ACTA Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis
Butterfly Diversity in Laohegou Nature Reserve, Sichuan Province
FAN Cheng1, CAO Zijuan1, LI Jialian1,2, ZHANG Dan1, LEI Ying1,3, YANG Jianing1, GAO Yuan1, HU Ping1, WANG Di1, JIN Tong4, WANG Rongjiang1,†
1. School of Life Sciences, Peking University, Beijing 100871; 2. SPACENTER Space Science and Technology Institute, Shenzhen 518117; 3. College of Animal Science and Technology, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471000; 4. The Nature Conservancy China Program, Beijing 100600; † Corresponding author, E-mail: rjwang@pku.edu.cn
Abstract A systematic survey was conducted in Laohegou Nature Reserve in Sichuan Province from mid-april to late October, 2013 (13 repeats altogether, about 15 days between repeats). Supplementary surveys were carried out in 2014 and 2015. 252 species of butterfly were found in total belonging to 12 families and 117 genera, in which the richness of Nymphalidae is the highest (33.3%). During the systematic survey in 2013, there were 235 species found, and 17 species were newly recorded in 2014 and 2015, indicating that almost complete information may be obtained based on our survey protocol. There were 3 species assessed globally as “least concern” by IUCN Red List, and 5 species protected by Chinese law. The proportion of Palearctic, Oriental, and Palearctic-oriental species was 3.3%, 32.9%, and 63.8%, respectively. Taking the butterfly fauna composition of other districts into account, Qinling and Minshan mountains were found to serve as geographical barrier to the dispersal of Palearctic and Oriental species. The butterfly richness was the highest from June to September. Butterfly species richness was unimodal in general with elevation rising. The highest was in 1500–1600 m, and there was a minor peak in 1000– 1100 m, in which the transect lied in a village near the boundary of the reserve, indicating that moderate interference by human activity was conducive to the conservation of butterfly diversity. This work provides an optimized protocol for butterfly monitoring survey.
北京大学学报(自然科学版)
Key words conservation
和许多物种一样, 昆虫也面临来自人类活动的巨大威胁, 许多种类的昆虫正在经历大幅度实质性的数量下降[1–3]。还有很多未知的昆虫种类可能在人们记录之前就已绝灭。但是, 与脊椎动物相比,昆虫在生物多样性的保护中尚未受到足够的重视[4]。在 2018年世界自然保护联盟(International Union for Conservation of Nature, IUCN)的濒危物种红色名录(Red List of Threatened Species)中, 共评估8037种昆虫的受威胁状况, 仅占全球已被描述昆虫种类的0.8%。由此可见, 我们对于昆虫多样性的认识还存在很大的空白。
