北京市深土层节肢动物分布格局

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北京以故宫为中心呈辐射状向外扩张,形成了独具特色的环状模式,城市化程度由内到外呈梯度变化。同时,作为一座历史悠久的文化名城,北京市内既有面积庞大的古典园林群也有建国后兴建的城市绿地,使得市内的生境类型复杂。这些处在不同区域、不同生境类型中的深土层节肢动物在经过历史变迁和城市化发展之后形成了怎样的分布规律,其群落构成和分布格局又呈现出怎样的异同?为了解答这些问题,本研究通过一种地下陷阱装置,在表土层以下的心土层(地下25-50厘米)进行取样调查,利用过饱和盐水保存样本,并于每年的4月中旬和10月中旬回收样本。自实验开展以来,我们在北京市6个环城公路区域(2环内、2至3环、3至4环、4至5环、5至6环、6环外)内进行取样试验,共设置40个取样点、216个陷阱装置,以便于研究深土层节肢动物群落的构成和分布规律。同时,调查和测算各取样点周围不同空间尺度内的环境变量,探究土壤节肢动物分布规律和环境变量之间的关系。经过2013年至2015年的研究,得到以下主要结果:  (一)、地下深土层节肢动物群落构成与分布规律  2013年至2014年共获得土壤节肢动物73469个,隶属于9个纲,25个类群(亚纲和目)。其中,优势类群(个体数大于10%)有:昆虫纲(Insecta),个体数为37279个,达到总数的50.7%;其次是弹尾纲(Collembola),有14418个,占19.6%;蛛形纲(Arachnida),有12037个,占16.4%。综合两年内4次取样结果发现,在高级分类阶元上(纲、目)土壤节肢动物群落在城市化梯度中未呈现出明显的规律性,且不同年份、不同时间的取样结果不尽相同;10月份取样结果所呈现出的多样性水平整体上要高于4月份;2环内、4至5环的高阶元类群数(纲、目)最多,但捕获个体数较少;3至4环、5至6环的高阶元类群数(纲、目)最少,而捕获个体数最多;2环内、4至5环、6环外的多样性指数高于其他城市区域,在城市化梯度上呈“W状”变化。  (二)、蚁科生物群落构成与分布规律  2015年我们在北京市所有取样点内共获得蚁科动物标本12443个,隶属于7个亚科、17个属、20个种。其中有新种1个,北京地区新纪录种8个。其中,优势类群(个体数大于10%)为蚁亚科Formicinae昆虫,有7072个体,占到总数的56.8%;其次是猛蚁亚科Ponerinae,4375个体,占35.2%。数量最多的种是Lasius alienus,个体数为5373个,占总数43.2%;分布最广的种是Solenopsisjacoti,个体数为3251个,占26.1%,在94.7%的样点有分布;从多样性分布规律来看,4月数据显示:蚁科昆虫各样点平均亚科数在市区内沿着城市-郊区梯度不断下降,2环内至6环间的五个区域分别为2.45、2.16、2.00、1.96、1.80,6环外亚科数最多,为3.00个;各样点平均属数基本上沿着城市-郊区梯度不断下降,五个区域分别为2.95、2.55、2.51、2.50、2.40,6环外属数最多,为3.69个;物种数在城市梯度上并未明显变化规律,其中物种数最多的是6环外区域,平均3.69种,物种数最少的是5至6环,为2.40个种;市区内多样性水平整体上低于城市外区域;10月数据显示:蚁科生物类群数(亚科、属、物种)和多样性指数在城市化梯度上并无明显变化趋势,但分成两类多样性程度不同的区域,分别是以2环路内和6环路外为主的多样性较高的区域,以及2环路至6环路间多样性较低的区域。  同时,各样点蚁科物种数在研究区域内呈“斑块状”分布,即,一些区域的物种数较高,一些区域的物种数较低。四月结果显示:蚂蚁物种数在北京市西北区域(N40.00-40.30,E116.15-116.40)和北京市中心区域(N39.85-39.95N,E116.33-116.40)形成两个高峰斑块,物种数最高分别为7和5;十月结果显示:蚂蚁物种数从“杏石口桥-百望山”一带延伸至六环、六环外的山区地带形成一个高峰斑块,其中有两个物种高峰,一是以杏石口桥为中心的北京西山地区,二是以南雁路西峰山为中心的西北山区,最高物种数分别为8和9。  通过对环境变量进行模型选择(Model Selection)发现:1m2内草本种类数、20*20m内灌木高度、1m2内草地覆盖率等环境变量入选最优模型的次数最多,分别为5次、3次、2次;通过对环境变量和蚂蚁物种信息进行冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)发现不同物种对环境变量的响应不尽相同,例如Solenopsis jacoti、Hypoponera sp.1、Plagiolepis taurica、Cryptopone sauteri、Stigmatomma silvestrii、 Leptanilla taiwanensis六个物种的分布与灌木高度正相关,且偏好于分布在距离市中心较远的地区,其中Cryptopone sauteri与灌木的数量和周长也呈正相关。  同时本文还收录了本研究中发现的北京原细蚁新种Protanilla beijingensis sp.nov相关内容,该新种已正式发表。原细蚁属Protanilla由Bolton在1990年建立,隶属于细蚁亚科、Anomalomyrmini族。新种与P.lini Terayama较为相似,但是结节相对比较低且前背角为圆形;第二结节的背部几乎是直的,腹柄部更加长且拥有圆钝的前腹侧角;身体更长:体长为3.9-4.0,头长为0.65-0.70;身体颜色为红棕色,中胸的后半部和后胸的前半部为黑色。正模工蚁:中国,北京,门头沟区,小龙门国家森林公园,N39°58′25″,E115°25′30″,1247米,通过地下陷阱装置采集于季风落叶林,2015.X.15,采集人满沛。No.IOZ(E)227911。正模工蚁保存于中国科学院动物研究所,北京,中国。副模:2工蚁和1蚁后;副模标本的采集时间、方式与正模相同。1蚁后(No.IOZ(E)227912)保存在中国科学院动物研究所,北京,中国。1工蚁(No.IOZ(E)227913)保存在昆虫收藏馆,广西师范大学,桂林,广西壮族自治区,中国。1工蚁(No.IOZ(E)227914)保存在昆虫收藏馆,西南林业大学,昆明,云南省,中国。
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