滇西南地區螞蟻物種多樣性研究

郭寧妍，錢昱含，徐正會，郝永強，蔣 華，李海斌，張 寧，張 力

(西南林業大學生物多樣性保護學院/云南省森林災害預警與控制重點實驗室，云南 昆明 650224)

【研究意義】螞蟻隸屬于昆蟲綱Insecta、膜翅目Hymenoptera、蟻科Formicidae，全世界已記載17亞科、337屬、13684種[1]，是地球陸地上分布最廣、種類和數量最多的社會性昆蟲[2]。由于數量眾多，種類豐富，在生態系統中具有重要地位[3]，能夠改良土壤，分解有機質，傳播植物種子，為植物授粉[4]。因為易于采集，對環境變化敏感，常被作為關鍵類群進行研究[5]，也被作為生態系統中物種豐富度的重要指示生物[6]。云南省因自然地理壞境復雜，成為全國生物資源最豐富的省份，其螞蟻資源也不例外。【前人研究進展】近年來，中國螞蟻群落和物種多樣性的研究主要集中于云南省和西藏自治區，在云南省先后報道了滇南熱帶雨林區[4,7]、滇東南喀斯特地貌區[8]、滇東北烏蒙山區[9]、滇西北三江并流地區[10-13]的螞蟻群落和物種多樣性。【本研究切入點】滇西南地區位于橫斷山南部、青藏高原東南緣和云貴高原西南部交界地帶，是青藏高原與云貴高原的過渡地帶。常年受季風印度洋暖濕氣流影響，植被類型多樣，森林資源豐富。相較之下，滇西南地區的螞蟻群落和物種多樣性尚不清楚。【擬解決的關鍵問題】為全面揭示云南螞蟻群落和物種多樣性規律，研究了滇西南地區的螞蟻群落。

1 材料與方法

1.1 樣地設置

調查開展時間為2020年6月中旬至7月底。在滇西南地區海拔480～2220 m，從北向南依次設置永德、耿馬、滄源、西盟、瀾滄5個垂直帶，海拔每上升250 m選取植被典型的1塊50 m×50 m樣地進行調查，共調查32塊樣地，其中垂直帶中海拔最低的1塊樣地位于鎮康縣境內，各樣地自然概況見表1。受野外自然條件限制，選定樣地的海拔會有一定誤差，通常控制在50 m范圍內。

表1 滇西南地區螞蟻群落調查樣地概況

1.2 調查方法

參考前人研究，采用樣地調查法[4]進行螞蟻調查，包括樣方調查和搜索調查。樣方調查：在選定樣地內，沿對角線選定5個1 m×1 m樣方，樣方間距10 m，分別調查樣方內的地表樣、土壤樣、樹冠樣的螞蟻，采集標本并書寫標簽。搜索調查：樣方調查結束后，在樣地內進行搜索調查，調查植物上、朽木內、朽木下、地被物內、地表、石頭下、土壤內各種微生境內覓食和筑巢的螞蟻，采集標本并書寫標簽。

1.3 標本制作與鑒定方法

依據“同種同巢、同種形態相同”原則將野外采集到的螞蟻標本進行歸類、編號。將每號標本中9頭以內的個體制作成三角紙干制標本，用于分類鑒定，其余個體制作成浸漬標本。制作螞蟻標本時，用4號昆蟲針插上1～3枚3 mm×10 mm黑色三角紙，蘸取中性樹膠，粘住螞蟻中、后足基節間胸部腹面，當三角紙尖指向昆蟲針左側時，使螞蟻標本頭部向前，背面向上，身體水平，打印采集標簽并插于標本之下。依據主要分類學著作[4,14-18]，采用形態分類方法對螞蟻標本逐一進行鑒定，盡可能鑒定到種。

