长白山林区21种食蚜蝇的数值分类研究

秦绪栋，窦广民，左 江

(1.吉林省露水河林业局，吉林白山 134506;2.吉林省林业勘察设计研究院，吉林长春 130022)

食蚜蝇是昆虫纲双翅目中一个较庞大的科，全世界己知的种类大约有220多属5 000多种，其种类繁多，分布范围极广。根据《中国动物志》(第五十卷)［1］，我国有97属580种。食蚜蝇大部分种类的幼虫是蚜科、蚧科等同翅目害虫的天敌，其生物防治作用十分显著。此外，食蚜蝇成虫其在取食花蜜、花粉的同时传播花粉，对农、林业还具有显著的增产作用。

1 食蚜蝇科分类学研究概况

国内外学者对食蚜蝇形态从不同角度进行了研究，如1958年Vockeroth发表的斑胸蚜蝇属2个新种，认为食蚜蝇的翅膀微毛这种形态有很重要的分类价值;1984年韩国学者Kim依据食蚜蝇消化道胃部的解剖学形态特征，对食蚜蝇进行了分类研究［2］;1987年 Speight研究了食蚜蝇科成虫的外部形态特征并据此进行分类;1901年 Verrall、1935年 Fluke、1968年 Hippa、1969年Vockeroth都提出了用雄性食蚜蝇的尾器性状来区分食蚜蝇种类，讨论食蚜蝇及其它双翅目昆虫的雌性外生殖器形态及其分类学价值［3］。

国内学者如何继龙等1992年研究了35种食蚜蝇的雌性外生殖器［4］，并进行了区系研究;1998年成新跃等记述的中国缩颜蚜蝇族的种类及地理分布，记载此族的种类有6属23种，并对其起源、地理分布和区系进行了探讨;1999年成新跃等又运用分子生物学方法研究了缩颜蚜蝇族，对rRNA基因的5.8S片段进行序列分析，对中国食蚜蝇科进行了系统发育分析。

2 数值分类学在昆虫研究中的应用

在众多的分类系统中，与传统分类学观点不同的数值分类学派认为应同时考虑多方面的特征，更能反映类群的自然属性，强调大量的形态特征值是反映自然的最好指标。

朱弘复等(1975)对蚜虫进行数值分类研究，作者通过做原始矩阵、标准化、相似系数、聚类树形图，进而得出结论:聚类树形图结果与传统分类结果相同，不相符的地方可引为启示，重新考虑其分类地位［5］。这也是我国昆虫数值分类工作中最完善、最有影响力的研究。20世纪80年代初，刘友樵对草蛾属进行了数值分类研究，其突出之处是进行了不同数值计算方法的比较［6，7］。

本文以长白山林区的食蚜蝇科2亚科14属21种食蚜蝇为研究对象，选取8个形态特征进行系统聚类研究，确定它们之间的亲缘关系，并与传统的形态分类结果相比较，旨在为数值分类学的应用提供依据。

3 试验过程

3.1 试验材料

在长白山区采集食蚜蝇，包括2亚科14属21种(详见表1)。以此作为待分单元，共计21个待分单元。

表1 食蚜蝇待分单元

3.2 数量性状

本次试验确定的8个数量性状分别为:①体长(BL);②头宽(HW);③中胸背板长(MTL);④中胸背板宽(MTW);⑤腹长(VL);⑥翅长(PL);⑦后足股节长(HFL);⑧后足胫节长(HTL)。

图1 食蚜蝇形态指标测量

3.3 数据处理

3.3.1 原始数据的标准化

不同形态特征的数值大小和变化的幅度不同，量度的单位也不相同，为了减少和消除变化幅度对分析结果的影响，需要对原始数据进行标准化处理。本次试验采用样本的标准差进行原始数据的标准化。

3.3.2 聚类分析

将计算好的数据导入到SPSS分析软件中，利用计算机输出聚类树形图。根据聚类树形图分析各待分单元的亲缘关系。

4 结果与分析

研究对象为21种食蚜蝇，即21个待分单元。根据上述8个形态特征，从每个待分单元选择发育成熟、完整以及个体大小相似的雌雄各6个成虫标本。用游标卡尺测量它们的形态特征值，结果见表2、表3。

用SPSS软件计算出平均值和标准差，对食蚜蝇进行宏观分析。对所测得的各种食蚜蝇的均值用SPSS17.0软件聚类分析，输出得到聚类分析树形图(如图2所示)。

图2 21种食蚜蝇形态指标的聚类分析

表2 21种食蚜蝇主要形态学指标(雄性)

