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大针茅草原蝗虫的群落结构和能流研究

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大针茅草原蝗虫的群落结构和能流研究大针茅草原蝗虫的群落结构和能流研究 第 17 卷 第 1 期生态学报V o l. 17, N o. 1 1997 年 1 月 A C TA ECOL O G ICA S IN ICA J an. , 1997 Ξ 大针茅草原蝗虫的群落结构和能流研究 邱星辉李鸿昌 () 中国科学院动物研究所, 北京, 100080 摘要 大针茅草原蝗虫的常见种类有 11 种, 其中 7 种属蝗亚科。毛足棒角蝗、短星翅蝗和鼓翅皱膝蝗、狭翅雏蝗分别构成蝗虫早、中、晚期的优势种类。蝗虫群落的物种丰富度及多样性指数在蝗虫的发生中期 ...

大针茅草原蝗虫的群落结构和能流研究
大针茅草原蝗虫的群落结构和能流研究 第 17 卷 第 1 期生态学报V o l. 17, N o. 1 1997 年 1 月 A C TA ECOL O G ICA S IN ICA J an. , 1997 Ξ 大针茅草原蝗虫的群落结构和能流研究 邱星辉李鸿昌 () 中国科学院动物研究所, 北京, 100080 摘要 大针茅草原蝗虫的常见种类有 11 种, 其中 7 种属蝗亚科。毛足棒角蝗、短星翅蝗和鼓翅皱膝蝗、狭翅雏蝗分别构成蝗虫早、中、晚期的优势种类。蝗虫群落的物种丰富度及多样性指数在蝗虫的发生中期 2较高。蝗虫的次级生产力为 5. 18 ?是地上净初级生产力的 0. 18% 。通过整个蝗虫群落的能流为ƒ, kJ m a 216. 84 kJ m ?a。不同的蝗虫种群在生态系统能流中具有不同的贡献, 其中毛足棒角蝗在整个蝗虫群落的 ƒ 能流中起着十分重要的作用, 通过它的能流占总能流的 40. 2% 。从季节上看, 在蝗虫发生的后早期和中 期, 通过蝗虫的能量较多。大针茅草原蝗虫种群的生产量和呼吸量之比在 30%, 70% 间, 平均为 44. 8% , () 蝗虫的生长效率在 23%, 41% 间, 平均为 30. 9% , 不同种间存在一定差异。ƒP A 关键词: 大针茅草原, 蝗虫, 相对丰富度, 群落结构, 能流。 -THE STRUCTURE A ND ENERGY FLOW O F GRA SSHO PPERS O N S T I PA GRAN D IS GRA SSL A ND IN INNER M O NGOL IA Q iu X in gh u i L i H o n gch an g ( ), , , 100080, I nstitu te of Z oology C h inese A cad em y of S ciencesB eij ing C h ina () 11 A bstra c t T h e re a re sp ec ie s o f g ra sshopp e r s A c r ido idaeo n th e S t ip a g ra n d is g ra ss2 () . 2. . , lan d in X ilin g Go l R ive r reg io n in In n e r M o n go liaD a sy h ip p u s ba rbip es FW C a l l ip ta 2 ( ) () () , . . m u s a bbrev ia tu s In ko n n an d A n g a ra c ris ba ra ben s is P a llC h orth ip p u sd u biu s Zu ba re 2, 2, 2, . th e ea r lym idd lela tedom in an t sp ec ie sre sp ec t ive lyT h e r ich n e ss an d d ive r sity in dex ′. is h igh in th e m idd le p e r io d s o f g ra sshopp e r sem e rgen ceT h e n e t p ro du c t io n o f th e - 2 - 1 5. 18 ??0. 18% g ra sshopp e r s is kJ m ath a t acco u n t s fo r o f th e abo ve g ro u n d p r im a ry - 2 - 1. 16. 84 ??. p ro du c t io nT h e en e rgy f low th ro u gh th e g ra sshopp e r s is kJ m aT h e co n2 (40.t r ib u t io n s to to ta l en e rgy f low b y d iffe ren t g ra sshopp e r s a re d iffe ren t w ith th e h igh e st ) 2% . b y D a sy h ip p u s ba rbip esM o re en e rgy p a ssed th ro u gh th e g ra sshopp e r s du r in g th e 2. la teea r ly an d m ed ium p e r io d s o f th e ir em e rgen ceT h e re ex ist s d iffe ren ce s in eco lo g ica l ef2 f ic ien c ie s am o n g g ra sshopp e r sp ec ie s: P ƒR = 30%, 70% w ith m ean o f 44. 