1.4 群落結構分析方法

本研究以各類螞蟻物種數占群落物種總數的比例來揭示群落結構特征，采用常規劃分標準列為5個類型，個體數目用S表示，個體數目與物種總數的百分比用β表示，即類型A為β≥10%的優勢種；類型B為10%>β≥5.0%的常見種；類型C為5.0%>β≥1.0%的較常見種；類型D為1.0%>β≥0.1%的較稀有種；類型E為β<0.1%的稀有種[9]。

1.5 多樣性指標測定方法

采用 6 項主要指標測定物種多樣性：物種數目、個體密度、Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou均勻度指數、Simpson優勢度指數、Jaccard相似性系數[4,19]。

2 結果與分析

2.1 螞蟻群落的結構分析

在滇西南地區5個垂直帶觀察到螞蟻102057頭，經鑒定隸屬于10亞科、65屬、188種，其中包括26個待定種。優勢物種有緬甸尼蘭蟻[Nylanderiabirmana(Forel)]和寬結大頭蟻(PheidolenodaSmith)，常見物種有西氏擬毛蟻(PseudolasiussilvestriiWheeler)、普通大頭蟻(PheidolevulgarisEguchi)和長足捷蟻(AnoplolepisgracilipesSmith)；四刺冠胸蟻[Lophomyrmexquadrispinosus(Jerdon)]、大阪舉腹蟻(CrematogasterosakensisForel)等9種為較常見物種；黃足尼蘭蟻[Nylanderiaflavipes(Smith)]、全異重頭蟻[Carebaradiversa(Jerdon)]等54種為較稀有物種；皮氏盲蟻(AenictuspierceiWheeler & Chapman)、舒爾盤腹蟻[Aphaenogasterschurri(Forel)]等120種為稀有物種(表2)。

表2 滇西南地區螞蟻群落結構

2.2 螞蟻群落的多樣性指標分析

2.2.1 物種數目 從表3看出，5個垂直帶螞蟻群落的物種豐富度從高到低的順序為西盟垂直帶(107種)>滄源垂直帶(104種)>瀾滄垂直帶(103種)>永德垂直帶(92種)>耿馬垂直帶(87種)。各樣地螞蟻群落物種數3～55種，平均28.6種，其中西盟垂直帶1980 m中山常綠闊葉林物種最貧乏(3種)，西盟垂直帶1240 m針闊人工林物種最豐富(55種)。各垂直帶物種數目總體隨海拔升高而降低，主要受氣溫制約，但是垂直帶之間表現不盡相同。永德、滄源、西蒙垂直帶的最大值出現在中下部或中部，表現出中域效應現象[20]；耿馬垂直帶出現2個峰值，表現出多域效應現象[21]；瀾滄垂直帶物種數目隨海拔升高而降低，呈現底域效應現象[22]。

2.2.2 個體密度 滇西南地區5個垂直帶螞蟻群落的個體密度平均值順序為西盟垂直帶(913.2頭·m-2)>瀾滄垂直帶(759.4頭·m-2)>永德垂直帶(518.6頭·m-2)>耿馬垂直帶(457.7頭·m-2)>滄源垂直帶(423.0頭·m-2)；各樣地螞蟻群落個體密度4.0-4089.4 頭·m-2，平均594.6頭·m-2，其中瀾滄垂直帶海拔1940 m中山常綠闊葉林個體密度最小(4.0頭·m-2)，西盟垂直帶海拔1740 m思茅松(Pinuskesiyavar.langbianensis)林個體密度最大(4089.4頭·m-2)。各垂直帶螞蟻群落的個體密度總體隨海拔升高而降低，主要受氣溫制約，但是各垂直帶的表現不同。每個垂直帶的個體密度最大值出現在中下部、中部或中上部，表現出中域效應現象；永德垂直帶只有1個峰值，其余4個垂直帶出現了2～3個峰值，同時表現出多域效應現象(表3)。

