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蚂蚁作为膜翅目Hymenoptera蚁科Formicidae昆虫,在自然界中具有不可忽视的作用,具备改良土壤、分解有机质、促进土壤碳氮循环、维持微生态平衡等重要作用[1−2],常被用作各类环境生物多样性的指示物种[3−4]。全世界已记载的蚂蚁共有16亚科342属14 187种[5],蚂蚁是地球上分布最广、种类及数量最多的社会性昆虫[6]。
当前,中国的蚂蚁群落研究集中在西南地区[7−9],而对西北地区蚂蚁群落研究报道较少。在新疆地区蚂蚁研究方面,吴坚等[10]记录了新疆地区2亚科、5属、14种;夏永娟等[11−12]记录了新疆地区3亚科、16属、43种,其中1新种;COLLINGWOOD等[13]报道准葛尔盆地及其邻近山区的蚂蚁46种,其中27种为中国新纪录种;黄人鑫等[14]报道了新疆蚂蚁42种新记录种。通过上述研究共记载了新疆蚂蚁3亚科20属118种,其中分布于天山的种类仅46种。可见,对新疆蚂蚁的研究,尤其是天山地区的研究还十分有限,且仅限于区系和分类,缺乏蚂蚁物种多样性的研究。近期,翟奖等[15]研究了新疆天山东部与邻近地区蚂蚁分布规律,共报道2亚科、14属、29种,发现蚂蚁物种主要集中在土壤温润、树木高大的人工林内;杨林等[16]对新疆天山中部的蚂蚁物种多样性进行了分析,共报道蚂蚁2亚科27种,北坡的蚂蚁物种多样性显著高于南坡,且中海拔区域的物种多样性最高。这些研究丰富了天山地区蚂蚁分布和物种多样性的研究,也使分布于天山的物种增加至50种。
天山中-西段主要位于克拉玛依的奎屯至阿克苏地区的库车一线区域,由北坡、山间谷地和南坡组成,于2022年7—8月对新疆天山中-西段的蚂蚁多样性进行调查,探讨蚂蚁群落结构、物种多样性与海拔和植被的关系等问题,并与天山中部的蚂蚁多样性进行比较,以全面揭示干旱区蚂蚁物种多样性随着海拔和植被的变化如何变化,以期为该地区的生物多样性保护提供基础资料。
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新疆天山中-西段海拔为781~3 235 m,依地形划分为北坡独山子垂直带、山间起伏盆地的乌拉斯台和那拉提2个垂直带及南坡的库车垂直带,共4个垂直带。海拔每上升250 m,选取植被典型的1块50 m×50 m样地进行调查,共设置33块样地,其中垂直带中海拔最低的1块样地位于奎屯市独山子区天景颐园,海拔为781 m。各垂直带调查样地的位置及自然概况见表1。受野外自然条件限制,选定样地的海拔会有一定误差,控制在±50 m内。
表 1 新疆天山中-西段蚂蚁群落调查样地概况
Table 1. Survey sites of ant communities in the middle-western section of Tianshan Mountains in Xinjiang
垂直带 样地
编号海拔/m 纬度(N) 经度(E) 土壤类型 土壤湿度 植被类型 乔木郁闭度 盖度/% 地被物厚度/cm 灌木 草本 地被物 独山子 1 781 44°19′01.12″ 84°52′42.12″ 黄壤 潮湿 落叶阔叶林 0.5 0 70 70 1.0~2.0 2 1 050 44°12′39.95″ 84°50′46.69″ 黄壤 干燥 落叶阔叶林 0.3 5 75 75 0.5~1.0 3 1 278 44°09′56.52″ 84°49′39.46″ 黄沙土 干燥 灌丛 0 30 80 80 0.5~1.0 4 1 540 44°07′11.10″ 84°49′31.52″ 黄沙土 干燥 灌丛 0 30 70 70 0.5~1.0 5 1 726 44°06′08.44″ 84°48′15.93″ 黄沙土 潮湿 灌丛 0 40 60 60 1.0~2.0 6 2 029 43°53′15.47″ 84°29′59.35″ 黄壤 湿润 草丛 0 0 95 95 0.5~1.0 7 2 285 43°50′12.22″ 84°28′14.13″ 棕黄壤 湿润 灌丛 0 30 80 80 2.0~3.0 8 2 549 43°47′27.07″ 84°27′51.96″ 棕壤 湿润 草丛 0 0 95 95 1.0~2.0 9 2 773 43°46′43.76″ 84°27′21.36″ 灰黄壤 湿润 锦鸡儿灌丛 0 30 95 95 1.0~2.0 10 3 023 43°45′14.16″ 84°26′13.54″ 黄沙土 湿 草甸 0 0 95 95 1.0~2.0 11 3 235 43°44′21.20″ 84°24′57.72″ 灰棕壤 湿 草甸 0 0 85 85 1.0~2.0 乌拉斯台 11 3 235 43°44′21.20″ 84°24′57.72″ 灰棕壤 湿 草甸 0 0 85 85 1.0~2.0 12 3 024 43°42′27.20″ 84°26′51.60″ 棕壤 湿 草丛 0 0 80 80 1.0~2.0 13 2 760 43°41′15.80″ 84°23′57.55″ 棕壤 湿 柏木灌丛 0 50 90 90 1.0~2.0 14 2 533 43°40′02.69″ 84°24′24.03″ 棕壤 湿润 灌丛 0 30 90 95 0.5~1.0 15 2 295 43°37′57.52″ 84°18′48.52″ 棕壤 湿润 云杉林 0.6 20 70 100 2.0~3.0 16 2 000 43°21′36.52″ 84°22′00.32″ 棕壤 湿润 草丛 