曲靖市蝗虫物种多样性调查

李文博,Nawaz Haider BASHIR,琪勒莫格,杜国川,柳添杰,李小花,郭效琼,李 强

(1.曲靖师范学院 生物资源与食品工程学院,云南 曲靖 655011;2.包头师范学院 生物科学与技术学院,内蒙古 包头 014030;3.曲靖师范学院 文化旅游学院,云南 曲靖 655011;4.吉林农业大学 植物保护学院,吉林 长春 130118)

蝗虫是一种典型植食性昆虫.全世界已知蝗虫有12 000余种,我国蝗虫种类占世界总数9.19%,广布于热带、温带林地和荒漠(草)地区[1-2].寄主范围极其广泛,有群居型和散居型之分,喜食鲜嫩肥厚叶片,包括大豆、水稻、高粱、玉米、小麦、卷心菜、马铃薯、白菜、油菜、芦苇、稗草、芨芨草、白茅等千余种植物[3].全球范围内常年爆发蝗灾的面积多达5 000万平方千米,直接危害农、林、牧草业的蝗虫400余种,蝗灾侵扰了9亿多人口的生产生活[4-5].蝗总科分类区系和多样性研究虽已取得了一定进展,然而非洲和亚洲诸多国家地区的深入调查研究仍显不足,如果人类不坚持长久监测和适时防治,蝗灾席卷造成的危害与经济损失不可估量[6-9].

曲靖地处滇黔桂三省交界,珠江源头,隶属亚热带高原季风气候,冬无严寒,夏无酷暑,年均气温为15℃左右,拥有“一山分四季,十里不同天的立体气候”.因其多样的小气候类型,造就了本地动植物资源丰富多样与特异性,梯度分布特点明显[10-11].气候变暖是国内外最受关注的热点问题,气候格局决定昆虫地理种群的分布格局及发生规律[12].近年,因持续干旱与局部高温侵袭,曲靖市周边蝗虫发生频次递增,发生期提前,严重干扰当地农牧业生产[13].研究曲靖市蝗种多样性和分布情况不仅丰富曲靖地区的昆虫资料,也为本地蝗虫的资源利用、预测预报及综合防治提供依据.

1 材料与方法

1.1 虫源采集

2023年6月—8月间开展本地蝗虫的资源调查,选取曲靖三处地势较平整的采样地,包括潇湘水库、寥廓山和马龙区农场,GPS定位地理信息数据范围为(103°58′8.74″-104°39′0.72″E,25°54′1.59″-26°11′1.79″N,平均海拔1 650m).各样地以大面积随机网捕方法进行调查,每处样地采用五点扫网法(扫网口径45cm,网深50cm,柄长130cm)随机5点取样,每点按东西南北方向各扫100个网复(共计200网),每网扫过植被弧度180°,逐次统计蝗虫数量,各样地每隔7d扫网1次,如遇阴雨大风天气顺延[14].记录采集当天蝗虫个数并分属分种(若虫、成虫分开),不能确定的蝗种投入毒瓶,带回曲靖师范学院生物资源与食品工程学院云南高原生物资源保护与利用重点实验室做进一步鉴定.优势种指原则上占采集地网捕总数的10%以上的蝗种.

1.2 蝗种鉴定

按照传统形态学分类方法,在体视显微镜下观察标本外部形态特征,如遇外部形态相似的蝗种,结合雄性外生殖器解剖加以确认.剪去刚羽化的雄虫(7日龄)第9腹节后的组织,置于10%NAOH溶液中沸煮10min(注意标本随溶液溅出而丢失),直至虫体腹腔内肌肉溶解,取出标本后用蒸馏水洗净,放入载玻片,镜中解剖观察雄性生殖器结构并拍照.随后将生殖器移入盛有酒精的小试管中标记保存,将鉴定完毕的所有标本分类存于75%乙醇备用[15].鉴定依据源于《中国动物志昆虫纲直翅目蝗总科第十卷》《云贵川陕宁蝗虫》《中国蝗虫鉴定手册》和《中国百种蝗虫原色图鉴》书籍.属种鉴定完毕后,统计数量用于物种多样性分析.

1.3 蝗虫多样性的计算

香农-维纳多样性指数H',计算公式为:H'=-∑PilnPi.其中,Pi=Ni/N,Pi为蝗种i的个体数占群落总个数比例.

Pielou均匀度指数的计算公式为:J=H'/lnS,其中S为物种数.

Margalef丰富度计算公式为:E=(S-1)/lnN,其中N是采集的总个数,S是物种数.

Simpson优势集中性计算公式[8]为:D=1-∑Pi2.

1.4 数据分析

Excel2019和Bio-Dap生物多样性指数软件分别用于数据处理和指数值计算.

2 结果与分析

2.1 蝗虫分科(属)

曲靖城区采样地蝗虫调查结果如表1所示.三处采样地共计网捕鉴定7科16属19种蝗虫,斑翅蝗科Oedipodidae属种数量最多(7属7种),占总种数的36.84%,视为本地蝗总科中物种最丰富类群;其次是锥头蝗科Pyrgomorphidae(1属3种)和网翅蝗科Arcypteridae(2属3种)均占总种数15.79%;蝗科Acrididae和瘤锥蝗科Chrotogonidae均为1属1种,仅占5.26%.