8% , g row th ef2 ) ( ƒ= 23%, 41% 30. 9%.f ic ien c ie s P A w ith m ean o f Key word s: S t ip a g ra n d is g ra sslan d, g ra sshopp e r s, re la t ive ab u n dan ce, comm u n ity , .st ru c tu reen e rgy f low Ξ 国家自然科学基金和中国科学院内蒙古草原生态系统定位站基金资助项目。 收稿日期: 1995207205, 修改稿收到日期: 1996201226 信息传递。蝗虫的群落结构和功能的研究是整体研究不可缺少的内容。昆虫能量学的研究 1, 2 内容已涉及陆生和水生的各种食性的昆虫, 其研究现状及一般性规律有较详 W iege r lt 3 , 6 3 细的报道。蝗虫类的能量生态学研究工作也有开展, 邱星辉等对此做了综述。 本文报道大针茅草原蝗虫群落结构及功能之一的能流的研究结果。 1 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 与方法 1. 1 研究地 研究地位于内蒙古锡盟白音锡勒牧场境内, 为中国科学院内蒙古草原生态系统定位研 究站所在地。样地为大针茅围栏样地。 1. 2 数据采集与处理 21. 2. 1 植物取样 于 1993 年 8 月 6 日, 在样地随机取样 8 个, 每样方面积为 1 。记录 m 样方内各种植物的高度、生物量及总生物量。 1. 2. 2 蝗虫取样 从 5 月至 9 月每周在围栏内随机取蝗虫样, 每次 30 样方, 样方面积为2 1 , m 将蝗虫置于 70% 的酒精中带回, 在室内鉴定其种类数量及年龄结构,并将之换算成 生物量。用各次取样样本中蝗虫的数量总和来表示该蝗虫的丰盛度。 多样1. 2. 3 群落特征指数计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 性指数 ′= - ?均匀H ?p i lo gp i 性指数 = ƒE H lo g10 S 其中: p i 为某种蝗虫数量占总蝗虫数量之比, S 为蝗虫种类数。 1. 2. 4 蝗虫能流参数的计算 () () 第二性生产力 = + + - 2ƒP M ?N i N i- 1 W i W i- 1 5 种群呼吸能量消耗根据邱星辉等的研究结果确定用如下公式计算2 0. 797 ()R = 2. 58 × 3. 74 ×N ×W × 0. 033 + 0. 0024 ti i i () R i + R i- 1 ƒ2 ×D iR = ? 其中: 为首次取样蝗虫的能量生物量, 为蝗虫在时间 的个体数量, 为蝗虫在时间 M N i i W i 7 的平均体重, 为取样区间的平均气温, 2. 58 为系数。 i t W igh tm an 2 结果与讨论 2. 1 大针茅草原蝗虫的植被环境 ( ) 由 8 月 6 日取样结果, 样地中计有植物 27 种,′= 1. 67, 均匀性群落多样性指数为 H () 指数为 = 0. 508, 草层高度达 48 。E cm 2 3% , 杂草占 16. 9% , 灌丛占地上部分总生物量为 154. 2 ƒ, 其中禾草类占 82. gm 0. 8% 。大针茅占绝对优势, 其生物量为总生物量的 54. 7% , 其它生物量较高的种类还有()( )( )( )( ) 羊草 18. 5% 、 草 4. 1% 、变蒿 1. 7% 、知母 2. 06% 、扁蓿豆 1. 7% 、糙隐子草 ()()()0. 4% 、黄囊苔草 1. 8% 。 冷蒿 4. 9% 、 生态学 报 17 卷20 2. 2 大针茅草原蝗虫的群落结构 2. 2. 1 蝗虫的种类组成及各种蝗虫的相对丰富度 全季节见有 11 种蝗虫, 优势蝗虫种类 为毛足棒角蝗, 皱膝蝗及短星翅蝗, 它们构成蝗虫总数量的 60% , 总生物量的 70% 以上, 各种蝗虫的生物量占总生物量的比例见表 1。 从蝗虫科属组成看, 蝗亚科种类最多, 表 1 不同种类蝗虫数量和生物量的相对丰盛度 有 7 种, 其 个 体 数 量 占 总 蝗 虫 数 量 的1 Table The re la t ive abun dan ce s of n um ber an d 82. 72% , 其生 物 量 构 成 蝗 虫 总 生 物 量 的b ioma ss f or each gra sshopper spec ie s 59. 3% ; 斑翅蝗亚科蝗虫有 3 种, 其数量的 种类数量生物量 相对丰盛度为 5. 68% , 因它们皆为大型种 Sp ec ie s N um be r B iom a ss 类, 其生物量占总生物量的 23% , 其中主要 C a tan top inae 斑腿蝗亚科是鼓翅皱膝蝗; 斑腿蝗亚科只有短星翅蝗一 种, 其相对丰盛度数量为 11. 