甘肅興隆山國家級自然保護區粉蝶多樣性研究

周惠麗，尚素琴，汝 陽，張紅勇

(甘肅農業大學 草業學院/草業生態系統教育部重點實驗室/甘肅省草業工程實驗室/中-美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅興隆山國家級自然保護區管理局，甘肅 榆中 730117)

甘肅興隆山國家級自然保護區粉蝶多樣性研究

周惠麗1,2，尚素琴1，汝 陽1，張紅勇2

(甘肅農業大學 草業學院/草業生態系統教育部重點實驗室/甘肅省草業工程實驗室/中-美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅興隆山國家級自然保護區管理局，甘肅 榆中 730117)

在甘肅興隆山國家級自然保護區，選取5個林場：(a)官灘溝林場，(b)麻家寺林場，(c)興隆山林場，(d)馬坡林場，(e)上莊林場做為樣地，共采集粉蝶標本306號，對粉蝶科(Pieridae)昆蟲進行了多樣性研究。結果表明，所采粉蝶隸屬于3亞科6屬12種。其中豆粉蝶屬(Colias)4種133只，云粉蝶屬(Pontia) 1種28只，粉蝶屬(Pieris) 3種66只，絹粉蝶屬(Aporia) 1種4 只，鉤粉蝶屬(Gonepteryx) 2種74只，小粉蝶屬(Leptidea) 1種1只。即豆粉蝶屬的種類和數量均為最多、粉蝶屬次之。小粉蝶屬和絹粉蝶屬均只有1種， 是該保護區的稀有屬種。首次計算并分析了保護區5個林場中粉蝶科昆蟲的多樣性指數、物種豐富度、優勢度指數、均勻度指數。不同林場之間各指數存在明顯差異，說明生境的變化對粉蝶科昆蟲乃至蝴蝶的多樣性產生了明顯的影響。

鱗翅目；粉蝶科；生物多樣性；興隆山國家級自然保護區；甘肅

蝶類為昆蟲綱鱗翅目昆蟲的統稱，具有經濟、生態、觀賞、科研等多方面價值,是重要的傳粉昆蟲，在生態系統中具有極其重要的作用。

粉蝶科Pieridae隸屬昆蟲綱Insecta鱗翅目Lepidoptera鳳蝶總科Papilionoidea，由Duponchel于1832～1835年建立，屬于PierisSchrank，廣泛分布于全世界。目前包括4亞科68屬1334種，即藍粉蝶亞科Pseudopontiinae(分布于非洲，僅1屬2種)、袖粉蝶亞科Dismorphiinae(分布于歐洲、亞洲和美洲，包括7屬112種)、粉蝶亞科Pierinae(全世界分布，49屬979種)和黃粉蝶亞科Coliadinae(全世界分布，包括11屬241種)。中國分布3亞科24屬154種，僅占世界種類的12.8%，也從另外一個側面反映了可能尚有部分地區或環境的種類未被深入研究。但中國種類中特有種54種，占全部種類的35.3%。甘肅省分布有粉蝶40多種，占全國種類的1/4多，其中特有種1種[1-10]。

粉蝶科昆蟲的寄主主要包括十字花科、豆科、白花茶科、薔薇科等植物，是蔬菜和果樹上重要的害蟲。隨著經濟的發展，環境破壞導致生物多樣性喪失，給蝴蝶的生態環境造成很大影響，使部分種類瀕臨滅絕。

甘肅興隆山國家級自然保護區位于甘肅省蘭州市東南的榆中縣境內，地處E 103°50′～104°10′，N 35°38′～35°58′，屬祁連山的東延余脈。保護區內馬銜山主峰海拔3 670.3 m，是黃土高原范圍內唯一超過3 600 m的高峰。氣候四季分明，年平均氣溫3～7℃，年降水量450～622 mm。保護區內動植物資源極為豐富，是中國黃土高原珍貴的動植物基因庫之一。

項目組于2015年6～8月對甘肅興隆山國家級自然保護區的5個林場：(a)官灘溝林場，(b)麻家寺林場，(c)興隆山林場，(d)馬坡林場，(e)上莊林場進行了蝴蝶標本的采集，并對所有粉蝶科昆蟲進行了分類鑒定，首次計算并分析了5個林場粉蝶科昆蟲的多樣性指數、物種豐富度、優勢度指數和均勻度指數，對于豐富甘肅和中國的粉蝶科乃至蝴蝶種類的生物多樣性，以及后續深入開展甘肅蝴蝶研究奠定了基礎，也為蝴蝶資源的可持續利用和保護生態平衡等提供了理論依據。

1 材料和方法

1.1 研究材料

新鮮標本采集于甘肅興隆山國家級自然保護區，帶回實驗室制成干制標本。

1.2 標本采集及制作

常規網捕法，將采集的蝴蝶裝在三角紙袋中，帶回實驗室進行展翅、針插，干燥后裝盒，鑒定[1-8]。

1.3 數據分析方法[9-12]