0 0 100 100 0.5~1.0 17 1 798 43°20′12.98″ 84°21′30.23″ 棕壤 湿润 针阔混交林 0.4 0 95 95 1.0~2.0 那拉提 18 1 802 43°13′43.85″ 84°19′15.64″ 棕壤 湿润 针阔混交林 0.5 30 95 95 2.0~3.0 19 2 020 43°13′31.38″ 84°19′24.66″ 棕壤 湿润 针阔混交林 0.5 70 50 100 1.0~2.0 20 2 288 43°11′26.28″ 84°19′42.82″ 棕壤 湿润 草丛 0 0 100 100 1.0~2.0 21 2 548 43°10′06.98″ 84°21′04.21″ 棕壤 湿润 高山柳灌丛 0 90 100 100 2.0~3.0 22 2 547 42°41′24.77″ 83°41′18.64″ 棕壤 湿润 草丛 0 0 100 100 0.5~1.0 23 2 785 42°34′51.52″ 83°36′53.84″ 棕壤 湿润 草丛 0 10 95 95 1.0~2.0 24 3 055 42°30′50.27″ 83°28′54.46″ 棕壤 湿 草丛 0 0 70 70 1.0~2.0 库车 25 3 058 42°28′36.91″ 83°26′04.32″ 棕壤 湿 草丛 0 0 95 95 1.0~2.0 26 2 759 42°27′50.54″ 83°24′29.82″ 黄壤 湿润 灌丛 0 50 95 95 1.0~2.0 27 2 508 42°27′38.24″ 83°23′21.49″ 暗棕壤 湿润 云杉林 0.5 20 95 100 2.0~3.0 28 2 233 42°26′31.70″ 83°15′21.55″ 黄壤 湿润 草丛 0 0 90 90 1.0~2.0 29 2 052 42°25′05.20″ 83°16′01.70″ 黄壤 湿润 草丛 0 10 98 98 1.0~2.0 30 1 773 42°13′34.37″ 83°13′57.53″ 黄沙土 湿润 灌丛 0 40 50 50 0.5~1.0 31 1 539 42°07′16.52″ 83°09′02.09″ 红壤 干燥 灌丛 0 30 10 30 0.5 32 1 269 41°51′24.16″ 82°49′08.19″ 黄沙土 干燥 疏灌丛 0 10 10 10 0.5 33 1 009 41°44′01.62″ 82°55′43.37″ 黄沙土 干燥 落叶阔叶林 0.2 30 30 30 0.5 说明:乌拉斯台垂直带在该海拔梯度内可选择的典型植被类型样地较少,为更直观地揭示蚂蚁物种数量变化,选择独山子垂直带海拔为3 235 m的样地(编号11)为乌拉斯台垂直带起始点。灌丛指多种灌木组成的灌丛,高于1.0 m,区别于单树种灌丛;疏灌丛指盖度小于10%的灌丛。锦鸡儿Caragana sinica;柏木Cupressus funebris;云杉Picea asperata;高山柳Salix cupularis。土壤湿度以含水量<12%为干燥,12%~15%为湿润,15%~20%为潮湿,>20%为湿。 -
参考文献[1],在新疆天山中-西段不同海拔采用样地调查法和搜索法进行蚂蚁群落调查,在选定样地内沿对角线选取5个1 m×1 m的样方,每个样方间隔10 m,在采集地表蚂蚁前,先测量每个样方内地被物的厚度。分别采集样地地表样、土壤样和树冠样的蚂蚁,并将蚂蚁保存至装有无水乙醇的离心管,贴上标签。样方调查结束后,5人同时对样地内样方外周围地表、石下、树冠和朽木等微生境进行搜索调查,时间为1 h。将采集到的蚂蚁装入离心管并作标签和记录。依据同种同巢、同种形态相同原则对采集的标本进行归类、编号、登记,将每号标本制作成不超过9头的三角纸干制标本,多余的个体用无水乙醇浸渍保存,依据相关分类学文献[1, 10]鉴定蚂蚁标本,尽可能鉴定到种。
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按照黄钊等[8]的方法,以各类蚂蚁物种个体数占群落物种总数的比例(β)来揭示群落结构特征,采用常规划分标准分为5个类型,即类型 A 为 β≥10.0% ,优势种;类型B为 5.0%≤β<10.0% ,常见种;类型C为 1.0%≤β<5.0% ,较常见种;类型D为 0.1%≤β<1.0% ,较稀有种;类型E为 β<0.1%,稀有种。
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利用Estimate S 9.1.0 对数据进行处理[17−18],采用5项主要指标测定物种多样性:物种数目、Shannon-Wiener 多样性指数、Pielou 均匀度指数、Simpson 优势度指数、Jaccard 相似性系数[1, 19],利用SPSS软件中的one-way ANOVA对各垂直带蚂蚁多样性的各个指数进行方差分析并进行多重比较;采用Pearson相关分析方法[20]分析蚂蚁群落多样性各个指数与海拔的相关性,若存在显著相关性,则使用线性和二项式模型进行拟合,基于拟合系数(R2)评价拟合度,并进行显著性t检验,同时分析蚂蚁群落多样性指标与植被特征的相关性。
