基于G-F指數的廣西鳥類多樣性分析

汪國海　董佩佩　韋麗娟　黃秋嬋　覃彩云　楊紅蘭

摘要 通過文獻收集法收集目前已發表的關于廣西自然保護區鳥類多樣性的文獻，然后通過G-F指數分析各保護區鳥類組成和多樣性差異，同時以弄崗國家級自然保護區為中心分析不同保護區鳥類組成的相似性，探討保護區的距離和面積對鳥類相似性的影響。該研究共收集10個保護區的鳥類文獻，研究發現不同自然保護區的物種數、單目科數、單科屬數、F指數、G指數和G-F指數均存在極顯著差異（P<0.001），其中大明山國家級自然保護區和木論國家級自然保護區的G-F指數較高，均為0.86。邦亮國家級自然保護區與弄崗自然保護區的相似性系數最高（0.89），木論國家級自然保護區與弄崗自然保護區的相似性系數最低（0.30）。各保護區鳥類的相同物種數與相似性系數呈極顯著正相關（r=0.865，P=0.003），但與到弄崗自然保護區的距離（r=-0.059，P=0.881）和面積（r=-0.400，P=0.981）不存在顯著相關，說明鳥類相似性系數僅受各保護區鳥類相同物種數的影響。聚類分析結果表明，10個保護區鳥類的G-F指數可被分為3類。

關鍵詞 廣西；自然保護區；鳥類多樣性；G-F指數

中圖分類號 Q 958文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2023）15-0085-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.15.020

Analysis of Bird Diversity in Guangxi Based on G-F Index

WANG Guo-hai1，DONG Pei-pei1，WEI Li-juan2 et al

（1.College of Chemistry and Bioengineering，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo，Guangxi 532200;2.College of Mathematics，Physics and Electronic Information Engineering，Guangxi Normal University for Nationalities，Chongzuo，Guangxi 532200）

Abstract The published literature on the bird diversity in Guangxi Nature Reserve were collected by literature collection method ，and the differences of bird composition and diversity among different nature reserves were analyzed based on G-F index.Taking Nonggang National Nature Reserve as the center，the similarity of bird composition in different nature reserves were analyzed，and the influences of the distance and area of the nature reserves on the bird similarity were discussed.The literature of the birds in 10 nature reserves were collected，it was found that there were significant differences in the number of species，the number of families each order，the number of genera each family，F index，G index and G-F index among different nature reserves （P<0.001）.G-F index in Damingshan National Nature Reserve and Mulun National Nature Reserve were higher （0.86）.The similarity index between Bangliang National Nature Reserve and Nonggang Nature Reserve was the highest （0.89） ，and the similarity index between Mulun National Nature Reserve and Nonggang Nature Reserve was the lowest （0.30）.The number of the same species of the birds in each nature reserve had a significant positive correlation with the similarity index（r=0.865，P=0.003），and it had no significant correlation with the distance from Nonggang Nature Reserve （r=-0.059，P=0.881） and the area （r=-0.400，P=0.981），indicating that the similarity index of birds was only affected by the number of the same bird species in each nature reserve.The results of cluster analysis showed that G-F index of the birds in the 10 nature reserves were divided into three categories.

Key words Guangxi;Nature reserves;Bird diversity;G-F index

生物多樣性對于維持生態系統平衡與穩定具有不可估量的價值，是人類賴以生存和持續發展的物質基礎，而且也是衡量某一區域內物種資源豐富度的客觀指標［1-2］。鳥類作為生態系統重要的組成成分，其物種多樣性不僅能反映鳥類棲息環境質量的狀況，而且其結果對后期鳥類保護措施的制定具有重要的意義［3］。目前對于鳥類多樣性的衡量大多是基于物種數量進行量化，但由于鳥類較強的遷徙能力致使同一種群或不同種群的數量存在一定的時空差異，從而可能會低估當地的物種多樣性［4］。G-F指數是基于生物普查物種數目，從科、屬水平上計算物種多樣性的標準化指標，其結果比基于個體數目計算所得的物種多樣性指數更加穩定，可以反映出長時間內物種的多樣性，便于不同地區間生物多樣性的比較［5-6］。目前G-F指數被廣泛應用于鳥類多樣性的研究中［7-9］，如趙俊松等［9］研究發現大山包保護區鳥類多樣性表現出科間多樣性較高、屬間多樣性較低的特征。

