安徽升金湖湿地鞘翅目昆虫区系分析及多样性研究

王占然

(中国科学院大学 生命科学学院，北京 101400)

升金湖是长江中下游冲积平原上典型的浅水河连通湖，位于长江南岸(北纬30°16′～30°25′，东经116°59′～117°12′)，靠近安庆。该保护区以升金湖为中心，沿岸分别向外延伸2.5 km。洪峰期湖面最大面积约为14 000公顷，但到每年的枯水期，湖面一般降至3 400公顷。湖水由3条小河直接入湖和长江经黄湓水闸流入，湖的周围有各种低矮的山地、东南的丘陵和西北的平原。升金湖可分为上湖、中湖和下湖三部分，总面积33 340公顷。该湖是国际重要湿地，也是我国的国家级自然保护区，湖泊分为核心区、缓冲区和实验区[1]。

自1700年以来，全球至少有54%的湿地被其他形式的土地利用所取代[2]。农业开垦是湿地丧失的主要原因，整个亚洲有27%的湿地已经被转为农业用地[3]。这种大规模的土地用途转换影响深远，会引起当地生物组成和全球气候的变化[3]。据相关统计, 全球每年因沼泽和洪泛区的消失而造成的生态系统服务损失多达2.7万亿美元[4]。湿地丧失对生物群落带来一定影响，尤其是在生物多样性方面。生物多样性不仅使地球充满活力，而且是人类生存和发展的基础。保护生物多样性有助于保护地球家园和促进人类的可持续发展。自1992年签署《生物多样性公约》以来，中国一直高度重视对生物多样性的保护，为推动生物多样性主流化进程开展了一系列工作。2021年10月12日，习近平主席在联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会领导人峰会上发表主旨讲话，强调要进一步推进生态文明和生物多样性保护建设。

生物多样性是指生物体及其所处的生态复合体之间的多样性和变异性[5]。生物多样性所反映的维度有3种，分别是基因维度、物种维度和生态系统维度[6]，生物多样性的研究重点是物种多样性[7-8]。由于昆虫极易受到环境变化的影响[9]，因此可以作为环境质量的有效指标。更重要的是，昆虫与植物、土壤甚至自身之间都有着复杂的关系，这意味着昆虫是研究生物多样性的重要和必要材料。升金湖湿地是国际重要湿地，是我国的国家级自然保护区，该地区的鞘翅目昆虫尚未得到充分调查和研究。因此，本研究分别在2016年和2017年的6—10月间，对该地区相关类群的昆虫进行了调查，研究其主要类群的构成和区系关系，并对该目下的物种进行整理，对在不同时间段和地理区域的物种构成进行了研究与探讨，为该地区日后的物种调查研究提供基础的借鉴和参考。

1 调查及研究方法

1.1 调查方法

在升金湖湖区设置15个样点，样点分布均匀(图1)。分别在2016年和2017年的6—10月之间，对不同类型地中的昆虫群落进行调查[4]，每30天调查一次，平均每次采集4 d每个取样日使用直径为40 cm的清扫网进行25次地面清扫，在每个采样点收集清扫的昆虫(捕虫网直径38 cm，深度为50 cm，柄长1.5 m，扫网路径为在每个样方中以“z”字形来回取50网，扫网时一个往返为1次，每次往返呈180°)。所有收集到的昆虫和植物都被放入一个可密封的塑料袋中，并返回实验室进行处理。回到实验室后，所有样品被放入-20℃的冷冻室。为处理每个样品，将样品倒入直径为15 cm的培养皿中，在立体显微镜下检查和鉴定。样本最终保存于安徽大学资源与环境工程学院。

图1 升金湖鞘翅目昆虫采集样点图Fig.1 Sample Map of the Coleopteran Collection Site in Shengjin Lake

1.2 分析方法

利用 Office系列的表格软件对物种名录进行统计和列表，利用 SPSS统计软件进行分析，对计算得到的各种多样性指数进行分析。数据处理采用的公式为式(1)～式(4)。

Shannon-Wiener 物种多样性指数：

H′=-∑PilnPi(i=1，2，3…S) 。

(1)

Pielou 均匀度指数：

J=H′/H′max，H′max=lnS。

(2)

Simpson 优势度指数：

D=l- ∑(pi)2。

(3)

Margalef 丰富度指数 ：

E=(S-1)/lnN。

(4)

其中，pi=Ni/N，Ni为第i个物种的个体数；N为样地中所有物种的总个体数；S为样方物种总数。

2 研究结果与结果分析

2.1 升金湖湿地鞘翅目类别研究

2.1.1鞘翅目昆虫的物种组成

实验获得鞘翅目类别物种共计25科102属119种，如表1所示 。在各种群中，叶甲科、天牛科和瓢虫科分别占总种数的23.53%、15.13%和10.92%，占比居于前3位。

表1 各鞘翅目昆虫所属科的种类个数Table 1 Number of Species in the Family of Each Coleopteran

2.1.2区系分析

作为世界陆生动物区系之一的中国昆虫区系，在全球6个生物区系板块区域中，位于古北区和东洋区。升金湖地处华东地区，具体在长江流域的中游和下游区域，属于东洋界和古北界的过渡地带。本研究此次调查共计119种鞘翅目昆虫，它们分别隶属东洋界、古北界和古北东洋两界共有。由图2可知，升金湖地区鞘翅目昆虫区系的主要构成为：东洋区物种占大部分，有55种，占比46.22%；其次为两界共有种，有51种，占比42.86%；数量最低的为古北区物种，有13种，占比10.92%。