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在新疆天山中-西段4个垂直带共采集蚂蚁136 247头,经鉴定共29种,隶属于2亚科12属。其中优势种3种,分别为草地铺道蚁Tetramorium caespitum、黑毛蚁Lasius niger和丝光蚁Formica fusca;常见种3种,分别是黄毛蚁L. flavus、光亮黑蚁F. candida和工匠收获蚁 Messor structor;角结红蚁 Myrmica angulinodis、红林蚁F. sinae等10种为较常见种;凹唇蚁F. sanguinea、喜马毛蚁L. himalayanus 和纹头原蚁Proformica striaticeps 3种为较稀有种;诺斯铺道蚁T. nursei、堆土细胸蚁Leptothorax acervorum等10种为稀有种(表2),较常见种和稀有种种类较多。
表 2 新疆天山中-西段蚂蚁群落结构
Table 2. Ant community structure of the middle-western section of Tianshan Mountains in Xinjiang
编号 物种名称 N/头 β/% 物种类型 编号 物种名称 N/头 β/% 物种类型 1 草地铺道蚁Tetramorium caespitum 31 856 23.38 优势种 16 弯角红蚁Myrmica lobicornis 1 411 1.04 较常见种 2 黑毛蚁Lasius niger 22 629 16.61 优势种 17 凹唇蚁Formica sanguinea 1 002 0.74 较稀有种 3 丝光蚁Formica fusca 17 991 13.20 优势种 18 喜马毛蚁Lasius himalayanus 736 0.54 较稀有种 4 黄毛蚁Lasius flavus 12 247 8.99 常见种 19 纹头原蚁Proformica striaticeps 139 0.10 较稀有种 5 光亮黑蚁Formica candida 10 500 7.71 常见种 20 诺斯铺道蚁Tetramorium nursei 129 0.09 稀有种 6 工匠收获蚁Messor structor 9 688 7.11 常见种 21 堆土细胸蚁Leptothorax acervorum 128 0.09 稀有种 7 角结红蚁Myrmica angulinodis 4 406 3.23 较常见种 22 蒙古原蚁Proformica mongolica 116 0.08 稀有种 8 红林蚁Formica sinae 4 023 2.95 较常见种 23 长柄心结蚁Cardiocondyla elegans 12 0.01 稀有种 9 阿富汗红蚁Myrmica afghanica 3 903 2.86 较常见种 24 广布弓背蚁Camponotus herculeanus 5 0 稀有种 10 艾箭蚁Cataglyphis aenescens 3 695 2.71 较常见种 25 吉市红蚁Myrmica jessensis 4 0 稀有种 11 满斜结蚁Plagiolepis manczshurica 3 030 2.22 较常见种 26 婀娜收获蚁Messor aralocaspius 3 0 稀有种 12 草地蚁Formica pratensis 3 009 2.21 较常见种 27 蒙古切胸蚁Temnothorax mongolicus 3 0 稀有种 13 类干蚁Formica approximans 2 043 1.50 较常见种 28 针毛收获蚁Messor aciculatus 1 0 稀有种 14 掘穴蚁Formica cunicularia 1 933 1.42 较常见种 29 条纹切胸蚁Temnothorax striatus 1 0 稀有种 15 中亚凹头蚁Formica mesasiatica 1 604 1.18 较常见种 合计 136 247 100 说明:N为个体数,β为各类蚂蚁物种个体数占群落物种总数的比例。 -
随着调查样地的增加,实际观察物种数(S)、基于多度(个体数量)的预测值(ACE)、Chao 1和Chao 2值均先急剧上升,后缓慢上升,最后趋于稳定(图1)。蚂蚁物种S为29,与丰富度估计值(ACE值为30.03,Chao1值为30,Chao 2值为29.97)相接近,实际采集到的物种数约为预测值的96.57%~96.76%,可见抽样充分。
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从物种的实测值来看,新疆天山中-西段4个垂直带的蚂蚁物种数都接近或等于ACE估计值(表3),其中独山子垂直带海拔2 773 m锦鸡儿灌丛、3 023 m草甸、3 235 m草甸,乌拉斯台垂直带海拔3 024 m草丛,那拉提垂直带海拔2 548 m高山柳灌丛、
3055 m草丛及库车垂直带3 058 m草丛样地均未发现蚂蚁。4个垂直带蚂蚁物种数顺序为:独山子垂直带(18种)>那拉提垂直带(14种)>库车垂直带(13种)>乌拉斯台垂直带(10种)。如图2所示:各垂直带的蚂蚁物种数与海拔存在显著(P<0.05)相关性。总体来看,各垂直带的蚂蚁物种数随海拔升高基本呈下降趋势。独山子、乌拉斯台和那拉提垂直带蚂蚁物种数与海拔的二项式变化趋势与线性变化趋势基本一致,线性模型显示乌拉斯台和那拉提垂直带的蚂蚁物种数与海拔分别呈显著(R2=0.770,P=0.022)和极显著(R2=0.739,P=0.013)负相关关系,二项式变化同线性分析趋势一致,但无显著相关性(P>0.05);而库车垂直带物种数与海拔的二项式模型呈现随海拔升高先升高后下降的单峰曲线。表 3 各垂直带蚂蚁群落多样性指标