廣西位于我國的南部，復雜多樣化的生境非常適合鳥類的棲息和繁殖。根據最新的調查結果，廣西共分布23目92科744種鳥類［10］。近年來許多學者已對廣西各自然保護區內的鳥類組成和多樣性進行了調查［11-12］，但目前還未有人采用G-F指數對該地區的鳥類多樣性進行分析。筆者采用文獻收集法對目前已發表的關于廣西自然保護區鳥類多樣性的文獻進行整理和歸類，對各保護區鳥類的G-F指數差異和鳥類相似性進行分析，旨在為后期開展鳥類物種多樣性的保護與管理提供相關的理論和數據參考。

1 研究區概況及方法

1.1 研究區概況

廣西壯族自治區位于我國南部（20°54′～26°24′N，104°28′～112°04′E），南臨北部灣，西南與越南接壤，與廣東、湖南、貴州和云南四省相連，陸地總面積為23.67 ×103 km2。該地區屬于亞熱帶和熱帶季風氣候區，年均氣溫17.2～23.8 ℃，年降水量871.7～2 554.6 mm，年日照時數1 200.4～2 160.7 h，年均相對濕度75%～83%［13］。研究區內地形復雜，分布有喀斯特地貌、山地丘陵盆地、沖積平原和海域等多種地貌，復雜多樣的生境條件為鳥類［如黑頸長尾雉（Syrmaticus humiae）、弄崗穗鹛（Stachyris nonggangensis）、白冠長尾雉（Syrmaticus reevesii）和冠斑犀鳥（Anthracoceros coronatus）等多種珍稀瀕危物種］提供了良好的棲息和覓食場所。此外，廣西位于東亞—澳大利西亞全球鳥類遷徙路線上，每年都有大量的候鳥經過廣西北上繁殖或南下越冬，從而提高了當地鳥類多樣性。

1.2 研究方法

采用文獻收集法查閱公開發表的廣西鳥類多樣性調查文獻，同時結合G-F指數，該研究僅收集采用樣線法調查且含有具體物種名錄的文獻。共收集到大明山國家級自然保護區［11］、邦亮國家級自然保護區［12］、貓兒山國家級自然保護區［14］、弄崗國家級自然保護區［15］、花坪國家級自然保護區［16］、北侖河口國家級自然保護區［17］、十萬大山國家級自然保護區［18］、王崗山省級自然保護區［19］、木論國家級自然保護區［20］和山口紅樹林國家級自然保護區［21］ 10個保護區的鳥類文獻。

參照《中國鳥類分類與分布名錄》（第3版）［22］對各保護區的鳥類科、屬進行整理和歸類。然后，通過計算不同自然保護區鳥類科的多樣性（DF）、屬的多樣性（DG）和G-F指數來比較不同保護區鳥類在科和屬水平上的分化程度。

式中：DFk表示在某一特定的科（k）的F指數;Pi=Ski/Sk，Sk表示鳥類名錄中所記錄的某科（k）中的物種數量，Ski表示鳥類名錄中某科（k）中某個屬（i）中的物種數量；n表示鳥類名錄中某科（k）的物種中所包含的屬數量；m表示鳥類名錄中所記錄的科數量。

式中：DG為鳥類種群中屬的G指數;qj=Sj/S;S表示名錄中的鳥類物種數，Sj表示某屬（j）中的物種數;P表示鳥類名錄中總的屬數。

（3）G-F指數：

DG-F=1-DG/DF

如果該物種僅有1個物種或者這個物種中的科都是單科（DF=0）時，則該地區的G-F指數為0［23］。

為了比較各保護區鳥類組成的相似性，以弄崗國家級自然保護區為中心，計算出各保護區內鳥類的相似性系數，具體計算公式如下：

C=2J/（a+b）

式中：C表示相似性系數；a、b分別表示2個地區鳥類的種數;J表示2個地區共有鳥類的種數［15］。

1.3 數據處理

采用單樣本t檢驗對不同自然保護區鳥類的種數、科數、屬數、F指數、G指數和G-F指數進行差異顯著性分析；對10個自然保護區鳥類的相同物種數、單目科數、單科屬數以及各保護區到弄崗自然保護區的距離、面積進行相關性分析，所有數據均使用SPSS 20.0統計軟件進行統計分析。

