湖北天门地区蝴蝶种类分布及多样性分析

冯佩， 钟肖， 叶穗， 马琪琪， 齐静雯， 李传仁， 张建民

(长江大学农学院，湖北 荆州 434025)

人类生活与生物多样性和生态系统服务密不可分，因而，积极加强生物多样性调查和保护工作对于维护二者之间的关系具有十分重要的意义[1-4]。蝴蝶(Rhopalocera)作为常见的昆虫，种类丰富、分布范围广泛，是宝贵的物种遗传资源之一。蝴蝶具有多样的生态特性，不同的种类对生境需求不同，栖息生境的植被状况及微环境的变化均能迅速、准确地反映在蝴蝶种群和群落特征中[5]。因此，蝴蝶非常适合用来监测环境变化趋势、生态系统健康状况、人力活动对生态系统的干扰程度等，成为公认的最适合的生物多样性监测指示生物，具有广泛生物地理学和生态学探针的功能，常被用做环境监测和评价的重要指标[6-8]。

近年来，将蝶类多样性与蝶类栖息环境变化相结合是国内外的热门研究课题之一。张雷雷等[9]对青海祁连县不同生境蝶类群落特征与月度变化规律进行了研究，结果表明不同生境的蝶类多样性主要与海拔梯度、植被类型和植物构成密切相关；不同月份则取决于植物的物候期和温度差异等因素。张宇军等[8]则通过构建基于GIS和蝴蝶监测数据的环境质量监测，分析评价了植被覆盖指数、坡度等环境因子对生态环境的影响程度，从而对丹江流域生态环境健康状况进行了评价。晏华等[10]研究发现，重庆市从人为干扰较大的沙坪公园(城市化水平较高的代表)到人为干扰较小的缙云山(城市化水平较低的代表)蝴蝶多样性指数基本呈递增趋势，可以作为城市生境质量和环境变化的指标。邓合黎等[11]对重庆市生态功能区蝴蝶多样性参数研究表明，通过绿化和环境保护，城镇环境有可能得到很好改善。王义平等[12]通过对浙江乌岩岭国家级自然保护区蝴蝶多样性的调查，对森林环境健康进行了评价。以上研究表明，蝴蝶多样性的调查可作为环境监测的重要指标。

湖北省天门地区位于湖北省中部，是大洪山山前丘陵与江汉平原衔接地带，地区特点独特，具有一定的地域代表性，蝴蝶资源比较丰富而独特[13]。故本研究依据对天门地区不同生境的6条样线的蝴蝶种类多样性调查数据，对天门地区蝴蝶种类分布及多样性进行了分析，可为天门地区蝴蝶物种多样性保护提供科学依据，同时可为该地区的生态环境监测提供参考。

1 材料与方法

1.1 调查地点及时间

采用样线法进行调查，调查时间为2018年4月至9月。根据天门地区地形地貌选择具有代表性的样线6条，分别为横林镇、蒋湖农场、东湖公园、石家河镇、天门山(谭山)、长寿山，每条样线长2 km。每月调查1次。样线基本信息见表1。

表1 样线基本信息Table 1 The basic information of sampling lines

1.2 研究方法

选择晴朗、天气较好、无风或者微风、蝶类活动频繁的时间段10:00—17:00进行调查，每月调查1次。调查时沿设置好的样线缓慢匀速前行，速度保持在1～1.5 km·h-1，记录在样线左右2.5 m、上方5 m、前方5 m范围内观察到的所有蝴蝶种类和数量，不重复计数同一只个体和身后的蝴蝶。在悬崖或水边，则沿样线记录一侧宽度为5 m范围内的数据，观测范围之外见到的种类，写入备注栏中。对于不能确定的种类，网捕后进行鉴定，种类确定后原地释放。当场不能确定的种类，少量网捕并记录下采集时间、采集样线，带回实验室鉴定、统计记录。观测时以3～4人为1组，1人调查观测，1记录、1～2人拍照和网捕(对于不能确定的种类)。观测人员原则上保持固定[14]。所获标本的鉴定主要依据《中国蝴蝶原色图鉴》[15]和《中国蝶类志》[16]。