1.3.1 多樣性分析采用以下參數 ①多樣性指數(H′)采用Shannon-Wiener公式:

H′=-Σpilnpi，pi=Ni/N

式中：pi是第i種的個體比例，Ni=第i種的個體數，N=全部物種的個體總數。

等級多樣性指數為：H′(GS) =H′(G) +H′(S)

式中：H′(G)為屬級多樣性，H′(S)為種級多樣性。

② 均勻度指數(J)采用Pielou：

J=H′/lnS

式中：J為均勻度，H′為Shannon-Wiener多樣性指數，S為物種數。

③ 優勢度指數(D)采用Berger-Parker：

D=Nmax/Nt

式中：Nmax為優勢種的種群數量，Nt為全部物種的種群數量。

④ 物種豐富度(R)采用Margalef：

R=(S-1)/lnN

式中，S為物種數，N為個體數。

1.3.2 物種相似性指標 物種相似性系數(I)用Jaccard的相似性系數：

I=c/(a+b-c)

式中：a為A林場物種數，b為B林場物種數，c為A，B兩林場共有的物種數。根據Jaccard的相似性系數原理，當I為0～0.25時，為極不相似；I為0.25～0.50時，為中等不相似；I為0.50～0.75時，為中等相似；I為0.75～1.00時，為極相似。

2 結果與分析

2.1 保護區粉蝶科昆蟲的組成

調查共采集粉蝶標本306號，經鑒定隸屬于3亞科6屬12種。其中豆粉蝶屬4種，云粉蝶屬1種，粉蝶屬3種，絹粉蝶屬1種，鉤粉蝶屬2種，小粉蝶屬1種。

可以看出，粉蝶屬和豆粉蝶屬的種類最多。粉蝶屬66號，占總標本數的21.57%，其中，粉蝶亞屬1種20號，占該屬的30.3%，菜粉蝶亞屬2種46號，占該屬的69.7%；云粉蝶屬1種28號，占總標本數的9.15%；豆粉蝶屬4種133號，占總標本數的43.46%，其中黎明豆粉蝶的數量最多，占本屬86.47%，為優勢種，其次，斑緣豆粉蝶14號，占本屬的10.51%，橙黃豆粉蝶與西梵豆粉蝶各2號，均占本屬的1.5%；鉤粉蝶屬74號，占總標本數的24.18%，其中鉤粉蝶25號，占該屬的33.78%，尖鉤粉蝶49號，占該屬的66.22%。絹粉蝶屬1種4號，占總標本數的1.31%；小粉蝶屬1種僅1號，占總標本數的0.33%，為稀有種；另外，5個林區的粉蝶數量依次為d>b>c>a>e中，其中，d的數量最多，為28.76%，e的最少，為11.44%(表1)。

2.2 保護區粉蝶科昆蟲的多樣性

興隆山國家級自然保護區粉蝶科昆蟲的多樣性指數從屬級來看，粉蝶屬最高，從大到小為粉蝶屬>鉤粉蝶屬>豆粉蝶屬>小粉蝶屬=云粉蝶屬=絹粉蝶屬(表2)。均勻度指數依次為鉤粉蝶屬>粉蝶屬>豆粉蝶屬>小粉蝶屬=云粉蝶屬=絹粉蝶屬。優勢度指數依次為粉蝶屬<鉤粉蝶屬<豆粉蝶屬<云粉蝶屬=小粉蝶屬=絹粉蝶屬。物種豐富度依次是粉蝶屬>豆粉蝶屬>鉤粉蝶屬>云粉蝶屬=小粉蝶屬=絹粉蝶屬，其中，小粉蝶屬、云粉蝶屬和絹粉蝶屬均只采集到1種，是保護區粉蝶科的稀有種類，需通過保護生態環境來保護其物種多樣性。

表2 粉蝶科的種群數量特征

Table 2 Quantity indexes of Pieridae from Xinglong Mountain national nature reserve

屬名種數個數多樣性指數H′(S)均勻度指數(J)優勢度指數(D)物種豐富度指數(R)粉蝶屬3660．738060．6718110．666670．477366絹粉蝶屬140010鉤粉蝶屬2740．63960．92270．66220．3001豆粉蝶屬41330．48890．35270．86470．6135小粉蝶屬110010云粉蝶屬1280010

2.3 不同林場粉蝶科昆蟲的多樣性

5個林場粉蝶科昆蟲的多樣性指數。林場a的屬級多樣性最高，為1.144 5，林場c的種級和總的生物多樣性最高，分別為1.701 6和2.824 4，屬級多樣性僅次于林場b，為1.122 8，林場e的屬級和總的多樣性最低，分別為0.803 1和2.176 7，林場a的種級多樣性最低，為1.326 4。均勻度指數依次為c> d>e>a>b，優勢度指數依次為cc>e>d>a(表3)。

