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萤火虫(鞘翅目Coleoptera:萤科Lampyridae)具有生物发光的特性,一直受到人们的喜爱和追捧[1−2]。但近几十年来,城市扩张、工业污染和土地利用的改变导致萤火虫自然生境破碎丧失,中国绝大多数地方的萤火虫种群数量已经明显减少[3−4]。从生物保护实践的角度来看,拯救受威胁物种的最佳方法就是保护其生境[5]。大多数品种的萤火虫在整个生命周期中需要利用河流、驳岸、灌木丛等多样生境空间,对小尺度、低程度的生境变化更加敏感[6−7]。因此,为了有效地保护萤火虫种群,避免人类活动的不利干扰,准确了解萤火虫的生境需求和栖息地特征是必不可少的。如日本从1996年开始对其特有的源氏萤Luciola cruciata和平家萤Aquatica lateralis的生境特征进行了长期的研究,从多角度分析了这2种萤火虫的生态习性和生境特征,为后来日本萤火虫种群繁育保护和栖息地构建提供了科学指导,一定程度上促进了当地萤火虫产业的繁荣发展[8−10]。除此之外,东南亚和美洲的许多国家也都积累了丰富的研究成果,逐渐成为全球主要的赏萤生态旅游目的地[11]。
据统计,中国已经确定的萤科昆虫有5亚科24属141种1亚种,凹眼萤科Rhagophthalmidae昆虫1属20种[7, 12]。随着自然保护意识的增强和生态旅游的兴起,某些品种的萤火虫逐渐被大家所熟知。这其中就包括峨眉萤属Emeia的三叶虫萤Emeia pseudosauteri [13]。三叶虫萤主要分布于四川、湖北和浙江。浙江省丽水市九龙国家湿地公园经过多年的生态保护建设,为三叶虫萤创造了适宜的生存环境,使得该种群通过自然累积在2014年前后大规模爆发,并且在随后的几年之中迅速扩大。根据九龙国家湿地公园管理处的统计,高峰期三叶虫萤种群数量可达4 000多万只,在湿地公园内80%的地方均有出现。三叶虫萤的虫卵、幼虫和成虫都需要稳定高质量的栖息地环境,对环境变化和人类活动干扰有着强烈的敏感性[13],可以作为非常优秀的环境指示物种。除此之外,三叶虫萤所需要的生境条件能够涵盖其他类似物种的生境需求,并在典型环境中填补掠食者生态位,可以作为伞护种维持生态系统的平衡和稳定[14−15]。更重要的是,三叶虫萤羽化成虫时间在每年的3—4月,相较于其他品种萤火虫更早,延长了国内以往只在6—8月的赏萤时间,而且种群密度高,极易形成大面积的萤火虫闪光美景[13]。这些优点使得三叶虫萤在短短几年之内就成为丽水生态旅游、文化宣传、自然教育、环境保护等活动的理想主角,唤起公众对于生态环境的保护意识[16−18]。因此,作为极具价值的昆虫资源,三叶虫萤的保护利用研究需要得到充分重视。目前三叶虫萤相关研究集中在生物形态、生殖生理、虫卵孵化、幼虫发育等方面[13, 19−20],缺少关于生境需求和栖息地环境因子等方面的研究。鉴于此,本研究选取了多个环境因子数据,分析九龙国家湿地公园内三叶虫萤现有分布区的生境特征,了解三叶虫萤生境需求,研究生境因子对三叶虫萤种群密度的影响,以期为三叶虫萤物种资源的保护利用、种群繁育、栖息地保护管理等提供科学参考。
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各调查点三叶虫萤种群密度和生境因子如表1所示。
点位编号 D/(只·m−2) XTEMP/℃ XRH/% XWS/(m·s−1) XAL/lx XCC/% XATH/m XPD/(株·m−2) XAHSG/cm XGC/% XTBL/cm pH XSWC/% 1 4.3 12.4 63.80 1.4 0.07 63 15.8 78 16.7 63.50 6.3 6.24 33.32 2 8.2 11.3 77.30 0.7 0.05 86 12.5 105 18.5 72.40 11.5 5.85 47.16 3 2.1 11.6 59.27 1.8 0.17 57 16.5 69 16.3 60.50 4.3 5.92 33.47 3 0.2 13.3 52.48 2.7 0.25 37 4.5 38 82.5 52.40 3.4 6.84 34.64 5 0.7 10.8 54.23 2.3 0.20 42 8.6 66 68.4 66.20 2.8 6.58 32.53 6 0.2 10.3 56.04 3.0 0.22 24 3.8 53 22.5 43.60 1.9 6.13 38.61 7 4.8 9.7 67.16 1.5 0.11 68 9.5 82 32.6 84.60 6.6 6.74 42.12 8 6.4 10.4 66.70 1.5 0.09 86 14.0 99 32.3 87.30 6.5 6.38 42.64 9 0.8 10.9 64.30 2.2 0.16 53 9.8 59 58.7 58.32 4.5 6.11 37.68 10 0.3 11.7 58.64 2.1 0.19 32 6.8 47 72.4 47.93 1.8 5.83 41.28 11 1.8 11.3 57.12 2.2 0.13 61 5.3 63 62.4 78.30 6.2 6.38 35.26 12 5.2 9.8 74.24 1.3 0.06 75 9.5 86 44.6 83.70 5.7 6.44 43.62 13 1.3 12.4 68.59 1.9 0.14 44 10.5 64 67.3 90.20 4.7 6.81 37.66 14 4.4 11.8 70.43 1.9 0.08 72 17.5 87 37.4 96.50 3.7 5.66 36.46 15 