Table 3. Diversity indexes of ant communities in different vertical zones
垂直带 物种数/种 ACE估计值 Shannon-Wiener多样性指数 Pielou均匀度指数 Simpson优势度指数 独山子 18 20.10±0.00 0.515 2±0.153 9 a 0.313 8±0.095 8 a 0.446 3±0.107 8 a 乌拉斯台 10 10.00±0.00 0.539 9±0.221 6 a 0.348 9±0.121 5 a 0.403 7±0.135 8 a 那拉提 14 16.54±1.49 0.596 7±0.265 9 a 0.329 9±0.139 0 a 0.316 8±0.132 5 a 库车 13 13.60±0.00 0.505 8±0.119 1 a 0.408 6±0.103 2 a 0.611 0±0.096 0 a 说明:同列相同字母表示差异不显著(P>0.05)。数值为平均值±标准误。 -
新疆天山中-西段4个垂直带蚂蚁群落多样性指数顺序为:那拉提垂直带(0.596 7)>乌拉斯台垂直带(0.539 9)>独山子垂直带(0.515 2)>库车垂直带(0.505 8),但4个垂直带的蚂蚁多样性指数差异不显著(表3)。如图3所示:在4个垂直带上,独山子和乌拉斯台垂直带的蚂蚁多样性指数与海拔存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关性,而那拉提和库车垂直带的蚂蚁多样性指数与海拔的相关性不显著(P>0.05)。总体来看,各垂直带的蚂蚁多样性指数随海拔升高而呈现降低的趋势,二项式变化趋势与线性变化趋势基本一致。其中线性模型显示乌拉斯台垂直带蚂蚁多样性指数与海拔呈显著负相关(P<0.05),二项式变化趋势与线性分析一致,但无相关性。
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新疆天山中-西段4个垂直带的蚂蚁群落均匀度指数变化顺序为:库车垂直带(0.408 6)>乌拉斯台垂直带(0.348 9)>那拉提垂直带(0.329 9)>独山子垂直带(0.313 8),但4个垂直带的蚂蚁均匀度指数差异不显著(表3)。如图4所示:在4个垂直带上,独山子和乌拉斯台垂直带的蚂蚁均匀度指数与海拔存在显著相关性(P<0.05),而那拉提和库车垂直带的蚂蚁均匀度指数与海拔关系不显著(P>0.05)。其中在独山子垂直带,均匀度指数与海拔的线性模型显著负相关(P<0.05),二项式模型呈现极显著负相关(P<0.01),二项式和线性模型变化趋势不一致;线性模型显示乌拉斯台垂直带蚂蚁群落均匀度指数与海拔化显著负相关(R2=0.697,P<0.05),二项式和线性模型变化趋势不一致,且相关性不显著(P>0.05);线性和二项式模型显示,那拉提和库车垂直带的蚂蚁群落均匀度指数与海拔变化相关性均不显著(P>0.05),但二项式和线性模型变化趋势基本一致。
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新疆天山中-西段4个垂直带蚂蚁群落优势度指数变化顺序为:库车垂直带(0.611 0)>独山子垂直带(0.446 3)>乌拉斯台垂直带(0.403 7)>那拉提垂直带(0.316 8),与多样性指数的变化趋势正相反,但4个垂直带的蚂蚁群落优势度指数差异不显著(表3)。相关分析发现:各垂直带的蚂蚁群落优势度指数与海拔的相关性不显著(P>0.05);4个垂直带的线性模型和二项式模型的变化趋势不一致,二项式模型分析均呈先升高后降低的变化趋势(图5),仅独山子垂直带的二项式模型呈显著性(R2=0.846,P<0.01)。
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新疆天山中-西段各垂直带蚂蚁群落间相似性系数为0.166 7~0.600 0(表4),处于极不相似至中等相似水平;平均值0.289 0,显示中等不相似水平。其中同处于山间盆地的那拉提与乌拉斯台垂直带的蚂蚁群落间相似性最大(0.600 0),乌拉斯台与独山子垂直带的蚂蚁群落间相似性最小(0.166 7),库车与那拉提垂直带之间相似性较低,处于中等不相似水平,其余垂直带间相似性低,处于极不相似水平。总体来说,新疆天山中-西段蚂蚁群落之间相似性较低,群落结构差异较大。
表 4 新疆天山中-西段各垂直带蚂蚁群落间相似性系数
Table 4. Similarity coefficients of ant communities in the middle-western section of Tianshan Mountains in Xinjiang
垂直带 垂直带q 乌拉斯台 那拉提 库车 独山子 0.166 7 0.230 8 0.240 0 乌拉斯台 0.600 0 0.210 5 那拉提 0.285 7 平均值 0.289 0 说明:q为相似性系数, 1≥q≥0.75,极相似; 0.75 >q≥0.50,中等相似; 0.50 >q≥0.25,中等不相似; 0.25>q≥0,极不相似。 -
如表5所示:新疆天山中-西段蚂蚁物种数与乔木郁闭度显著正相关(P<0.05),但与灌木盖度、草木盖度、地被物盖度和地被物厚度相关性不显著;多样性指数、均匀度指数和优势度指数与植被特征的相关性均不显著。
表 5 蚂蚁多样性与植被特征相关分析
Table 5. Correlation analysis between ant diversity and vegetation feature