表3 滇西南地區螞蟻群落主要指標

2.2.3 多樣性指數 滇西南地區螞蟻群落的多樣性指數為3.3178，5個垂直帶的多樣性指數順序為永德垂直帶(2.9822)>滄源垂直帶(2.9599)>耿馬垂直帶(2.4144)>瀾滄垂直帶(2.1316)>西盟垂直帶(1.6730)；各樣地多樣性指數0.2619～2.6397，平均1.6870，其中西盟垂直帶海拔1740 m思茅松林多樣性指數最低(0.2619)，西盟垂直帶海拔960 m山地雨林多樣性指數最高(2.6397)。各垂直帶多樣性指數總體隨海拔升高而降低，主要受氣溫制約，每個垂直帶的表現不盡相同。瀾滄垂直帶的最大值出現在底部，總體表現出多域效應現象，其余4個垂直帶的最大值出現在中下部、中部或中上部，整體表現出中域效應現象。同時每個垂直帶均出現2～4個峰值，又表現出多域效應現象(表3)。

2.2.4 均勻度指數 滇西南地區螞蟻群落的均勻度指數0.6336，5個垂直帶的均勻度指數順序為永德垂直帶(0.6595)>滄源垂直帶(0.6373)>耿馬垂直帶(0.5400)>瀾滄垂直帶(0.4599)>西盟垂直帶(0.3580)；各樣地均勻度指數0.0924～0.7766，平均0.5283，其中西盟垂直帶海拔1740 m思茅松林的均勻度指數最低(0.0924)，瀾滄垂直帶海拔1940 m中山常綠闊葉林的均勻度指數最高(0.7766)。各垂直帶均勻度指數隨海拔升高缺乏規律，最大值出現在上部、中上部或中下部，總體呈現中域效應現象，可能與森林結構有關，受干擾較少的樣地中均勻度指數較高。同時每個垂直帶的均勻度指數出現2～4峰值，表現出多域效應現象，或與森林結構和微生境條件有關(表3)。

2.2.5 優勢度指數 滇西南地區螞蟻群落的優勢度指數0.0751，5個垂直帶的優勢度指數順序為西盟垂直帶(0.4740)>瀾滄垂直帶(0.2704)>耿馬垂直帶(0.1914)>滄源垂直帶(0.0950)>永德垂直帶(0.0869)；各樣地螞蟻群落優勢度指數為0.1033～0.9143，平均0.3310，其中西盟垂直帶海拔960 m山地雨林的優勢度指數最低(0.1033)，西盟垂直帶海拔1740 m思茅松林的優勢度指數最高(0.9143)。各垂直帶優勢度指數隨海拔升高缺乏規律，但是表現出與均勻度指數大致相反的特點，均勻度指數較高的樣地，優勢度指數較高，反之亦然。每個垂直帶均出現2～3峰值，表現出多域效應現象，與樣地的森林結構和微生境條件有關(表3)。

2.3 螞蟻群落相似性分析

滇西南地區各垂直帶螞蟻群落間相似性系數0.4113～0.4806，處于中等不相似水平；平均值0.4503，顯示中等不相似水平，其中耿馬垂直帶與滄源垂直帶螞蟻群落間相似性最大(0.4806)，永德垂直帶與西盟垂直帶螞蟻群落間相似性最小(0.4113)。從表中數據看出，空間距離相近的垂直帶螞蟻群落間相似性較大，反之亦然，比如耿馬垂直帶與滄源垂直帶(0.4806)，而永德垂直帶與西盟垂直帶之間相似性最小(0.4113,表4)。

表4 滇西南地區各垂直帶螞蟻群落間相似性系數(q)

