廊坊地區陸棲蚯蚓優勢種形態多樣性分析

張玉峰， 劉瑩瑩， 申磊， 張一， 畢艷孟， 張一名， 趙琪

(1. 廊坊師范學院生命科學學院，河北廊坊065000； 2. 中國農業大學資源與環境學院，北京100193)

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廊坊地區陸棲蚯蚓優勢種形態多樣性分析

張玉峰1*， 劉瑩瑩1， 申磊1， 張一2， 畢艷孟2， 張一名1， 趙琪1

(1. 廊坊師范學院生命科學學院，河北廊坊065000； 2. 中國農業大學資源與環境學院，北京100193)

2014年6—10月，對廊坊地區陸棲蚯蚓物種多樣性進行調查，共記錄蚯蚓3科6屬9種，其中，優勢種3種，即天錫杜拉蚓Drawidagisti、日本杜拉蚓D.japonica和梯形流蚓Aporrectodeatrapezoides。本文通過觀察3種優勢種個體的形態結構，以體長、體寬、體節數等外部特征為主要量化指標，綜合分析并比較了個體間的形態多樣性，結果顯示，天錫杜拉蚓55條，體節數為51～207，體長為59.80 mm±19.15 mm，體寬為4.30 mm±1.21 mm；日本杜拉蚓78條，體節數為54～174，體長為42.00 mm±10.90 mm，體寬為3.00 mm±0.69 mm；梯形流蚓37條，體節數為67～191，體長為63.40 mm±20.72 mm，體寬為4.50 mm±0.92 mm。3個優勢種的體長與體寬呈顯著正相關，體長與體節數之間存在極顯著回歸關系。3種蚯蚓體長的聚類分析符合種屬差異，而天錫杜拉蚓較粗，日本杜拉蚓與梯形流蚓的體寬較為接近。

廊坊地區；陸棲蚯蚓；優勢種；形態多樣性

蚯蚓是土壤生態系統主要動物類群之一，具有重要的生態學與環境指示功能，能夠促進植物根系營養成分吸收，改善土壤結構等(丁亦男，王帥，2010)。蚯蚓隸屬于環節動物門Annelida寡毛綱Oligochaeta后孔寡毛目Opisthopora，是一種重要的大型土壤動物。截止到2011年，我國共記錄陸棲蚯蚓303種，隸屬9科31屬(徐芹，肖能文，2011)。

近年來，蚯蚓分類學研究主要側重于通過形態學或輔以分子生物學方法對研究地區的蚯蚓物種多樣性進行系統調查與分析，總結出該地區最新的蚯蚓名錄和新種的詳細記錄與描述，如：王海軍(2005)利用形態學方法對采集于湖北、貴州和廣東等部分地區的蚯蚓樣本進行物種鑒定，共記錄6個新種，更新了研究地區的蚯蚓物種名錄。同時，應用對應因子分析(FAC)綜合分析文獻數據，初步闡明我國環毛類蚯蚓的系統演化關系。孫靜(2009)通過對2006年在海南地區采集的大量蚯蚓樣本進行形態學鑒定，發現蚯蚓新種10種，同時將數值分類學原理成功應用到蚯蚓分類學。孫倩(2010)對在膠東與遼東地區采集的蚯蚓樣本進行鑒定，編制了最新的蚯蚓物種多樣性名錄。Blakemore(2013)通過調查蒙古地區陸棲蚯蚓多樣性，共記錄到諾登愛勝蚓Eisenianordenskioldi的2個新亞種，分別是E.nordenskioldimongol和E.nordenskioldiononssp. n.，并對其進行了詳細的形態學描述與DNA條形碼分析。

然而，鮮有利用形態學方法鑒定并分析蚯蚓優勢物種的相關研究，尤其是河北地區的相關研究目前還未見詳細報道，故本文對河北廊坊地區蚯蚓優勢種形態多樣性進行了初步分析。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