1.3 数据分析方法

1.4 人为干扰强度的划分

本研究将人为干扰强度划分为4个级别：(1)强：生境受到严重干扰；植被基本消失；野生动物难以栖息繁衍。(2)中：生境受到干扰；植被部分消失，但干扰消失后，植被仍可恢复；野生动物栖息繁衍受到一定程度影响，但仍然可以栖息繁衍。(3)弱：生境受到一定干扰；植被基本保持原样；对野生动物栖息繁衍影响不大。(4)无：生境没有受到干扰；植被保持原始状态；对野生动物栖息繁衍没有影响。

1.5 优势种、常见种、少见种和稀有种的划分

统计各类蝴蝶数量，将蝴蝶数量最多的种类定义为优势种，将蝴蝶数量居中的种类定义为常见种。在此研究中，少见种的蝴蝶数量定义为2～10只，将1只的定义为稀有种。

2 结果与分析

2.1 天门地区蝴蝶种类和区系组成分析

在2018年4月至9月的6次调查中共记录蝴蝶5 479只，鉴定蝴蝶种类39种，隶属5科29属，具体种类和数量分布见表2。天门地区蝴蝶种类区系组成以东洋种为主，种类数量为23种，占种类总数的58.97%；其次是古北种，种类数量为13，占种类总数的33.33%；最少的是广布种，种类数量为3种，占种类总数的7.67%。此外，平顶眉眼蝶Mycalesispanthaka、高沙子燕灰蝶Rapalatakasagonis、红翅长标弄蝶Telicotaancilla在湖北省蝶类资源及区系研究中尚未有记录，为湖北省新纪录种[18]。

表2 天门地区蝴蝶种类组成和区系Table 2 The composition and Fauna of butterfly species in Tianmen Area

续表2 天门地区蝴蝶种类组成和区系Continuing table 2 The composition and Fauna of butterfly species in Tianmen Area

2.2 天门地区蝴蝶群落特征

天门地区蝴蝶群落在科级水平上，优势度指数由大到小分别为粉蝶科Pieridae、灰蝶科Lycaenidae、弄蝶科Hesperiidae、凤蝶科Papilionidae、蛱蝶科Nymphalidae；均匀度指数由大到小分别为弄蝶科、灰蝶科、凤蝶科、粉蝶科、蛱蝶科。在属级多样性中，以凤蝶科的凤蝶属Papilio物种数量最多，5种，为优势属；凤蝶科的麝凤蝶属，粉蝶科的粉蝶属，蛱蝶科的环蛱蝶属、眉眼蝶属和矍眼蝶属，灰蝶科的琉璃灰蝶属，皆为2种；其余皆为单种属，有22属，占总属数(29属)的75.86%。在种级多样性中，以粉蝶科中的菜粉蝶Pieriscanidia最多，共2 590头；其余依次为蓝灰蝶Everesargiades457头，酢浆灰蝶Pseudozizeeriamaha424头。美姝凤蝶Papiliomacilentus、红珠凤蝶Pachlioptaaristolochiae、小红蛱蝶Vanessacardui、猫蛱蝶Timelaeamaculata、青豹蛱蝶Damorasagana、稻眉眼蝶Mycalesisgotama、黑灰蝶Niphandafusca、红翅长标弄蝶Telicotaancilla、花弄蝶Pyrgusmaculatus为少见种，标本总数≤10头，占总物种数的23.08%。而蓝凤蝶Papilioprotenor、柳紫闪蛱蝶Apaturailia、琉璃灰蝶Celastrinaargiolus、高沙子燕灰蝶Rapalatakasagonis、红灰蝶Lycaenaphlaeas，各采集到1头标本，在该地区分布较少，为稀有种，占总物种数的12.82%(表3)。

表3 天门地区蝴蝶群落特征Table 3 Features of butterfly community in Tianmen Area

2.3 不同生境(样线)蝴蝶多样性的变化

不同生境(样线)蝴蝶群落多样性见表4。在科级水平上，6种生境(样线)上蝴蝶种类所属科仅有1个科的差异，科的多样性指数最高的是东湖公园(Ⅲ)，最低为天门山(Ⅴ)。各生境属数最多的为天门山(Ⅴ)，最低的为横林镇(I)，属的多样性指数最高为横林镇(I)，最低为蒋湖农场(Ⅱ)。各生境种数最多的是天门山(Ⅴ)，最少的为蒋湖农场(Ⅱ)，种的多样性指数最高的天门山(Ⅴ)，最少的为东湖公园(Ⅲ)。就各生境个体数量而言，个体数量最多的是蒋湖农场(Ⅱ)，最少的是东湖公园(Ⅲ)。均匀度指数最高的为横林镇(I)，最低的为天门山(Ⅴ)。优势度指数最高的为石家河镇(Ⅳ)，最低的为天门山(Ⅴ)。丰富度指数最高的为天门山(Ⅴ)，最低的东湖公园(Ⅲ)。总之，多样性指数变化趋势为人工次生林(天门山(Ⅴ)，长寿山(VI))>公园(东湖公园(Ⅲ))>农田(横林镇(I), 蒋湖农场(Ⅱ)和石家河镇(Ⅳ))。