3 討 論

在滇西南地區5個垂直帶觀察到螞蟻102057頭，隸屬于螞蟻10亞科、65屬、188種，物種豐富度顯著低于西雙版納熱帶雨林地區(9亞科、76屬、286種)[4]，明顯低于滇東南地區(7亞科、57屬、202種)[8]，與南滾河自然保護區(11亞科、57屬、188種)[7]相等，但是高于滇東北地區(6亞科、41屬、120種)[9]和高黎貢山自然保護區(8亞科、50屬、166種)[22]，顯著高于滇西北怒山西坡(6亞科、29屬、87種)[12]和云嶺東坡(4亞科、24屬、73種)[11]。地處熱帶北緣的西雙版納熱帶雨林區擁有極高的螞蟻豐富度，滇東南喀斯特地貌區也棲息著豐富的螞蟻群落；相比之下，地理位置偏北的滇東北地區、高黎貢山自然保護區、怒山西坡和云嶺東坡由于氣溫相對較低，螞蟻物種豐富度較低。與地理位置接近的南滾河自然保護區相比，亞科數目相近，物種數相等，但是屬的豐富度更高，可見地理范圍更寬的滇西南地區比地理范圍較小的南滾河自然保護區棲息著更豐富的屬級階元。所以，除了自然保護區，其他森林生境對生物多樣性保護也很重要。

緬甸尼蘭蟻和寬結大頭蟻是滇西南地區螞蟻群落中的優勢種，其中緬甸尼蘭蟻在群落中比重最大，占比19.41%，該種螞蟻與其它螞蟻物種相比，對環境的適應性更強。在這5個垂直帶上，瀾滄垂直帶的螞蟻物種數目隨海拔升高而降低并表現出底域效應現象[22]，已知海拔的升高，氣溫會逐漸下降，說明氣溫是主導螞蟻物種數目的因素之一。各垂直帶螞蟻群落的物種數目、個體密度、多樣性指數和均勻度指數總體表現出中域效應現象[20]，即最大值出現在垂直帶中下部、中部或中上部，而不是底部，表明垂直帶下部通常為人居環境，天然植被通常已經被改造成次生林、森林片段或人工林[23]，人類干擾很大程度上改變了地表結構和土壤螞蟻群落[24,25]，原本最豐富的螞蟻多樣性部分因人類干擾而降低，究其原因是在干熱河谷環境下，河谷底部熱量充足而降雨不足，濕度降低導致螞蟻多樣性相應降低。在上述指標總體呈現中域效應前提下，隨著海拔升高出現了2個以上峰值，即多域效應現象[21]，顯然在山地環境下不同的環境因子或直接影響螞蟻的生長發育、棲息繁衍[26]，相應的螞蟻群落不盡相同，出現了螞蟻物種的聚集群。此外，在垂直帶上取樣有時受到坡向、坡度、森林受干擾程度等因素影響，獲取的相關數據出現了一定程度的偏差。需要在不同垂直帶上取樣以修正這樣的偏差。

4 結 論

滇西南地區5個垂直帶共記錄螞蟻10亞科、65屬、188種，緬甸尼蘭蟻和寬結大頭蟻為優勢種。各樣地螞蟻群落主要指標為物種數目3～55種(平均28.6種)，個體密度4.0～4089.4頭·m-2(平均594.6頭·m-2)，多樣性指數0.2619～2.6397(平均1.6870)，均勻度指數0.0924～0.7766(平均0.5283)，優勢度指數0.1033～0.9143，平均(0.3310)；5個垂直帶物種豐富度依次為西盟垂直帶(107種)>滄源垂直帶(104種)>瀾滄垂直帶(103種)>永德鎮康垂直帶(92種)>耿馬垂直帶(87種)。

從群落間相似性系數來看，5個垂直帶螞蟻群落間相似性系數在0.4113～0.4806，處于中等不相似水平；平均值0.4503，顯示中等不相似水平。滇西南5個垂直帶間螞蟻群落差異明顯，不同垂直帶上棲息的螞蟻群落不盡相同，具有不同保護價值。隨著海拔升高，螞蟻群落物種數目、個體密度、多樣性指數和均勻度指數總體出現中域效應現象，主要原因是垂直帶下部植被受人類改變及干熱河谷效應影響；螞蟻群落主要指標同時出現多域效應現象，原因是不同植被類型中存在不同物種的聚集群及不同海拔小生境存在差異。滇西南地區5個垂直帶螞蟻群落差異明顯，在生物多樣性保護中具有不同的參考價值。