全 文 ：林业科学研究!"#$%!"&"%#$+)) +)&
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蚂蚁利用资源的功能特征比较
武子文" 卢志兴" 陈又清!
"中国林业科学研究院资源昆虫研究所!云南 昆明!%#"")#
收稿日期$ "#$%(#)("#
基金项目$ 国家自然科学基金",$"+#%$ 和 ,$)+#)*,#
作者简介$ 武子文"$**$)#!山东济南人!硕士研究生!昆虫生态方向23(4567$ Q6:@O69:8?8<$,2=>4
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通讯作者$ 3(4567$ =TX=5Q<$"2=>4
关键词!蚂蚁*功能特征*消耗资源量*获取资源方式*功能多样性
中图分类号!M+, 文献标识码!.
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VPBD6OT
生物多样性与生态系统功能的关系是当前备受
生态学界关注的焦点,$- ( 大多数的生物多样性与生
态系统功能研究中!人们常用物种多样性代替生物
多样性,"- !但不同种在生理生态和形态特性等方面
存在较大差异,,- ( 因而!生态系统功能不仅依赖物
种的数目!而且依赖于物种所具有的功能特征!即功
能多样性,)- ( 功能多样性指影响生态系统进程和功
能的生物多样性的构成因素,%- ( 国外研究指出!功
能多样性的测定实质是功能特征的测定,- ( 虽然有
时候!测定特征比统计物种数更难!但是!测定较小
数量的特征值比鉴定整个群落中的每个种更有效(
生态系统功能或服务的实现首先要落实到具体的有
机体或者群体,+- !而有机体要实现其功能由具体的
功能特征承担,&- (
蚂蚁生物量巨大!分布十分广泛!除地球两极
外!几乎所有陆地生态系统中均有分布,*- !在生态系
第 % 期 武子文!等$蚂蚁利用资源的功能特征比较
统中发挥重要的生态功能,$#- !包括作为捕食者,$$-
和生态系统工程师等,$"- ( S5DU5B6等,$,-研究结果显
示!蚂蚁的身体大小!相对腿长及眼睛相对大小能解
释新世界中蚂蚁物种在生态的形态空间上的差异!
而且这些特征与蚂蚁的觅食行为相关,$,- ( 在蚂蚁
功能特征研究方面!国外涉及的主要是牛头蚁属
"J1#+$),(#举腹蚁属 "8#$+(&"A(%&$##铺道蚁属
"T$&#(+"#,4+#等少数几个属,$)- !目前!国内有关蚂
蚁功能特征的研究未见相关报道(
本研究主要针对蚂蚁消耗和获取资源方面进行
功能多样性评价的前期研究!包括资源的消耗量和
获取资源的方式( 通过形态学特征值来比较 $+ 种
蚂蚁消耗资源量和获取资源方式的特征差异!旨在
为今后功能多样性与生态系统功能研究提供一定的
数据(
$!材料与方法
;2;<研究地概况
研究地位于云南省东南部!红河州南部的绿春
县牛孔乡"",o#$I ",o#+I1!$#"o#&I $#"o"$I3#!
海拔 *"# $ "## 4!年均温度不低于 $&K!年降水
量在 $ %## 44以下!相对湿度 %#g &#g,$%- ( 设
置的样地是农林复合系统!包括天然次生林紫胶
林桉树林旱地农田等 $) 块样地!每块样地面积 ,#
4 %`# 4!样地之间距离 %# %## 4!样地离农田
边缘不少于 $## 4!以减少边缘效应(
;2><取样方法
地表蚂蚁诱集方法采用地表陷阱法!具体方法
参照参考文献,$ $+-( 枯枝落叶层蚂蚁诱集方
法采用d69e7PB袋法!具体方法参照参考文献,$&-(
树栖蚂蚁诱集方法!采用树干诱饵法!即在每个诱杯
放置处附近选取 $ 棵树!将塑料杯用铁丝固定于树
干上!距离地面高度 $2% 4!杯壁与树干紧密接触!