河北廊坊地區位于華北平原北部，屬大陸性季風氣候，年平均降雨量540 mm，年平均氣溫11.5 ℃，土壤類型為潮壤土(杜希勛，吳志剛，1986)(表1)。

1.2 蚯蚓個體采集與處理

本次調查在每種生境類型中隨機選取3個樣方，每個樣方面積50 cm×50 cm，土層深度為0～15 cm。蚯蚓分布生境主要包括次生林地、菜園、農田、潮濕的草垛和枯枝落葉層等。挖掘法采集蚯蚓個體。野外采集到的蚯蚓置于潮濕土壤帶回實驗室，在采集當日用70%酒精處死，以95%酒精或無水乙醇保存，全部個體現保存于廊坊師范學院生命科學學院浸制動物標本室。

1.3 形態學鑒定與分析

利用游標卡尺測量蚯蚓個體的體長、體寬，體視顯微鏡觀察其他外部特征(體節數、體色、背孔始位、環帶形狀及所占體節數、雌孔、雄孔、受精囊孔位置與數目)和內部解剖特征(受精囊形狀、大小與數量等)，依據《中國陸棲蚯蚓》(徐芹，肖能文，2011)介紹的蚯蚓形態學特征為鑒定標準。對蚯蚓優勢種不同采集群體的形態結構(體長、體寬、體節數)進行比較，量化形態多樣性指標。

1.4 數據分析

運用Statistic 8.0和Excel 2007進行聚類、相關性和方差分析。

2 結果

2.1 優勢種形態結構

本次調查共記錄蚯蚓3科6屬9種(附錄)，其中優勢種為天錫杜拉蚓Drawidagisti(n=55)，日本杜拉蚓D.japonica(n=78)，梯形流蚓Aporrectodeatrapezoides(n=37)。

天錫杜拉蚓 隸屬鏈胃蚓科Moniligastridae杜拉蚓屬Drawida。口前葉為前葉式。背孔自2/3節間始。環帶位于Ⅹ～節；雄孔1對，位于10/11節間，陰莖高而尖，尖端朝向體前；雌孔1對，位于11/12腹面節間，較雄孔不明顯。受精囊孔1對，位于7/8腹面節間溝。受精囊1對，導管在7/8隔膜后多圈盤繞。身體暗褐色或灰色，環帶灰白(95%酒精浸泡)。

日本杜拉蚓 隸屬鏈胃蚓科杜拉蚓屬。無背孔?？谇叭~為前葉式。環帶位于Ⅹ～節，雄孔1對，位于第10節腹面后緣。砂囊2～3個，位于Ⅶ～ⅥⅩ節。受精囊較天錫杜拉蚓小而圓，位于7/8隔膜后方。身體灰褐色，環帶白色(95%酒精浸泡)。

梯形流蚓 隸屬正蚓科Lumbricidae流蚓屬Aporrectodea。口前葉為上葉式。背孔自12/13節間始。環帶位于ⅩⅩⅦ～ⅩⅩⅩⅣ節。性隆脊位于ⅩⅩⅪ～ⅩⅩⅩⅢ節。雄孔位于第15節腹面。受精囊孔2對，位于9/10與10/11腹面節間。身體后部背腹扁平。身體紅褐色，頭部偏暗(95%酒精浸泡)。

2.2 形態多樣性

經統計分析，研究數據符合正態分布。天錫杜拉蚓的體節數為51～207，體長為59.80 mm±19.15 mm，體寬為4.30 mm±1.21 mm；日本杜拉蚓體節數為54～174，體長為42.00 mm±10.90 mm，體寬為3.00 mm±0.69 mm；梯形流蚓體節數為67～191，體長為63.40 mm±20.72 mm，體寬為4.50 mm±0.92 mm(表2)。

3個優勢種的個體體長與體寬之間的顯著正相關反映了蚯蚓外部結構的發育特點，即體長隨體寬的增大而增加(圖1～圖3)，體長與體節數之間極顯著的回歸關系亦表明體長隨體節數的增加而增長(圖4～圖6)。