蝴蝶属于昆虫纲(Insecta)鳞翅目(lepidoptera),其物种数大约是陆地鸟类的2 倍, 哺乳及爬行等动物的3倍[5]。有关蝴蝶分类的研究较为详细和深入,有利于种类的鉴定, 加上易于观察、捕捉和标记等特性, 蝴蝶类群常被用作生态监测的指示物种[6]。1976 年, 英国自然环境研究委员会生态与水文中心(Natural Environment Research Council, Centre for Ecology & Hydrology)在全英国范围内启动蝴蝶监测计划(Butterày Monitoring Scheme), 通过长期监测蝴蝶的种类和数量来指示环境质量的变化, 同时提供一个认识蝴蝶生态, 评估气候、土地利用和栖息地变化对生物多样性影响的途径。目前, 基于英国蝴蝶监测计划和新千年计划(New Millennium)的蝴蝶保护数据平台(https://butterfly-conservation.org)记录了英国分布的59个蝶类物种, 提供每个物种的寄主植物、生活史、分布信息、形态近似种以及在英国和欧洲的受威胁现状等信息, 每 5 年左右更新一次物种的评估状况。根据最新一次(2015年)的评估报告, 在过去的40年中, 英国70%的蝴蝶物种出现分布范围的衰退, 57%的蝴蝶物种出现多度的下降。
我国也对蝴蝶的调查研究开展了较多的工作。2012年将蝴蝶列为区域生物多样性的评价指标(《区域生物多样性评价标准》(HJ 623－2011)); 2016年开始建立和推进全国范围的蝴蝶监测工作, 共设置 113个观测样区和 600 条样线, 监测蝴蝶 1093种[7]。尽管如此, 相较于我国广袤的国土, 开展蝴蝶调查的区域仍然偏少, 调查的力度也存在很大差别, 导致许多地区的本底信息缺乏, 制约了蝴蝶研
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究工作的深入开展。本研究在四川北部的老河沟自然保护区开展蝴蝶调查, 以期了解研究区域蝶类物种的信息, 为保护区提供本底数据, 进而为地区生物多样性保护策略的制定提供科学依据, 同时为以蝴蝶为目标类群的生物多样性监测调查方案优化设计提供参考。
1 材料与方法1.1 研究区域概况
老河沟自然保护区位于四川省平武县境内(图1), 地处横断山脉东北, 岷山山系东南余脉的摩天岭南麓, 嘉陵江支流的涪江流域, 地理位置在北纬32°25′—32°36′, 东经 104°32′—104°45′之间, 总面积约为110 km2。保护区属于暖温带山地气候, 年平均气温为12ºc, 年平均降水量为950~1300 mm[8]。研究区地势由西北向东南倾斜, 最高海拔(3504 m)位于西北部的麻山, 最低海拔(875 m)位于东南部保护区扩展区的高村乡民主村。由于山体和地形的影响, 气候垂直分带明显。海拔1800 m以下地区有常绿阔叶林分布, 主要成分为采伐后演替形成的次生林; 1800~2400 m有落叶阔叶林分布, 包括一些人工林斑块; 2400~2800 m有针阔混交林分布; 2800~ 3200 m为针叶林; 3200 m以上有面积较小的高山草甸和流石滩植被分布。老河沟自然保护区的前身是老河沟国有林场, 1998年天然林保护工程实施后,林场正式停止采伐。2012年, 大自然保护协会和四川西部自然保护基金会启动在老河沟林场建设中国第一个社会公益型保护地项目, 并于2013年正式建立老河沟自然保护区[9–10]。
1.2样线布设
我们在老河沟自然保护区及其扩展区共设置5条样线(图1(b)), 样线总长25.8 km。样线1: 正沟(1 km)、拐沟(1.3 km)、正沟–干沟段公路(2.8 km)和干沟(1.3 km); 样线 2: 干沟–沙坝子段公路(4.4 km)、黑沟(0.3 km)、横山子(0.2 km)和沙坝子(1.2 km); 样线 3: 沙坝子–双石头段公路(2.7 km)和双石头–水井坪(2.4 km); 样线 4: 小河子沟(6.2 km); 样线 5: 民主村社区(2 km)。
1.3调查方法
在 2013年4月 15日—10月 23日的系统性调查
Fig. 1
期间, 每月1日和15日各开始一次样线调查, 每次调查均覆盖5条样线。为了评估系统性调查所得数据的完整性, 我们于 2014 年 4月下旬和8月上旬, 2015 年 8月的上、中、下旬各进行一次补充调查,每次调查也覆盖5条样线。
样线调查选择在无风的非雨天气进行, 时间为每个调查日的9:30—17:00。参考 Pollard walk样线调查法[11], 2名调查人员按照2~3 km/h的恒定速度,保持一定的距离行进, 使用捕虫网捕捉调查人员左右各 2.5 m, 前方及地面上方各5 m范围内的蝴蝶,将捕捉到的蝴蝶标本放入三角袋中, 使用GPS记录采集点坐标, 在三角袋上记录捕捉日期、采集地点、采集人姓名和GPS航点号。如果同时有多只同种蝴蝶出现, 则在捕捉1只之后, 在三角袋上备注数量。
1.4标本处理及数据分析