6% , 生物量为 短星翅蝗C a l l ip tam u s 11. 6% 17. 7% () abbrev ia tu s lnko nn C a l 17. 7% 。 A c r id inae 蝗亚科2. 2. 2 数量和生物量的季节动态 就某种蝗 褐色雏蝗 C h or th ip p u s1. 03? 1. 1? ( 虫来看 以优势蝗虫毛足棒角蝗的季节特征 () ()) . 为例, 见图 1其季节变动呈现以下特点: 种 bru nneu s T h unbC bT 群的数量和生物量开始时较低, 随蝗卵的孵 狭翅雏蝗13. 6% 5. 5% () (). . C hd u biu s ZubC dZ 化和虫体的增长, 蝗虫的数量生物量随之上 小 翅 雏 蝗 . ( )C h. Z u bf a l lax 3. 2% 1. 2% 升, 到一定时间到达高峰, 随后因蝗虫的死 ()C fZ 亡, 种群数量和生物量下降; 而平均体重则持 毛足棒角蝗 D asy h ip p u s44. 4% 41% () (). 2 . ba rbip es FW D bF 续上升至后期稳定。 条纹鸣蝗 M ong olotettix5. 2% 2. 7% () (). j ap on icu s v itta tu s U vM jv 宽须蚁蝗 M y rm eleotettix8. 4% 2. 7% () (). p a lp a l is ZubM p Z 红腹牧草蝗Om ocestu s6. 9% 5. 1% () () . h aem or rh oid a l is C h a rpO hC 斑翅蝗亚科 鼓翅O ed ipo d inae 皱膝蝗 A ng a racr is 4. 8% 20. 7% () ()ba rabensis P a llA bP 轮纹异痂蝗 B ry od em el la tu bercu la tum d ilu tum 图 1 毛足棒角蝗的种群数量、生物量及0. 08% 0. 7% () ()个体平均体重 S to llB td 亚洲小车蝗 O ed a leu s. 1 , F igT h e num be rb iom a ss and m ean bo by 0. 8% 1. 6% w e igh t o f th e dom inan t g ra sshopp e r () 2. a s ia t icu s BB ienko O aB D asy h ip p u s ba rbip es pop u la t io n ( ) 大针茅草原蝗虫群落数量和生物量的季节变动趋势基本相同 图 2, 表现为 3 峰型,峰值出现在蝗虫发生的早、中、晚 3 个时期。第 1 个峰值在 6 月中下旬, 与毛足棒角蝗的峰 期相吻合。 第 2 个高峰出现在 7 月下至 8 月初, 刚好是另两中期发生优势蝗虫鼓翅皱膝蝗及短星 翅蝗的发生高峰。8 月下旬还有 1 小峰, 恰为晚期优势种类狭翅雏蝗的发生盛期。 2. 3 蝗虫群落的多样性和均匀性 丰富度及蝗虫的多样性下降, 但因无明显的优势种群, 群落的均匀性达到最大。 () 图 3 大针茅草原蝗虫群落多样性指数′、 图 2 大针茅草原蝗虫总数量和H () () 生物量的季节动态 均匀性指数E 、物种丰富度R 的季节动态 ) (F ig 3 T h e index o f comm un ity d ive r sity H ′, F ig. 2 T h e sea so na l ch ange s o f th e num be r ( ) () evenne ss E and sp ec ie s r ich ne ss R fo r and b iom a ss o f th e g ra sshopp e r s in S tip a 1993g ra sshopp e r s o n S tip a g rand is g ra ssland in g rand is g ra ssland in 1993 2. 4 蝗虫的能流 能流是指能量在生态系统中的行为,它是评价生物在生态系统中重要性的有效指 8 标。通过蝗虫的能流包括两个部分即蝗虫的呼吸量和生产量。根据取样数据, 计算出各 () 种蝗虫的生产量和种群的呼吸量 见表 2。 2 ()表 2 不同蝗虫种群的生产量、呼吸量及生态效率 ?ƒkJ m a Table 2 The produc t ion , re sp ira t ion an d eco log ica l ef f ic ien c ie s f or the gra sshopper popula t ion s 种类生产量呼吸量能流ƒ ƒ RP AP ( )( )% % Sp ec ie s P R A ()毛足棒角蝗 1. 6 5. 17 6. 77 31. 01 23. 67 D bF () 宽须蚁蝗0. 13 0. 41 0. 54 30. 93 23. 62 M p Z () 条纹鸣蝗0. 25 0. 36 0. 61 69. 36 40. 95 M jv () 0. 99 1. 96 2. 95 50. 24 33. 44 鼓翅皱膝蝗A bP () 亚洲小车蝗0. 12 0. 19 0. 31 64. 99 39. 39 O aB ()红腹牧草蝗0. 25 0. 