表4 天门地区不同样线蝴蝶群落的多样性指数Table 4 Diversity index of butterfly on different sample line in Tianmen Area

2.4 蝴蝶多样性的季节性变化

季节的变化伴随着蝴蝶寄主植物、温度等环境条件的变化，势必对蝴蝶的多样性产生影响。在2018年4—9月的调查中，蝴蝶的种类数6月份最多，为25种，4月份最少，仅有14种，差异非常明显。蝴蝶的个体数量在5月份最多，为1 981只，在4月份最低，为215只。种的多样性指数在6月份最高，为2.053 3，在5月份最低，为1.757 4。丰富度指数在7月份最高，为3.757 4，在4月份最低，为2.420 6；优势度指数在6月份最高，为0.737 2，在9月份最低，为0.202 7(表5)。

表5 天门地区蝴蝶多样性的季节性变化Table 5 Seasonal variation of butterfly diversity in Tianmen Area

3 讨论

3.1 天门地区蝴蝶多样性

湖北省地处中国中部，蝴蝶资源相当丰富，一些研究者曾经对湖北蝶类资源进行了调查，如先后对桃花冲国家森林公园[19]、应山自然保护区[20]、后河国家级自然保护区[21]、大贵寺国家森林公园[22]、武当山[23-24]、神农架自然保护区[25]等蝶类资源进行了调查，但对天门地区的蝴蝶资源尚未开展系统研究。本研究在对湖北省天门地区的蝴蝶多样调查中，共记录蝴蝶39种5，479只，隶属5科29属。其中，蛱蝶科种类最多，为11属14种；粉蝶科、弄蝶科种类最少，均为4种，并且区系组成以东洋种为主。相关指数分析显示多样性指数在科级和属级水平上最高的为灰蝶科，种级多样性指数最高的为蛱蝶科，均匀度指数最高的为弄蝶科，优势度指数最高的为粉蝶科。就个体数量而言，以粉蝶科中的菜粉蝶最多，这主要与调查区域多为农田，十字花科植物种植较多且生长季节较长有关，丰富的食物和充足的阳光为菜粉蝶的大量繁殖提供了非常便利的条件[26]。

3.2 不同生境类型的蝴蝶多样性

复杂和异质的生境孕育着丰富的昆虫种类，而其生境复杂性和异质性的变化必然会改变昆虫的多样性[27-28]。在本研究中，样线Ⅴ、Ⅵ为大洪山余脉林区，植物种类主要为乔木、灌丛，植物种类较为丰富和稳定，受人为因素干扰较少，环境质量相对较好，故蝴蝶物种多样性和丰富度指数较高。样线Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ主要为农田，植物种类单一，作物种植与收割、农药的喷洒、树木的砍伐等人为活动常导致生境发生巨大变化，蝴蝶丰富度较低。而样线Ⅲ虽为公园，植物种类相对农田较为丰富，但常受林木修剪、喷灌及游园活动的影响，所以丰富度指数亦较低。以上结果显示，蝴蝶的生物多样性与其生存环境密切相关，面临的最重要的威胁是生境的破坏，且环境的干扰常导致蝴蝶丰富度的降低，因而良好的生境条件对于蝴蝶多样性至关重要[29]。

3.3 蝴蝶多样性的季节性变化

昆虫栖息地气候的年度变化及相应的植被群落变化对昆虫种群动态具有直接的影响，使昆虫多样性呈现出明显的季节性变化[30]。在本研究中，在4月份至9月份，蝴蝶的种类、多样性、物种丰富度和物种优势度多数会出现2个高峰，表明蝴蝶的种类多样性与其生境的植被的生长阶段和气候变化有着密切的联系，在7-8月份左右多个指数偏低，可能是环境温度偏高或农作物收割与种植等因素导致生境严重受到破坏的结果。