3種蚯蚓的體長聚類分析符合種屬差異，即同屬的天錫杜拉蚓與日本杜拉蚓身體長度較正蚓科的梯形流蚓更為相似(圖8)，然而天錫杜拉蚓較粗，日本杜拉蚓與梯形流蚓的體寬較為接近(圖7)。

表1 廊坊地區陸棲蚯蚓采集點地理信息

表2 廊坊地區陸棲蚯蚓外部特征統計值

圖1 天錫杜拉蚓體長與體寬的相關性(n=55)

圖2 日本杜拉蚓體長與體寬的相關性(n=78)

圖3 梯形流蚓體長與體寬的相關性(n=37)

圖4 天錫杜拉蚓體長與體節數的相關性(n=55)

圖5 日本杜拉蚓體長與體節數的相關性(n=78)

圖6 梯形流蚓體長與體節數的相關性(n=37)

圖7 3種蚯蚓體寬的聚類分析(歐式距離)

圖8 3種蚯蚓體節數的聚類分析(歐式距離)

3 討論

徐芹和肖能文(2011)指出，蚯蚓個體的背孔始位、環帶形狀及所占體節數、雌孔、雄孔、受精囊孔位置與數目、受精囊形狀、大小與數量等是蚯蚓物種分類的基本特征，即同一種蚯蚓的上述結構相同或相似，沒有顯著差異。而蚯蚓的體長、體寬和體節數在不同的蚯蚓物種或同一物種的不同地理群體可能變化較大。故本研究選取上述3個指標以量化河北廊坊地區陸棲蚯蚓優勢種的形態多樣性。一般來說，蚯蚓的體寬并不和體長成正比。但本研究的3種蚯蚓個體體長與體寬存在一定的正比關系，并且回歸關系顯著(P<0.05)。其中以天錫杜拉蚓體長與體寬的擬合度最高(R2=0.671)，日本杜拉蚓的擬合度最低(R2=0.335)，表明天錫杜拉蚓體長與體寬的相關性最高，而日本杜拉蚓的相關度最低。而天錫杜拉蚓的體寬較大，未與同屬的日本杜拉蚓聚在一起的原因可能與其在土壤環境中的生態型有關(張衛信等，2007)。同時，鑒于文獻記錄資料相對有限，并且記錄的蚯蚓種類較少、形態分類特征不完善、分布范圍較窄，未涉及本研究地區的細致比較也可能是結論出現差異的原因。天錫杜拉蚓、日本杜拉蚓與梯形流蚓個體的體長與體節數之間的擬合度均較高(R2>0.85)，并且呈極顯著正相關(P<0.01)，這一結論與文獻記錄結果(徐芹，肖能文，2011)相一致，并且反映了環節動物身體的長度隨體節數的增多而變大的基本發育規律。此外，3種蚯蚓在不同采集點的樣本數量均存在差異，故其體長與體寬的回歸曲線擬合度(R2)也不盡相同。在未來的研究中應注意進一步拓展采集區域，擴大樣本數量。

我國的蚯蚓分類學研究，如王海軍(2005)、孫靜(2009)和孫倩(2010)均側重于通過個體的形態結構特征完成陸棲蚯蚓的物種鑒定，進而更新研究地區的蚯蚓新物種或新記錄物種的地理分布名錄。而本次研究首次在系統調查廊坊地區蚯蚓物種多樣性的基礎之上，重點分析了該地區的優勢物種個體之間形態多樣性，探討其外部表觀結構差異的顯著性。Donnelly等(2014)結合形態學、生物統計學及DNA條形碼等方法分析并比較了廣布于歐洲地區的紅正蚓Lumbricusrubellus的形態結構差異與地理群體間高度的遺傳多樣性。盡管該項研究的研究區域、研究對象與研究方法和本次研究均有所不同，但是其形態學數據及其分析方法為本研究的順利開展具有重要的指導意義。此外，本文填補了河北廊坊地區大型土壤動物研究的空白，并為該地區陸棲蚯蚓生態學的深入研究提供了基礎數據。

丁亦男, 王帥. 2010. 蚯蚓在土壤生態系統中的重要作用研究[J]. 現代農業科技, 16: 281-282.