体长/mm头宽/mm中胸背板长/mm中胸背板宽/mm腹长/mm翅长/mm后足股节长/mm后足胫节长/mm亮黑鼻颜蚜蝇 7.54 ±0.71 2.82 ±0.34 3.70 ±0.42 2.56 ±0.26 4.48 ±0.61 7.84 ±0.95 2.38 ±0.28 1.86 ±0.21胡拟木蚜蝇 16.08 ±1.03 4.60 ±0.30 6.86 ±0.50 4.92 ±0.17 10.28 ±0.91 12.87 ±0.62 6.03 ±0.43 4.56 ±0.41黄环粗股蚜蝇 7.82 ±0.49 2.06 ±0.22 3.08 ±0.28 1.79 ±0.21 4.64 ±0.36 5.63 ±0.45 2.45 ±0.30 2.09 ±0.41羽芒宽盾食蚜蝇 14.43 ±0.33 5.46 ±0.13 6.12 ±0.24 5.20 ±0.14 7.42 ±0.36 12.14 ±0.37 5.38 ±0.25 4.11 ±0.11铜鬃胸蚜蝇 11.84 ±0.84 4.01 ±0.17 5.12 ±0.30 3.82 ±0.23 5.75 ±0.23 10.78 ±0.58 4.99 ±0.67 3.63 ±0.53褐毛黑蚜蝇 11.69 ±0.81 3.99 ±0.29 5.09 ±0.36 3.84 ±0.14 6.32 ±0.39 11.00 ±0.42 4.47 ±0.69 3.43 ±0.22黑带食蚜蝇 10.98 ±0.38 3.01 ±0.17 3.92 ±0.41 2.86 ±0.32 6.39 ±0.38 10.13 ±0.26 3.25 ±0.27 2.69 ±0.18野食蚜蝇 11.10 ±0.44 3.50 ±0.11 4.63 ±0.12 3.06 ±0.19 6.52 ±0.24 9.50 ±0.22 3.25 ±0.22 2.73 ±0.18东方墨蚜蝇 6.91 ±1.34 1.95 ±0.26 2.62 ±0.38 1.60 ±0.30 4.01 ±0.65 6.11 ±0.69 2.16 ±0.19 1.43 ±0.23印度细腹食蚜蝇 7.19 ±0.77 1.94 ±0.23 2.27 ±0.36 1.45 ±0.20 4.37 ±0.74 5.37 ±0.58 2.02 ±0.36 1.46 ±0.20黄盾壮食蚜蝇 11.80 ±0.21 3.62 ±0.17 4.27 ±0.28 2.92 ±0.19 6.55 ±0.21 10.89 ±0.37 3.76 ±0.30 2.78 ±0.18黑盾壮食蚜 11.30 ±0.77 3.53 ±0.11 3.90 ±0.53 2.94 ±0.20 6.78 ±0.99 10.45 ±0.89 3.87 ±0.11 2.84 ±0.26

表3 21种食蚜蝇主要形态学指标(雌性)

从图2中可以看出，21种食蚜蝇中，1号至 15号属于迷蚜蝇亚科，16号到21号属于食蚜蝇亚科。与传统的形态分类结果一致。

从雄性聚类图可以看出:短腹管蚜蝇、灰带管蚜蝇、透翅管蚜蝇、铜鬃胸食蚜蝇、褐毛黑蚜蝇和喜马拉雅管蚜蝇在欧式距离1处聚在一起为A1小支，黄盾壮食蚜蝇、黑盾壮食蚜蝇、黑带食蚜蝇和野食蚜蝇在距离1处聚在一起为A2小支，后和A1在欧式距离2处聚成一支，记作B1支;东方墨蚜蝇、印度细腹食蚜蝇、黄环粗股食蚜蝇在距离1处聚在一起，钝黑离眼管蚜蝇和亮黑鼻颜蚜蝇在距离1处聚在一起后和上一支聚成一支，记作 B2，B1和 B2支在距离12.5处聚成一支，记作C1。长尾管蚜蝇和羽芒宽盾食蚜蝇在距离1处聚在一起，黄盾蜂蚜蝇和短腹蜂蚜蝇在距离1处聚在一起，黄腹斑胸蚜蝇和胡拟木蚜蝇在距离2处聚在一起后与上一支在距离3处聚成一小支，此小支与长尾管蚜蝇和羽芒宽盾食蚜蝇在距离6处聚成一支，记作B3。B3和C1在距离系数25处聚成一个大支。