将采集到的蝴蝶标本带回驻地, 参考《中国蝶类志》[12]进行形态学鉴定, 并给标本编号, 将相关信息录入表格; 然后制作展翅标本, 待标本定型后,对每个蝴蝶标本的正、反面分别拍照。标本储存在老河沟自然保护区沙坝子。在调查结束后, 对标本和照片进行分类汇总并审核, 纠正先前的鉴定错误,确保物种鉴定的准确性。
通过对调查数据的整理汇总, 得到保护区的蝴蝶物种名录。统计每个物种所属动物区系, 古北界和东洋界的划分依据张荣祖[13]的方案, 即古北–东洋界线以秦岭–淮河一线为准。参照1989年原国家农业部和林业部制定的《国家重点保护野生动物名录》以及2000年国家林业局颁布的《国家保护的有益的, 或者有重要经济、科学研究价值的野生动物名录》, 统计列入这两个名录的蝴蝶物种; 在IUCN 濒危物种红色名录中检索每个物种, 统计其评估等级。
2结果
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旬的一次调查无法进行。本研究组在2012年7月下旬开展一次调查, 将此次调查的数据补充到2013年的系统性调查数据中, 形成一个完整的年份调查记录, 后文所述的2013年系统性调查数据即为合并后的数据。在整个3年调查期间, 采集蝴蝶共计12科 117 属 252 种, 详细名录见附录。各科蝴蝶种数占比如图2所示, 其中蛱蝶科36属84种, 眼蝶科17属 54 种, 灰蝶科19属33 种, 弄蝶科21属 33 种, 粉蝶科10属23种, 凤蝶科6属16种, 斑蝶科2属3种,环蝶科2属2 种, 绢蝶科1属1 种, 珍蝶科1属1 种,喙蝶科1属 1种, 蚬蝶科1属 1种。在 2013年的系统性调查中发现235种; 2014和 2015年的补充调查中新发现17种。
在老河沟自然保护区分布的蝶类中, 绝大部分物种分布在东洋界(32.9%), 或在古北界和东洋界均有分布(63.8%), 古北界分布的物种仅占3.3% (表1)。各科蝴蝶也是以分布在东洋界或在古北界和东洋界均有分布的物种占优势(表 1)。
分布在老河沟自然保护区的252种蝴蝶中, 未发现《国家重点保护野生动物名录》上的物种, 有5个物种被收录在《国家保护的有益的, 或者有重要经济、科学研究价值的野生动物名录》, 分别是金裳凤蝶(Troides aeacus)、冰清绢蝶(parnassius glacialis)、箭环蝶(stichophthalma howqua)、黑紫蛱蝶(Sasakia funebris)和枯叶蛱蝶(kallima inachus)。有 67种蝴蝶未被IUCN红色名录收录, 在收录物种中只有 22 种被评级, 但大部分是针对欧洲和地中
樊程等 四川老河沟自然保护区蝴蝶多样性研究
超过一定程度时, 蝴蝶发现率的提升幅度不会很大。2014年和 2015年的补充调查发现新增物种17种, 占 2013年发现物种的7%。由此可见, 进一步加大人力投入来缩短调查间隔所能获得的数据准确性提升幅度是相对有限的。此外, 也可能因为不利天气而导致调查间隔无法进一步缩短。我们认为,覆盖整个研究区域的蝴蝶适宜生长期, 调查间隔半个月, 是一个相对适宜的方案, 但需要更多区域的研究予以验证。
老河沟自然保护区地处岷山山系, 已有一些研究者在周边地区开展蝴蝶调查, 我们选取其中调查时间覆盖当地适宜蝴蝶生长期的研究结果与本文结果进行比较。甘肃尕海–则岔自然保护区记录的蝶类有136种[14], 四川九寨沟自然保护区记录的蝶类有78 种[15], 甘肃白水江自然保护区记录的蝶类有180种[16],四川龙溪–虹口自然保护区记录的蝶类有98
[17]种 。根据 2013年的系统性调查, 在老河沟自然保护区发现蝶类235 种, 即便按照每月1期的调查数据, 仍有 193 种, 可见老河沟自然保护区的蝶类物种多样性较为丰富。但是, 各研究中调查间隔和样线长度等不尽相同, 这种直接比较的方法有待商榷, 后续研究中应综合考虑各种因素。
在老河沟自然保护区分布的蝶类中, 东洋界的物种(32.9%)较古北界的物种(3.3%)明显占优势, 与位于岷山山系南段的龙溪–虹口自然保护区情况类似, 该地区古北种、东洋种和古北–东洋共有种的占比分别为9.2%, 38.8%和 52.0%[17]; 在位于岷山山系北段的九寨沟自然保护区, 三者的占比分别为39.8%, 25.6%和 34.6%[15]; 在岷山西北的尕海–则岔自然保护区, 三者的占比分别为 69.8%, 3.7%和26.5%[14]。东洋种的比例由南向北逐渐降低, 而古北种的占比逐渐升高, 说明岷山山系对古北界和东洋界物种扩散具有地理屏障作用。同样, 秦岭也发挥类似的屏障作用。在秦岭以北的北洛河流域, 古北种、东洋种和古北–东洋共有种的占比分别为48.0%, 5.3%和 46.7%[18]; 在秦岭主峰太白山南坡,三者的占比分别为33.1%, 25.8%和 41.1%[19]; 在位于秦岭南坡的佛坪自然保护区, 三者的占比分别为7.4%, 57.8%和 34.8%[20]。老河沟自然保护区的蝶类物种丰度总体上随海拔上升呈先增后减的趋势, 在海拔 1500~1600 m达到峰值。这一结果支持有关物种分布的中域效应
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樊程等 四川老河沟自然保护区蝴蝶多样性研究
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