2 結果與分析

10個自然保護區共發現1 933種鳥類，包括白鷴（Lophura nycthemera）、褐翅鴉鵑（Centropus sinensis）、領角鸮（O.lettia erythrocampe）、仙八色鶇（Pitta nympha）和紅腹錦雞（Chrysolophus pictus）等多種瀕危鳥類。不同自然保護區的鳥類物種數、單目科數、單科屬數、G指數、F指數和G-F指數都存在極顯著差異 （P<0.001）。邦亮國家級自然保護區、大明山國家級自然保護區、木論國家級自然保護區、貓兒山國家級自然保護區和弄崗國家級自然保護區的F指數和G指數均較高，G-F指數也大致接近（表1），說明這些保護區的鳥類在科和屬上的種類和數量分布相似。10個保護區的F指數都在4.00以上，但G指數遠遠高于F指數（表1），表明各保護區鳥類在屬水平上的多樣性更加豐富。

不同自然保護區的鳥類相似性系數也存在極顯著差異（t=8.009，df=8，P<0.001），其中邦亮國家級自然保護區與弄崗國家級自然保護區的鳥類相似性系數最高，為0.89（表2）;木論自然保護區與弄崗自然保護區間鳥類的相似性系數最低（0.30），說明二者的相同物種數較少（表2）。不同保護區鳥類的相似性系數與單目科數（r=-0.036，P=0.928）、相同物種數與面積（r=-0.400，P=0.981）呈負相關關系；不同保護區的鳥類相似性系數與單科屬數存在正相關（r=0.301，P=0.432），相同物種數與各保護區到弄崗自然保護區的距離（r=-0.059，P=0.881）存在負相關，但均未達到顯著水平；不同保護區的相同物種數與相似性系數存在極顯著正相關（r=0.865，P=0.003），這表明各自然保護區與弄崗自然保護區鳥類的相同物種數不受距離和面積的影響。

聚類分析結果表明，當橫軸參數選擇5時，10個保護區的G-F指數可被分為3類（圖1）。

3 討論

G-F指數是基于生物普查物種數目來反映動物在科和屬上的分化程度，能有效避免因個體數量變化而導致的物種多樣性影響［23］。該研究10個保護區共發現1 933種鳥類，其中包括斑頭鵂鹠（Glaucidium cuculoides）、紅腹角雉（Tragopan temminckii）、紅隼（Falco tinnunculus）和鳳頭鷹（Accipiter trivirgatus）等多種珍稀瀕危物種，說明廣西鳥類多樣性水平較高。不同自然保護區鳥類的物種數、單目科數、單科屬數、G指數、F指數和G-F指數都存在極顯著差異，各保護區中G指數明顯高于F指數，這表明各保護區內鳥類的屬間差異大于其科間差異［24］。整體上，大明山和木論保護區的G指數、F指數和G-F指數較高，說明這2個保護區的鳥類在科和屬水平上多樣性較高［25］，這可能與這2個保護區的地理位置和復雜的生態景觀特征有關。大明山和木論國家級自然保護區復雜的植被種類和層次結構能為不同生態需求的鳥類提供適宜的棲息和繁殖場所，同時這2個自然保護區都處于廣西候鳥遷徙路線上［11］，大量不同種類的候鳥遷徙也會增加當地鳥類的種類和多樣性。同時，木論保護區北部直接與茂蘭國家級自然保護區相鄰，成片完整保護的生境能容納更多不同生態需求的鳥類共存，從而提高當地鳥類的多樣性。花坪保護區的G-F指數最低，說明該保護區的鳥類組成中單科和單屬的物種所占比例較高。北侖河口和山口紅樹林自然保護區的G-F指數接近，這可能與2個保護區都有大量的水域生境、鳥類在科和屬組成上相對集中有關。

不同自然保護區的鳥類相似性系數也存在極顯著差異，其中邦亮國家級自然保護區與弄崗國家級自然保護區的鳥類相似性系數最高，這可能是由于這2個保護區都位于中越邊境，植被組成和景觀格局相似性較高，從而導致這2個地區的鳥類組成差異較小。山口紅樹林自然保護區與弄崗國家級自然保護區鳥類的相似性系數較低，這是由于山口紅樹林自然保護區為水域生境，以水鳥居多［21］，而弄崗保護區以喀斯特石山生境為主，二者相同物種數較少。鳥類相似性系數與保護區相同物種數存在極顯著相關，而與距離和面積沒有顯著相關，說明鳥類相似性由各保護區與弄崗自然保護區的相同物種數所決定，同時也說明某一區域物種多樣性可能是鳥類對當地環境特征長期適應的結果。

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基金項目 廣西民族師范學院科研經費資助項目（2021BS002）；廣西壯族自治區教育廳第四批民族院校特色學科建設立項建設學科項目（民族生態學）。

作者簡介 汪國海（1986—），男，廣西樂業人，講師， 博士，從事動植物協同進化研究。*通信作者，講師，碩士，從事植物生態學研究。

收稿日期 2022-07-01