68 0. 93 36. 64 26. 82 O h c () 1. 28 1. 89 3. 18 67. 91 40. 45 短星翅蝗C a l () 小翅雏蝗0. 11 0. 16 0. 27 67. 16 40. 17 C fZ 0. 36 0. 69 1. 05 52. 17 34. 29 ()狭翅雏蝗C dZ () 0. 09 0. 14 0. 23 62. 79 38. 57 褐色雏蝗C bT 总和 5. 18 11. 65 16. 84 T o ta l 44. 8 30. 9 平均 M ean P : P ro duc t io n , R : R e sp ira t io n, A : E ne rgy f low. 生态学报 17 卷22 2. 4. 1 次级生产力 次级生产力是评价生物在生态系统重要性的一个重要指标, 它表征 生物可为其他营养级的生物提供多少能量。蝗虫总的次级生产力为 5. 18 , 是地上净初级kJ 生产力的 0. 18% 。 2 2. 4. 2 通过蝗虫的能流 通过整个蝗虫群落的能流为 16. 84 ?。不同的蝗虫种群 ƒkJ m a ( ) 在生态系统能流中具有不同的贡献。从能流的角度可以把大针茅草原蝗虫大致分为: 1 ()() () 优势种,有毛足棒角蝗、鼓翅皱膝蝗 和短星翅蝗 , 通过它们的能流共为M b F A b P C a l 2 12. 90 ?ƒ, 占能流总量的 76. 65% , 其kJ m a 中毛足棒角蝗占 40. 2% , 在整个蝗虫群落的能 ( ) 流中起着十分重要的作用。 2附属种, 如狭 ()()翅雏蝗 、红腹牧草蝗 、条纹鸣蝗C dZO hC () ()( ) 及宽须蚁蝗 。 3 稀少种, 通过M jvM p Z 它 们 的 能 流 不 到 0. 5 , 如 亚 洲 小 车 蝗 kJ ()()() 、小翅雏蝗 、褐色雏蝗 和轮 O aB C fZC b T ()纹痂蝗 。B td ( 蝗虫群落能流的季节动态各点的值 图 4() 从季节上看 图 4, 在蝗虫发生的前中期,2)为取样区间的平均值, ƒkJ m 通过蝗虫的能量较多, 这与蝗虫群落的生物量 T h e sea so na l dynam ic s o f ene rgy f low F ig. 4 的季节动态有所不同。生物量仅为蝗虫现存量 ( th ro ugh th e g ra sshopp e r comm un ity th e va lue s 的一个度量, 而群落能流是蝗虫种类、个体数)a re m ean s o f each sam p ling in te rva l 量、生物量及环境条件的综合体现, 反映出生态系统中通过蝗虫的能量的多少, 因此众多 学者指出, 能流是评价生物在生态系统重要性的有效指标。 2. 4. 3 生态效率 大针茅草原蝗虫种群的生产量和呼吸量之比在 30%, 70% 间, 平均为 () 44. 8% , 蝗虫的生长效率 在 23%, 41% 间, ƒ平均为 30. 9% , 不同种间存在一定差异。P A 参 考 文 献 1 W iege r t R G. E ne rgy dynam ic s o f th e g ra shopp e r pop u la t io n in o ld f ie ld and a lfa lfa f ie ld eco sy stem s. O ik os, 1965, 16: 161, 176 , . . . . , 1983, 128: 455, 486W iege r t R GP e te r sen C EE ne rgy t ran sfe r in in sec t sA nnR evE n tom ol 2 ( ) 邱星辉, 李鸿昌. 蝗虫能量生态学研究进展. 青年生态学者论丛二昆虫生态学研究. 北京: 中国科学技术出版社, 3 1992. 107, 113 ( ) 邱星辉, 李鸿昌. 草原生态系统狭翅雏蝗种群的能量动态. 生态学报, 1993, 13 1: 1, 8 4 ( ) 邱星辉, 李鸿昌, 杨宗贵. 狭翅雏蝗的呼吸代谢及其种群的呼吸能量消耗. 昆虫学报, 1994, 37 4: 417, 425 5 (() ). : . . ,Ko h le r G et a lE colog ica l E nerg etics of C en tra l E u rop ean G rassh op p ers O r th op teraA c r id idaeO ecolog ia B e r l 1987, 74: 112, 121 6 () . ? . , 1981, 50: 166, 169W igh tm an J AW h y in sec t ene rgy budge t s do no t ba lanceO ecolog ia B e r l , . . ,O dum E P et a lPop u la t io n ene rgy f low o f th rec p r im a ry co n sum e r com po nen t s o f o ld f ie ld eco sy stem sE cology 7 1962, 43: 88, 96 8
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