植被特征 物种数 多样性
指数均匀度
指数优势度
指数乔木郁闭度 0.424* 0.296 0.285 0.095 灌木盖度 0.049 0.099 0.114 −0.015 草本盖度 −0.226 −0.234 −0.234 −0.072 地被物盖度 −0.161 −0.143 −0.137 −0.075 地被物厚度 −0.148 −0.240 −0.256 −0.071 说明:数值为Pearson相关系数,*表示在0.05水平上显著相关。
Ant diversity along gradient in the middle-western section of Tianshan Mountains in Xinjiang
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摘要:
目的 探讨新疆天山中-西段蚂蚁群落结构、物种多样性与海拔和植被的关系,以揭示新疆天山不同垂直带蚂蚁物种多样性规律。 方法 采用样地调查法和搜索法研究新疆天山中-西段4个垂直带的蚂蚁群落,并利用Estimate S 9.1.0进行抽样充分性检测,计算不同垂直带蚂蚁物种多样性的各指标,并应用SPSS 24.0分析蚂蚁物种多样性各指数与海拔和植被特征的相关性,如与海拔相关性显著,则同时使用线性和二项式模型进行拟合,基于拟合系数(R2)评价拟合度,并进行显著性检验。 结果 在天山中-西段共采集到蚂蚁 136247 头,隶属于2亚科12属29种,优势种为草地铺道蚁Tetramorium caespitum、黑毛蚁Lasius niger和丝光蚁Formica fusca。抽样充分性分析结果表明:此次调查样地中大多数蚂蚁物种被采集到,抽样充分;4个垂直带的物种丰富度为独山子垂直带(18种)>那拉提垂直带(14种)>库车垂直带(13种)>乌拉斯台垂直带(10种)。多样性分析显示:天山中-西段蚂蚁物种多样性随海拔升高总体呈下降趋势,4个垂直带的蚂蚁物种数和多样性指数与海拔变化显著负相关(P<0.05),均匀度指数与海拔的相关显著性不尽相同,二项式和线性模型变化趋势也普遍缺乏规律,优势度指数与海拔变化相关性不显著,但各垂直带二项式模型分析均呈先升高后降低的变化趋势。群落相似性分析发现:蚂蚁群落相似性系数为0.166 7~0.600 0(平均为0.289 0),处于中等不相似水平,蚂蚁群落间分化明显。相关分析发现:蚂蚁物种数与乔木郁闭度显著正相关(P<0.05),多样性其他指标与植被特征相关性不显著。结论 海拔显著影响该地区的蚂蚁物种多样性,同时坡向、湿度、植被等也起到重要作用。新疆天山地区在植被类型以草丛和灌丛为主,气候炎热干燥,海拔较高且温差大等多重因素影响下,生态系统较脆弱,应加大对该地区的生物多样性保护。图5表5参37 Abstract:Objective In order to reveal the diversity of ant species in different vertical zones in Tianshan Mountains, the ant community structure, relationship between species diversity and altitude and vegetation in the middle-western section of Tianshan Mountains were studied. Method Ant communities in four vertical zones were surveyed by plot sampling and searching methods. The sampling adequacy was tested by Estimate S 9.1.0, and the diversity indexes in different zones were calculated. The correlations between diversity indexes and altitude and vegetation characteristics were analyzed by SPSS 24.0, if the correlation between species diversity and elevation was significant, both linear and binomial models were used for fitting, the fitting was evaluated based on R2 value while the significance was tested. Result A total of 136 247 ants were collected, and 29 species belonging to 12 genera and 2 subfamilies were recognized. Tetramorium caespitum, Lasius niger and Formica fusca were the dominant species of the middle-western section of Tianshan Mountains in Xinjiang. Sampling adequacy analysis showed that the most of ant species were collected. The richness of ant species of the