雌性聚类图与雄性聚类图相似，分组情况也类似。喜马拉雅管蚜蝇、灰带管蚜蝇、短腹管蚜蝇、黄盾壮食蚜蝇、黑盾壮食蚜蝇、黑带食蚜蝇和野食蚜蝇在欧式距离1处聚在一起为A1小支，铜鬃胸蚜蝇、褐毛黑蚜蝇和透翅管蚜蝇距离1处聚在一起为A2小支，后和A1在欧式距离2处聚成一支，记作B1支;东方墨蚜蝇、印度细腹食蚜蝇在距离1处聚在一起，钝黑离眼管蚜蝇、黄环粗股食蚜蝇在距离1处聚在一起后和亮黑鼻颜蚜蝇在距离2处聚成一支，记作B2，B1和B2支在距离10处聚成一支，记作C1。长尾管蚜蝇和羽芒宽盾食蚜蝇在距离1处聚在一起，黄盾蜂蚜蝇、短腹蜂蚜蝇、胡拟木蚜蝇在距离1处聚在一起后，再和黄腹斑胸蚜蝇在距离2处聚在一起，和上一支在距离5处聚成小支，记作B3，B3和C1在距离系数25处聚成一个大支。

在雌性树形图中，B1和B2在距离10处聚成 C1大支，2、5、4、16、17、20、21 号为 A1小支，3、14、15号为 A2小支。而雄性图中，B1和 B2在距离 12.5 处聚成 C1大支，2、5、4、3、14、15号为 A1小支，16、17、20、21 号为 A2小支，即3、14、15号的透翅管蚜蝇、铜鬃胸蚜蝇、褐毛黑蚜蝇和16、17、20、21 号的黄盾壮食蚜蝇、黑盾壮食蚜蝇、黑带食蚜蝇和野食蚜蝇在雄性和雌性食蚜蝇聚类树形图中互换了A小支。这可能是由于试验误差引起的。

A1小支的6个种形态相似，个体都较大;A2小支形态相似，体态颀长。在所研究的21种食蚜蝇中，18、19、12号即东方墨蚜蝇、印度细腹食蚜蝇、黄环粗股食蚜蝇3个种的形态是非常小的;1、13号即长尾管蚜蝇和羽芒宽盾食蚜蝇体态宽胖;8、9号即黄盾蜂蚜蝇和短腹蜂蚜蝇体态肥硕;7、11号即黄腹斑胸蚜蝇和胡拟木蚜蝇形态较大。这些形态特征与雄性和雌性的聚类树形图的聚类结果相吻合。说明形态学可以作为昆虫分类的依据，进而可以说形态学在昆虫的分类学中仍然占据着一定的地位。

5 结论

利用数值分类方法对长白山林区21种食蚜蝇进行分类研究，结果表明:1号至15号属于迷蚜蝇亚科，16号到21号属于食蚜蝇亚科，与传统的形态分类结果一致。说明数值分类也可以作为昆虫分类的依据。虽然目前的分类学研究已进入以分子标记技术为主的分子生物学阶段，并广泛地应用于食蚜蝇的分类学研究中，但数值分类方法简单易行，在分类中仍然具有很重要的作用。

对长白山林区食蚜蝇科较为常见的2个亚科21种食蚜蝇共计8个形态学指标进行聚类分析，样本量适中，属于较高分类阶元的系统分析。

［1］黄春梅，成新跃.《中国动物志》(第五十卷)［M］.北京:科技技术出版社，2012.

［2］ Kim，J.1.＆Park，H.K..Taxonomieal study on the Syrphidae(Diptera)from the anatomical characters of the digestive organ［J］.Basis Seience，1984，(1):41 －49.

［3］吴国安.聚类分析在鸟的分类中的应用［J］.黑龙江大学自然科学学报，1989，(4):20 －26.

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［5］朱弘复.蚜虫的数值分类［J］.昆虫学报，1975，18(2):211－215.

［6］刘友樵.中国草蛾属的种类、分布及数值分类研究［J］.昆虫分类学报，1980，2(4):267 －284.

［7］霍科科，任国栋.河北大学博物馆馆藏食蚜蝇亚科分类研究［J］.动物分类学报，2006，31(3):653－666.