7.1 10.8 69.20 1.2 0.06 77 15.4 95 68.3 95.40 10.3 6.59 43.87 16 10.2 11.2 76.53 0.6 0.03 94 17.3 108 46.5 92.30 9.6 6.56 45.26 17 9.4 11.6 75.32 0.3 0.02 90 5.5 103 37.5 79.20 8.4 6.37 40.68 18 0.4 10.3 55.71 2.5 0.15 47 15.0 56 77.5 94.40 3.3 6.28 32.52 19 0.6 12.3 62.21 1.8 0.17 35 4.5 62 17.5 83.50 4.4 5.71 31.38 20 4.6 10.5 71.43 0.9 0.04 73 9.8 77 33.5 93.80 8.2 6.25 36.59 21 3.8 10.7 67.23 2.2 0.09 71 11.5 70 33.5 72.60 5.2 6.55 38.21 22 4.5 11.5 64.54 1.6 0.06 82 12.3 84 47.3 82.40 5.5 6.62 41.64 23 6.2 9.6 71.58 1.2 0.05 79 9.7 95 47.4 81.64 7.8 5.97 40.83 24 1.4 10.3 66.53 2.6 0.12 68 8.6 67 22.8 78.79 5.3 6.45 35.77 25 2.7 9.4 65.28 1.4 0.10 53 5.7 72 73.6 72.51 5.2 6.33 43.62 26 3.2 11.5 70.52 1.7 0.09 56 7.5 77 55.5 57.38 3.8 6.57 44.69 27 0.2 12.7 63.88 2.6 0.28 44 8.5 35 87.2 44.52 2.3 5.93 32.17 28 7.6 11.4 67.28 0.5 0.07 74 12.5 92 45.7 88.62 6.5 6.43 44.86 29 6.5 10.8 70.35 0.9 0.10 73 11.6 94 44.9 74.68 9.4 6.58 39.82 30 8.4 9.7 73.22 0.4 0.08 83 14.2 104 34.8 85.46 11.2 5.74 43.74 31 3.6 10.6 71.83 2.5 0.12 64 7.8 76 52.7 76.51 6.8 5.69 36.53 32 7.3 11.5 73.24 0.7 0.04 92 9.3 99 33.2 92.66 7.9 5.82 42.65 33 6.8 10.3 75.62 0.5 0.03 66 10.8 97 27.5 85.92 8.5 6.33 43.72 34 5.7 9.8 72.57 0.8 0.09 70 9.2 83 31.7 86.52 4.8 6.41 39.64 说明:D. 三叶虫萤种群密度;XAL. 环境光强;XPD. 植被密度;XTEMP. 气温;XRH. 相对湿度;XWS. 风速;XCC. 郁闭度;XATH. 乔木平均高度;XAHSG. 灌木地被平均高度;XGC. 地被覆盖度;XTBL. 凋落物层厚度;pH. 土壤pH;XSWC. 土壤含水量。 Table 1. Results of E. pseudosauteri population density and habitat factors in 34 survey sites
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如果相关系数|r|≥0.8,则认为2个变量之间存在高度相关性,需要剔除[27]。从表2可见:环境光强和植被密度与其他生境因子普遍存在高度相关性,因此剔除这2个因子。最终筛选出气温、相对湿度、风速、郁闭度、乔木平均高度、灌木地被平均高度、地被覆盖度、枯枝落叶层厚度、土壤pH、土壤含水量等10个生境因子变量用于回归分析。
生境因子 XTEMP XRH XWS XAL XCC XATH XPD XAHSG XGC XTBL pH XSWC XTEMP 1 XRH −0.295 1 XWS 0.235 −0.756 1 XAL 0.247 −0.801 0.826 1 XCC −0.264 0.764 −0.742 −0.834 1 XATH −0.040 0.289 −0.329 −0.313 0.489 1 XPD −0.381 0.801 −0.852 −0.851 0.884 0.477 1 XAHSG 0.193 −0.379 0.367 0.389 −0.363 −0.214 −0.483 1 XGC −0.291 0.492 −0.512 −0.581 0.594 0.476 0.611 −0.174 1 XTBL −0.287 0.727 −0.776 −0.739 0.788 0.367 0.833 −0.344 0.508 1 XSPH −0.021 −0.119 0.004 −0.048 0.017 −0.050 −0.021 0.264 0.069 −0.018 1 XSWC −0.394 0.654 −0.656 −0.611 0.588 0.153 0.696 −0.132 0.255 0.577 0.141 1 说明:D. 三叶虫萤种群密度;XAL. 环境光强;XPD. 植被密度;XTEMP. 气温;XRH. 相对湿度;XWS. 风速;XCC. 郁闭度;XATH. 乔木平均高度;XAHSG. 灌木地被平均高度;XGC. 地被覆盖度;XTBL. 凋落物层厚度;pH. 土壤pH;XSWC. 土壤含水量。 Table 2. Results of correlation analysis of 12 habitat factors in E. pseudosauteri habitat