2.2 升金湖湿地鞘翅目的群落结构分析

2.2.1时间跨度上的群落结构分析

鞘翅目昆虫是昆虫纲中种类最多、分布最广的目，迄今全世界已知有35万多种，不同的种类在不同的月份中表现出明显不同的特征。从表2可以看出，不同月份鞘翅目昆虫多样性指数的高低顺序为：6月>7月>8月>9月>10月。从5月份开始，甲虫开始陆续活动，7月、8月是甲虫活动的繁盛期。不同月份的鞘翅目昆虫的优势种明显不同，从6月到10月的优势种分别为茄二十八星瓢虫(Epilachnavigintioctopunctata)、黑额光叶甲(Smaragdinanigrifrons)；龟纹瓢虫(Propylaeajaponica)、双带方额叶甲(Physaucheniabifasciata)；龟纹瓢虫(Propylaeajaponica)、中华萝摩叶甲(Chrysochuschinesis)；中华萝摩叶甲(Chrysochuschinesis)、龟纹瓢虫(Propylaeajaponica)；龟纹瓢虫(Propylaeajaponica)、中华萝摩叶甲(Chrysochuschinesis)。

表2 各个时间段的鞘翅目多样性指数Table 2 Hymenoptera Diversity Indices for Each Time Period

图2 升金湖地区鞘翅目不同区系数量分布图Fig. 2 The Quantitative Distribution of Different Zones of Hymenoptera in the Shengjin Lake Area

2.2.2多样性指数的相关分析

利用多样性指数，对升金湖湿地的鞘翅目昆虫结构进行统计分析，结果显示，在不同的时间段内，其多样性指数均存在明显差异。香农威纳(Shannon-Wiener)指数H′反映物种的多样性组成，我们将其与其他指数，包括Simpson优势度指数D、Pielou均匀度指数J、Margalef丰富度指数E进行数值之间的相关性分析。如表3所示，H′和J(r=0.840,P=0.075)表现出典型的弱相关性，同时H′与D(r=0.975*,P=0.005)和E(r=0.979*,P=0.004)表现出强相关。现有调查充分反映出，不同时间段的鞘翅目物种多样性指数H′与D、J和E的变化在一定程度上存在着相关和统一，而这种统一是反映群落结构稳定的重要特征，这也从侧面反映升金湖地区鞘翅目物种的群落结构比较稳定。

表3 各个时间段H′与D、J、E之间的相关性Table 3 Correlation between H′and D, J, E for Each Time Period

2.3 升金湖与菜子湖湿地鞘翅目昆虫区系对比

升金湖与菜子湖是安徽省的重要湿地，二者在地理位置上均濒临长江，升金湖位于长江以南，菜子湖位于长江以北。葛洋等[10]对菜子湖湿地鞘翅目昆虫做了系统的研究，其在2012—2013年间共采集到鞘翅目昆虫29科114属139种，在各类群中，步甲科、叶甲科和瓢虫科占优势，分别占总种数的19．42%、17．27%和14．39%，并且统计得出菜子湖湿地鞘翅目昆虫类群的占比排序为：古北东洋共有种(62.59%)>东洋种(27.59%)>古北种(10.07%)，而升金湖湿地鞘翅目昆虫类群的占比排序为：东洋种(46.22%)>古北东洋共有种(42.86%)>古北种(10.92%)，两地存在差异性(图3)。在菜子湖鞘翅目昆虫类群中，古北东洋共有种占优势；在升金湖鞘翅目昆虫类群中，东洋种超越了古北东洋共有种，二者共同占据优势地位。

图3 升金湖湿地和菜子湖湿地的鞘翅目比较分析Fig. 3 Comparative Analysis of Hymenoptera in the Wetlands of Shengjin Lake and Caizi Lake

3 结束语

本文对升金湖湿地的昆虫区系及多样性进行了探索性研究。在升金湖湿地的鞘翅目昆虫种类组成方面，叶甲科、天牛科和瓢虫科占据明显优势，占总种数的49.58%。昆虫区系组成以东洋种为主，其次是古北东洋共有种，古北种最少，这与其生物地理学特征密切相关。升金湖湿地位于长江中下游地区，其动物地理位置属于东洋界[10]，目前在生物区系研究方面已经获得普遍认同的观点是，在我国地域范围内，东洋界和古北界的界限不是十分明显，其过渡区域非常广阔，且大致分布于长江两侧[10]。而升金湖濒临长江，是通江湖泊，其物种在地理区划上应同时拥有两界共有的物种。本研究结果显示，升金湖拥有大量的古北界和东洋界共有种昆虫，这也从昆虫区系的角度证实了前人的理论研究。

升金湖与其邻近的菜子湖相比，菜子湖湿地的鞘翅目昆虫类群中古北东洋共有种居多，而升金湖鞘翅目昆虫类群中东洋种超越了古北东洋共有种，二者共同占据优势地位，这与两地所处地理位置有关。在昆虫生物地理学上[11]，菜子湖湿地属于沿江北亚热带平原低山区，地势平坦低洼，升金湖湿地属于皖南北亚热带丘陵山地区，其年平均温度和年降水量较沿江北亚热带平原低山区都要高。温度[12]、环境湿度[13]和降雨量[14]等因素的变化会影响昆虫的生存、发育和生殖等，因此，不同的年均温度与年均降雨量会导致升金湖与菜子湖两地区鞘翅目昆虫的适应能力和生存能力不同，从而导致两地区昆虫的组成和区系有较大差异。另外，升金湖湿地紧邻九华山山脉，丘陵山地多为典型的落叶常绿阔叶混交林，畈区则是重要的农业区，种植油菜、水稻等农作物及栗、柑橘等经济林，环境类型更适合东洋种生活；菜子湖湿地在调查期间几乎都是次生人工林，以种植油松、枫杨为主，湖区渔业养殖密集，滩涂湿地及畈区都以油菜、水稻等农作物种植为主，生态环境处于古北东洋过渡类型，因此古北东洋共有种居多。