杜希勛, 吳志剛. 1986. 廊坊地區地圖集[M]. 廊坊: 河北省廊坊地區地名委員會.

孫靜. 2009. 中國海南島陸棲寡毛類分類學研究[D]. 烏魯木齊: 新疆農業大學.

孫倩. 2010. 我國東北部半島蚯蚓生物多樣性與赤子愛勝蚓分子系統地理學研究[D]. 北京: 中國農業大學.

王海軍. 2005. 中國環毛類蚯蚓分類學和系統發育研究[D]. 上海: 上海交通大學.

徐芹, 肖能文. 2011. 中國陸棲蚯蚓[M]. 北京: 中國農業出版社: 42-256.

張衛信, 陳迪馬, 趙燦燦. 2007. 蚯蚓在生態系統中的作用[J]. 生物多樣性, 15(2): 142-153.

Blakemore RJ. 2013. Earthworms newly from Mongolia (Oligochaeta, Lumbricidae,Eisenia)[J]. ZooKeys, 285: 1-21.

Donnelly RK, Harper GL, Morgan JA,etal. 2014. Mitochondrial DNA and morphological variation in the sentinel earthworm speciesLumbricusrubellus[J]. European Journal of Soil Biology, 64: 23-29.

Preliminary Analysis on Morphological Diversity of Terrestrial Earthworm Dominant Species in Langfang Region

ZHANG Yufeng1*, LIU Yingying1, SHEN Lei1, ZHANG Yi2, BI Yanmeng2, ZHANG Yiming1, ZHAO Qi1

(1. College of Life Sciences, Langfang Teachers University, Langfang, Hebei Province 065000, China;2. College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China)

Species diversity of terrestrial earthworm in Langfang region (Hebei province, China) was investigated from June to October, 2014. A total of nine species belonging to six genera, three families were recorded. Three dominant species includingDrawidagisti,D.japonica, andAporrectodeatrapezoideswere identified. Morphological diversity was analyzed and compared according to the morphological structure indices such as length, width and segment number. The results showed that the segment number ofD.gistiwas ranged from 51 to 207, and the mean length of 55 individuals was 59.80 mm±19.15 mm, the mean width was 4.30 mm±1.21 mm; the segment number ofD.japonicawas ranged from 54 to 174, and the mean length of 78 individuals was 42.00 mm±10.90 mm, the mean width was 3.00 mm±0.69 mm; the segment number ofA.trapezoideswas ranged from 67 to 191, and the mean length of 37 individuals was 63.40 mm±20.72 mm, the mean width was 4.50 mm±0.92 mm.Significantly positive correlation was found between the length and width of the dominant species (P<0.05), and between the length and segment number (P<0.01). Additionally, the result of cluster analysis of the individual length was conformed to the law of species-genus difference, but the width ofD.gistiwas larger thanD.japonicaandA.trapezoides.

Langfang region; terrestrial earthworm; dominant species; morphological diversity

附錄 廊坊地區陸棲蚯蚓名錄

10.11984/j.issn.1000-7083.20150193

2015-05-28 接受日期：2015-09-14 基金項目：河北省自然科學基金項目(C2015408038); 河北省教育廳青年基金項目(QN2014055); 河北省大學生創新訓練項目; 廊坊師范學院博士基金項目(LSBS201305)

張玉峰(1982—)， 男, 生態學博士, 講師

*通信作者Corresponding author， E-mail:805758301@qq.com

Q959.19

A

1000-7083(2016)01-0118-05