four vertical zones as follows: Dushanzi vertical zone (18 species) > Narathi vertical zone (14 species)> Kuqa vertical zone (13 species) > Ulastai vertical zone (10 species). Diversity analysis showed that the ant species diversity of the middle-western section of Tianshan Mountains generally decreased with the altitude increasing. The species number and diversity index of the four vertical zones were significantly negatively correlated with the altitude change. On the four vertical zones, the correlation significance between evenness index and altitude was not the same, the change trends of binomial and linear models also lacked regularity. There was no significant correlation between dominance index and elevation change, but the binomial model analysis of each vertical zone showed a trend of increasing firstly and then decreasing with the elevation increasing. Community similarity analysis found that the similarity coefficient of ant community was between 0.166 7 to 0.600 0 (average 0.289 0), which was at the medium dissimilarity level, and indicating significant differentiation among ant communities. Correlation analysis showed that the species number was significantly positively correlated with tree canopy density, while the correlation between other diversity indexes and vegetation characteristics was not significant. Conclusion Altitude significantly affected ant species diversity in this region, while slope, humidity and vegetation also play an important role. In the Tianshan area of Xinjiang,under the influence of multiple factors such as vegetation types mainly being grassland and shrubland, hot and dry climate, high altitude and large temperature difference, and the ecosystem in this region is relatively fragile, so the protection of biodiversity in this region should be strengthened. [Ch, 5 fig. 5 tab. 37 ref.] -
Key words:
- Formicidae /
- biodiversity /
- community /
- Tianshan Mountains in Xinjiang
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表 1 新疆天山中-西段蚂蚁群落调查样地概况
Table 1. Survey sites of ant communities in the middle-western section of Tianshan Mountains in Xinjiang
垂直带 样地