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由表3可知:多元逐步回归分析模型的相关系数(R)、决定系数(R2)、调整后的决定系数($R_{{\rm{adj}}}^2 $)均大于0.8,说明模型拟合度高,所建立的回归方程可以很好地反映种群密度与生境因子之间的关系。在显著水平下(P<0.05)模型最终包含了郁闭度、风速和土壤含水量这3个生境因子变量,R2 adj为0.930,说明这3个生境因子是影响三叶虫萤种群密度的关键因子。Durbin-Watson检验统计量为1.615,接近于2,证明被选择的3个生境因子变量之间相互独立,没有自相关性[28]。
生境因子 R R2 $\scriptstyle R_{{\rm{adj}}}^2 $ ESE d 郁闭度 0.903 0.816 0.810 1.304 3 风速 0.962 0.925 0.921 0.843 1 土壤含水量 0.968 0.937 0.930 0.790 3 1.615 说明:R为相关系数;R2为决定系数;$\scriptstyle R_{{\rm{adj}}}^2 $为调整后的决定系数;d为Durbin-Watson检验统计量;ESE为估计标准误差。 Table 3. Results of stepwise regression analysis of E. pseudosauteri population density and habitat factors
由表4可知:在回归分析中,被纳入的3个生境因子变量方差膨胀系数为1.830~2.665,均小于5,说明变量之间不存在多重共线性,符合多元回归分析的要求。3个生境因子变量t检验对应的P均小于0.05,说明郁闭度(P<0.001)、风速(P<0.001)和土壤含水量(P=0.029)对种群密度存在显著影响。标准化系数(β)可以反映自变量对因变量影响的重要程度,其绝对值越大则对因变量的影响越大,而其正负性可以表示自变量与因变量之间是正相关或负相关。因此,对三叶虫萤种群密度影响最大的是郁闭度(β=0.505),其次是风速(β =−0.424)和土壤含水量(β = 0.143)。其中郁闭度和土壤含水量与种群密度呈正相关,说明郁闭度和土壤含水量较高的地方更适合三叶虫萤生存栖息。风速与种群密度呈负相关,风速越大,种群密度越小。最终可以建立郁闭度(XCC)、风速(XWS)、土壤含水量(XSWC)对三叶虫萤种群密度(D)的逐步回归方程:D=7.446XCC−1.666XWS+9.337XSWC−6.584。
被选择的变量 未标准化系数(B) 标准误差 标准化系数(β) t P 共线性统计 容差 方差膨胀系数 常数项 −6.584 3.038 −2.168 0.038 郁闭度 7.446 1.033 0.505 7.209 0.000 0.431 2.318 风速 −1.666 0.295 −0.424 −5.650 0.000 0.375 2.665 土壤含水量 9.337 4.062 0.143 2.299 0.029 0.546 1.830 Table 4. Stepwise regression model coefficients of E. pseudosauteri population density and habitat factors
Effects of habitat characteristics on population density of Emeia pseudosauteri in Kowloon National Wetland Park, Lishui
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220616
- Received Date: 2022-09-26
- Accepted Date: 2023-01-15
- Rev Recd Date: 2023-01-08
- Available Online: 2023-07-13
- Publish Date: 2023-08-20
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Key words:
- Emeia pseudosauteri /
- population density /
- habitat factors /
- multiple stepwise regression analysis /
- Kowloon National Wetland Park
Abstract:
Citation: | WANG Zesheng, LI Sheng, TAO Yizhou, ZHU Zhixin, WANG Jing, WANG Huazhen. Effects of habitat characteristics on population density of Emeia pseudosauteri in Kowloon National Wetland Park, Lishui[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2023, 40(4): 859-866. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220616 |