2.4 不同林場粉蝶均有分布的特點

不同林場粉蝶科昆蟲均有分布，5個林場均分布有粉蝶2屬3種(表4)。

表3 不同林場粉蝶科昆蟲的多樣性指數

Table 3 Diversity index of Pieridae in different forestry station

生境屬數種數個體數多樣性指數H′(G)H′(S)H′(GS)均勻度指數(J)優勢度指數(D)物種豐富度指數(R)a45421．14451．32642．47090．82410．52381．0702b59811．12391．67582．79970．76270．40741．8205c48601．12281．70162．82441．05730．31671．7097d36880．99371．38342．37710．85960．50001．1167e36350．80311．37362．17670．85350．40001．4063

2.5 不同林場粉蝶分布的相似性

不同林場粉蝶科昆蟲分布的相似性系數，林場b和c的物種相似性系數為0.888 9，在0.75～1.0，為高度相似。林場d和b,，林場e和b，林場d和c，林場e和c，林場e和d的物種相似性系數都在0.50～0.75，為中等相似。其余的在0.25～0.50，為中等不相似。其中林場a和d,e的物種相似性最低，僅為0.375 0(表5)，這主要是林場之間蝴蝶種類數量差距較大造成的。其次，可能也與生境間植被組成不同及空間距離較遠有關。

表4 5個林場共有的粉蝶組成

Table 4 Composition of shared butterfly Pieridae in all 5 forestry station

屬種粉蝶屬菜粉蝶、歐洲粉蝶豆粉蝶屬黎明豆粉蝶

表5 不同林場中相同粉蝶種數(對角線上)及相似性系數(對角線下)

3 小結

甘肅興隆山國家自然保護區是甘肅中部半干旱黃土高原上的綠島，是我國西部黃土高原上具有代表性的森林生態系統，其獨特的地理位置和巨大的生態功能對貧瘠半干旱的西北地域環境起著十分重要的氣候調解和水源涵養作用，保護區自然生境優越，植物區系多樣，有喬木、灌木、草本，年降水量豐沛，孕育著豐富的動植物資源。其特殊的生境也給蝶類的生存與繁衍提供了良好的場所，蝶類的物種多樣性同時也是反映保護區環境的重要指標之一，所以需要當地相關部門加強對該生態系統的保護，杜絕人為破壞，蝶類的多樣性才會得到相應的保護，為標本補充提供資源。

另外，此次只對保護區粉蝶科昆蟲的多樣性進行了初步研究，但要準確地評價生境對保護區內蝶類分布的影響，需要進一步全面分析全部蝶類的多樣性情況，這將是下一步重點研究的內容。

致謝：此次研究的標本采集得到甘肅興隆山國家級自然保護區的領導及員工的大力支持和協助，在此謹表誠摯謝意！

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Study on butterfly family Pieridae in national nature Reserve of Xinglong Mountain in Gansu Province

ZHOU Hui-li1,2,SHANG Su-qin1,RU Yang1,ZHANG Hong-yong2

(1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem，MinistryofEducation/PrataculturalEngineeringLaboratoryofGansuProvince/Sino-U.S.CentersforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China；2.AdministrationofXinglongMountainNationalNatureReserveinGansuProvince,Lanzhou,730117，China)

The paper reports the diversity of Pieridae in National Nature Reserve of Xinglong Mountain in Gansu Province based on the specimens in five sample sites,involving Guantangou(a),Majiasi(b),Xinglongshan(c),Mapo(d),Shangzhuang(e).We collected 306 butterfly specimens and identified them belong to 12 species in 5 genera in 3 sub-family.Among these specimens,133 specimens of 4 species belong toColias,28 specimens of 1 species belong toPontia,70 specimens of 4 species belong toPieris,4 specimens of 1 species belong toAporia,74 specimens of 2 species belong toGonepteryx,and only 1 specimen of 1 species belong toLeptidea.Coliasgenus had the most species and numbers,Pierisgenus took the second place,andLeptideaandAporiagenus had only one specimen,which was considered as the rare species.We also calculated the diversity index,the specific richness,the dominance index,the evenness index of these butterflies in five sampling sites and found these indexes had significant difference among 5 sites,which indicated that the difference of habitat infulenced the biodiversity of these butterflies.

Lepidoptera;Pieridae;biodiversity;Xinglong Montain national nature reserve;Gansu Province

2016-03-11；

2016-04-12

國家自然基金(31260522)；草業生態系統教育部重點實驗室(甘肅農業大學)開放課題(CYZS-2011019)資助

周慧麗(1987-)，女，甘肅榆中人，碩士研究生。 E-mail：316433998@qq.com 尚素琴為通訊作者。

Q 968

A

1009-5500(2016)06-0045-05