编号海拔/m 纬度(N) 经度(E) 土壤类型 土壤湿度 植被类型 乔木郁闭度 盖度/% 地被物厚度/cm 灌木 草本 地被物 独山子 1 781 44°19′01.12″ 84°52′42.12″ 黄壤 潮湿 落叶阔叶林 0.5 0 70 70 1.0~2.0 2 1 050 44°12′39.95″ 84°50′46.69″ 黄壤 干燥 落叶阔叶林 0.3 5 75 75 0.5~1.0 3 1 278 44°09′56.52″ 84°49′39.46″ 黄沙土 干燥 灌丛 0 30 80 80 0.5~1.0 4 1 540 44°07′11.10″ 84°49′31.52″ 黄沙土 干燥 灌丛 0 30 70 70 0.5~1.0 5 1 726 44°06′08.44″ 84°48′15.93″ 黄沙土 潮湿 灌丛 0 40 60 60 1.0~2.0 6 2 029 43°53′15.47″ 84°29′59.35″ 黄壤 湿润 草丛 0 0 95 95 0.5~1.0 7 2 285 43°50′12.22″ 84°28′14.13″ 棕黄壤 湿润 灌丛 0 30 80 80 2.0~3.0 8 2 549 43°47′27.07″ 84°27′51.96″ 棕壤 湿润 草丛 0 0 95 95 1.0~2.0 9 2 773 43°46′43.76″ 84°27′21.36″ 灰黄壤 湿润 锦鸡儿灌丛 0 30 95 95 1.0~2.0 10 3 023 43°45′14.16″ 84°26′13.54″ 黄沙土 湿 草甸 0 0 95 95 1.0~2.0 11 3 235 43°44′21.20″ 84°24′57.72″ 灰棕壤 湿 草甸 0 0 85 85 1.0~2.0 乌拉斯台 11 3 235 43°44′21.20″ 84°24′57.72″ 灰棕壤 湿 草甸 0 0 85 85 1.0~2.0 12 3 024 43°42′27.20″ 84°26′51.60″ 棕壤 湿 草丛 0 0 80 80 1.0~2.0 13 2 760 43°41′15.80″ 84°23′57.55″ 棕壤 湿 柏木灌丛 0 50 90 90 1.0~2.0 14 2 533 43°40′02.69″ 84°24′24.03″ 棕壤 湿润 灌丛 0 30 90 95 0.5~1.0 15 2 295 43°37′57.52″ 84°18′48.52″ 棕壤 湿润 云杉林 0.6 20 70 100 2.0~3.0 16 2 000 43°21′36.52″ 84°22′00.32″ 棕壤 湿润 草丛 0 0 100 100 0.5~1.0 17 1 798 43°20′12.98″ 84°21′30.23″ 棕壤 湿润 针阔混交林 0.4 0 95 95 1.0~2.0 那拉提 18 1 802 43°13′43.85″ 84°19′15.64″ 棕壤 湿润 针阔混交林 0.5 30 95 95 2.0~3.0 19 2 020 43°13′31.38″ 84°19′24.66″ 棕壤 湿润 针阔混交林 0.5 70 50 100 1.0~2.0 20 2 288 43°11′26.28″ 84°19′42.82″ 棕壤 湿润 草丛 0 0 100 100 1.0~2.0 21 2 548 43°10′06.98″ 84°21′04.21″ 棕壤 湿润 高山柳灌丛 0 90 100 100 2.0~3.0 22 2 547 42°41′24.77″ 83°41′18.64″ 棕壤 湿润 草丛 0 0 100 100 0.5~1.0 23 2 785 42°34′51.52″ 83°36′53.84″ 棕壤 湿润 草丛 0 10 95 95 1.0~2.0 24 3 055 42°30′50.27″ 83°28′54.46″ 棕壤 湿 草丛 0 0 70 70 1.0~2.0 库车 25 3 058 42°28′36.91″ 83°26′04.32″ 棕壤 湿 草丛 0 0 95 95 1.0~2.0 26 2 759 42°27′50.54″ 83°24′29.82″ 黄壤 湿润 灌丛 0 50 95 95 1.0~2.0 27 2 508 42°27′38.24″ 83°23′21.49″ 暗棕壤 湿润 云杉林 0.5 20 95 100 2.0~3.0 28 2 233 42°26′31.70″ 83°15′21.55″ 黄壤 湿润 草丛 0 0 90 90 1.0~2.0 29 2 052 42°25′05.20″ 83°16′01.70″ 黄壤 湿润 草丛 0 10 98 98 1.0~2.0 30 1 773 42°13′34.37″ 83°13′57.53″ 黄沙土 湿润 灌丛 0 40 50 50 0.5~1.0 31 1 539 42°07′16.52″ 83°09′02.09″ 红壤 干燥 灌丛 0 30 10 30 0.5 32 1 269 41°51′24.16″ 82°49′08.19″ 黄沙土 干燥 疏灌丛 0 10 10 10 0.5 33 1 009 41°44′01.62″ 82°55′43.37″ 黄沙土 干燥 落叶阔叶林 0.2 30 30 30 0.5 说明:乌拉斯台垂直带在该海拔梯度内可选择的典型植被类型样地较少,为更直观地揭示蚂蚁物种数量变化,选择独山子垂直带海拔为3 235 m的样地(编号11)为乌拉斯台垂直带起始点。灌丛指多种灌木组成的灌丛,高于1.0 m,区别于单树种灌丛;疏灌丛指盖度小于10%的灌丛。锦鸡儿Caragana sinica;柏木Cupressus funebris;云杉Picea asperata;高山柳Salix cupularis。土壤湿度以含水量<12%为干燥,12%~15%为湿润,15%~20%为潮湿,>20%为湿。 表 2 新疆天山中-西段蚂蚁群落结构
Table 2. Ant community structure of the middle-western section of Tianshan Mountains in Xinjiang