表1 曲靖各采样地蝗虫科、属、种数量

2.2 蝗虫的种类及数量

三处采集地网捕鉴定结果如表2所示.蝗种共计19种(400头).马龙区农场蝗虫个数最多(201头),其次是潇湘水库(107头),寥廓山最少(92头).蝗种分布与上述情况相似,马龙区农场有17种,寥廓山14种,潇湘水库10种.其中短额负蝗Atractomorphasinensis个体数量占采集总数的26.50%,疣蝗Trilophidiaannulata次之,占12.50%.

表2 曲靖三处采样地蝗虫种类和数量

2.3 蝗种多样性指数分析

由表3可知,马龙区农场蝗种丰富度最高;潇湘水库最低.Shannon-Wiener多样性指数、均匀度和优势度指数也表明马龙区农场最高,潇湘水库最低.由此看出马龙区农场周边生境条件较好,寄主植物种类繁多,蝗虫物种多样性指数较高,其次是寥廓山.而潇湘水库是人造水库,建筑周围植被单一,生态系统受制于人为因素(施工、施药及除草),导致蝗虫物种多样性指数低于其他生境.

表3 曲靖市蝗虫类群多样性指数

表4 不同生境群落优势种间比较

2.4 不同地点蝗虫群落优势种比较

不同生境都存在共有的优势种,如短额负蝗Atractomorphasinensis和疣蝗Trilophidiaannulata.当然也有某种生境特有的优势种,如取食叶菜类农作物为主的马龙区农场的长翅板胸蝗Spathosternumprasiniferum.调查结果基本反映了目前生活于各生境内的优势(特有)种类,与采集情况较一致.

3 讨 论

蝗虫是农牧业生产环境中种类繁多、分布最广以及危害最重的害虫类群之一,全世界除南极洲外各大洲均有分布[16].本试验选取曲靖城区3个调查蝗种资源,经蝗虫发生期内调查采集,共鉴定7科16属19种,包括短额负蝗Atractomorphasinensis、纺梭负蝗Atractomorphaburri、长额负蝗Atractomorphalata、中华剑角蝗Acridacinerea、僧帽佛蝗Phlaeobainfumata、疣蝗Trilophidiaannulata、东亚飞蝗Locustamigratoria、花胫绿纹蝗Aiolopustamulus、长翅束颈蝗Sphingonotuslongipennis、云斑车蝗Gastrimargusmarmoratus、条纹隆背蝗Carinacrisvittatus、方异距蝗Heteropternisrespondens、中华雏蝗Chorthippuschinensis、黄脊竹蝗Ceracriskiangsu、林草雏蝗Chorthippusnemus、长翅板胸蝗Spathosternumprasiniferum、中华稻蝗Oxyachinensis、云南蝗Yunnanitescoriacea和棉蝗Chondracrisrosea.其中,斑翅蝗科Oedipodidae物种最丰富,占总种数的36.84%,蝗科Acrididae和瘤锥蝗科Chrotogonidae仅见1种.石凯等人详细调查了通辽地区蝗总科多样性及其分布情况,共鉴定7科12亚科37种,以斑翅蝗科Oedipodidae物种最多,网翅蝗科Arcypteridae次之[8],本研究方法及结果与上述结论相似.由于采集地的小气候、海拔、寄主种类和土质结构等原因所致,即各自的小生境存在特异性,造成科的组成相同,但物种多样性构成不同的情况[17].故而曲靖城区的蝗种组成结构与前人的研究成果差异较大.马龙区农场蝗种最多(17种),寥廓山(14种)次之,潇湘水库最少(10种).就个体数量而言,马龙区农场最多,潇湘水库次之,寥廓山最少.Shannon-Wiener多样性和Pielou均匀度指数能够反映特定生境内的种的多样性(α多样性)和各物种个体数目分布的均匀程度[8,18-19].Shannon-Wiener指数值越高,蝗虫α多样性越高,Pielou指数越高,蝗虫发生情况越均匀[8,20].本研究结果表明马龙区农场蝗种的丰富度最高,潇湘水库最低.植被多样性(复杂性)与蝗虫的多样性常呈现出正相关[21].马龙区农场与寥廓山的生境特征分别以农田耕地和山间林地(空地)为主,寄主植物种类多,呈现阶梯式分布格局,特别是寥廓山受人类生产生活干扰小,蝗虫群落多样性较高.潇湘水库是人工创造的新生境,植被类型较单一,食物链薄弱,易受人为施工影响,物种多样性指数较小[22-23].

本试验采用大面积多点随机网捕,但实际调查时易受环境或人为因素干扰,例如寥廓山有的区域地势陡峭,人力无法触及,即便接近网捕对象也难以做到随机取样,亦或是遇到阴雨大风天气,此时扫网蝗虫收获甚微,需等待温度逐步回升等.曲靖下辖的4县和一个县级市占地面积大,地形地貌复杂,不同海拔区间内的植被类型多样,蝗种肯定不止于市区周边采集到的19种.季节更替除了改变植物群落外观、温湿度等变化,还决定了蝗虫分布、寄主选择和生长繁殖等[24-27].本研究受限于调查空间与人力制约,加之部分蝗种的发生期短等,一些种类尚未记录,但是基本上反映了曲靖市蝗虫整体多样性组成和分布情况,后续会扩大调查监测范围.综上所述,曲靖市蝗虫物种多样性的组成特点及分布与栖息地(植被)类型密切相关,植被类型(种类)越多,蝗种多样性越丰富.