查,涞源县荆山口村现有蝴蝶24种,隶属于6个科。
涞源县荆山口村蝴蝶种类组成:蛱蝶科6种,粉蝶科6种,灰蝶科6种,眼蝶科4种,弄蝶科1种,凤蝶科1种。
农田生境中,蓝灰蝶为优势种类,优势度指数为36.8%,在河道生境中,蛇眼蝶为优势种类,优势度指数为75.0%,草地和林地生境中,均以东亚豆粉蝶为优势种类,优势度指数分别为28.6%和33.3%。涞源县荆山口村整体以蓝灰蝶为优势种类,优势度指数为36.2%。
经统计分析,荆山口村农田生境蝴蝶种类多样性指数为2.27,河道生境蝴蝶种类多样性指数为0.91,草地生境蝴蝶多样性指数为1.77,林地生境蝴蝶多样性指数为1.56,表明林地更利于蝴蝶物种丰富度,与山区农田种植作物种类较多有关。涞源县荆山口村整体蝴蝶多样性指数为2.33。
综上,山区农村蝴蝶种类以灰蝶科(蓝灰蝶和多眼灰蝶)和粉蝶科(东亚豆粉蝶和菜粉蝶)为主,其中以农田生境的蝴蝶多样性指数最高(适度耕种提高生物多样性),与山区农田种植作物种类较多有关,种类最丰富,其次为草地和林地,河道蝴蝶种类最为单一。
3.结论与讨论
1)此次蝴蝶生物多样性调查发现蛱蝶科有1个平原、山区共有种(黄钩蛱蝶),粉蝶科有6个共有种(东亚豆粉蝶、菜粉蝶、云粉蝶、宽边黄粉蝶、黎明豆粉蝶、东方菜粉蝶),灰蝶科有3个共有种(红珠灰蝶、蓝灰蝶、琉璃灰蝶),柑橘凤蝶为共有种。眼蝶科和弄蝶科只在涞源山区发现。
2)高阳县赵官佐村蝴蝶多样性指数1.29,涞源县荆山口村蝴蝶多样性指数为2.33,山区比平原地区的蝴蝶生物多样性指数高,表明山区蝴蝶物种丰富度更高。平原地区人口密度和活动强度大,对蝴蝶生物多样性胁迫作用更明显。同时农村生态系统类型少,景观异质性低,也是生物多样性较低的重要因素。
3)本次研究结果表明,平原林地生境多样性指数最高,山区农田生境的蝴蝶多样性指数最高。平原林地和山区农田均为当地占地面积较小的生态类型,由于面积小,往往被主要生态系统包围,接近主生态系统边缘地带,受边际效应影响较大,因此具有较高的生物多样性。
4)生态系统多样性是生物多样性的基础,增加生态系统类型、加大占比较小的生态系统面积更容易增加蝴蝶生物多样性。
参考文献:
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作者简介:吴丹 (1986-1)女,河北省生态环境监测中心工程师,研究方向:环境监测。
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