编号 物种名称 N/头 β/% 物种类型 编号 物种名称 N/头 β/% 物种类型 1 草地铺道蚁Tetramorium caespitum 31 856 23.38 优势种 16 弯角红蚁Myrmica lobicornis 1 411 1.04 较常见种 2 黑毛蚁Lasius niger 22 629 16.61 优势种 17 凹唇蚁Formica sanguinea 1 002 0.74 较稀有种 3 丝光蚁Formica fusca 17 991 13.20 优势种 18 喜马毛蚁Lasius himalayanus 736 0.54 较稀有种 4 黄毛蚁Lasius flavus 12 247 8.99 常见种 19 纹头原蚁Proformica striaticeps 139 0.10 较稀有种 5 光亮黑蚁Formica candida 10 500 7.71 常见种 20 诺斯铺道蚁Tetramorium nursei 129 0.09 稀有种 6 工匠收获蚁Messor structor 9 688 7.11 常见种 21 堆土细胸蚁Leptothorax acervorum 128 0.09 稀有种 7 角结红蚁Myrmica angulinodis 4 406 3.23 较常见种 22 蒙古原蚁Proformica mongolica 116 0.08 稀有种 8 红林蚁Formica sinae 4 023 2.95 较常见种 23 长柄心结蚁Cardiocondyla elegans 12 0.01 稀有种 9 阿富汗红蚁Myrmica afghanica 3 903 2.86 较常见种 24 广布弓背蚁Camponotus herculeanus 5 0 稀有种 10 艾箭蚁Cataglyphis aenescens 3 695 2.71 较常见种 25 吉市红蚁Myrmica jessensis 4 0 稀有种 11 满斜结蚁Plagiolepis manczshurica 3 030 2.22 较常见种 26 婀娜收获蚁Messor aralocaspius 3 0 稀有种 12 草地蚁Formica pratensis 3 009 2.21 较常见种 27 蒙古切胸蚁Temnothorax mongolicus 3 0 稀有种 13 类干蚁Formica approximans 2 043 1.50 较常见种 28 针毛收获蚁Messor aciculatus 1 0 稀有种 14 掘穴蚁Formica cunicularia 1 933 1.42 较常见种 29 条纹切胸蚁Temnothorax striatus 1 0 稀有种 15 中亚凹头蚁Formica mesasiatica 1 604 1.18 较常见种 合计 136 247 100 说明:N为个体数,β为各类蚂蚁物种个体数占群落物种总数的比例。 表 3 各垂直带蚂蚁群落多样性指标
Table 3. Diversity indexes of ant communities in different vertical zones
垂直带 物种数/种 ACE估计值 Shannon-Wiener多样性指数 Pielou均匀度指数 Simpson优势度指数 独山子 18 20.10±0.00 0.515 2±0.153 9 a 0.313 8±0.095 8 a 0.446 3±0.107 8 a 乌拉斯台 10 10.00±0.00 0.539 9±0.221 6 a 0.348 9±0.121 5 a 0.403 7±0.135 8 a 那拉提 14 16.54±1.49 0.596 7±0.265 9 a 0.329 9±0.139 0 a 0.316 8±0.132 5 a 库车 13 13.60±0.00 0.505 8±0.119 1 a 0.408 6±0.103 2 a 0.611 0±0.096 0 a 说明:同列相同字母表示差异不显著(P>0.05)。数值为平均值±标准误。 表 4 新疆天山中-西段各垂直带蚂蚁群落间相似性系数
Table 4. Similarity coefficients of ant communities in the middle-western section of Tianshan Mountains in Xinjiang
垂直带 垂直带q 乌拉斯台 那拉提 库车 独山子 0.166 7 0.230 8 0.240 0 乌拉斯台 0.600 0 0.210 5 那拉提 0.285 7 平均值 0.289 0 说明:q为相似性系数, 1≥q≥0.75,极相似; 0.75 >q≥0.50,中等相似; 0.50 >q≥0.25,中等不相似; 0.25>q≥0,极不相似。 表 5 蚂蚁多样性与植被特征相关分析
Table 5. Correlation analysis between ant diversity and vegetation feature
植被特征 物种数 多样性
指数均匀度
指数优势度
指数乔木郁闭度 0.424* 0.296 0.285 0.095 灌木盖度 0.049 0.099 0.114 −0.015 草本盖度 −0.226 −0.234 −0.234 −0.072 地被物盖度 −0.161 −0.143 −0.137 −0.075 地被物厚度 −0.148 −0.240 −0.256 −0.071 说明:数值为Pearson相关系数,*表示在0.05水平上显著相关。 -
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