杯子尽量靠近树冠!杯中放置一汤勺金枪鱼和一汤
勺蜂蜜!杯口用中间开有 $ =4 $` =4孔的盖子盖
住!诱杯放置 )& @后观察杯中蚂蚁并收集样本(
;2B<物种鉴定
所有收集的标本依据相关文献使用形态学方
法,$* J"#-将蚂蚁鉴定到种!并请相关专家将标本鉴定
结果进行核实(
;2E<功能特征测定
功能特征的测定方法$本研究依据 -6@9 等,"$-
使用的蚂蚁身体器官形态指标( 身体大小被普遍认
为是有机体中重要的特征之一!它与有机体的生理
的生态的以及生活史特征密切相关,""- !身体大小
决定了有机体消耗的资源量( 消耗资源量用头长表
示!因为蚂蚁头部与体质量密切相关( 相对较长的
腿能使有机体高效运动和觅食,",- !增加活动范围!
但也阻止其利用一些觅食生态位和庇护所的类
型,")- !因此!相对腿长提供了有机体利用资源的方
式( 获取资源方式用相对腿长代替表示( 运用梧州
奥卡牌体式解剖镜"jFH(")###!借助解剖镜上的测
微尺测量蚂蚁身体特征值!形态特征测定时!每种蚂
蚁选取 % 头个体!如果这 % 头蚂蚁体型相差较大!需
要重新选取体型相近的蚂蚁!并保证同一功能特征
下的每组数据相差不多于 "g!并最终以平均值作
为该种蚂蚁的特征值(
功能特征测定标准
"$#头长$头部正面观!唇基前缘至后头缘的垂
直长度!如果唇基前缘和后头缘凹陷!则以唇基两侧
角和后头角之间的垂直长度为准(
""#相对腿长$, 条足腿节和胫节的长度之和与
头长的比值,""- (
;2F<分析方法
基于形态学差异!选择个体大型中型和小型的
蚂蚁各数种!最终选择 $+ 种蚂蚁进入数据分析(
$2%2$!功能特征比较!通过对数据分布检验!已有
数据不符合方差分析条件"正态分布#!但符合非参
检验条件!因此采用 MGMM $2# 非参数检验中的
C599(d@6O9PT方法对 $+ 种蚂蚁的功能特征值进行
两两比较(
$2%2"!功能特征聚类分析!使用 GB64PB+ 软件对
$+ 种蚂蚁的消耗资源量和获取资源方式进行层次
聚类分析!对 $+ 种蚂蚁相似的功能特征值进行层次
上的分类(
"!结果与分析
>2;<蚂蚁功能特征值分析
从 $+ 种蚂蚁消耗资源量和获取资源方式特征
值"表 $#可看出$不同种类的蚂蚁在这两种特征方
面存在一定差异( 在消耗资源量方面!红足厚结猛
蚁最大!白足狡臭蚁最小*在获取资源方式方面!黄
?蚁相对腿长最大!显示其在简单平滑的栖境中能
最快获取资源!列氏厚结猛蚁相对腿长最小!显示其
在简单平滑的栖境中获取资源最慢!但在复杂栖境
中有一定优势(
%)+
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
表 ;<蚂蚁头长和相对腿长功能特征值
亚科 物种名 头长\44 相对腿长
猛蚁亚科"G>9PB695P# 列氏厚结猛蚁"0()*1)"@312( 2$$4c$@*"$[," >^BP7## $2)# q#2## ,2&% q#2#$
郑氏厚结猛蚁"0()*1)"@312( H*$@A,jW# "2)% q#2## )2, q#2#$
双色曲颊猛蚁":@(+G&"A$@1%5,)"2"#"34PBT## $2,# q#2## %2" q#2##
横纹齿猛蚁"?3"@&"G"@$#( &#(@%I$#%( "M46O@## "2," q#2#$ )2+* q#2#
红足厚结猛蚁"0()*1)"@312( #4F,G$%"kPBR>9## ,2"" q#2#$ )2* q#2#"
切叶蚁亚科"CTB46=695P# 罗思尼举腹蚁"8#$+(&"A(%&$##"&*@$1,C5TB# #2+# q#2## %2* q#2##
舒尔盘腹蚁"7G*($@"A(%&$#%)*4#,^>BP7# $2)* q#2## +2" q#2#"
贝卡盘腹蚁"7G*($@"A(%&$#5$))(#,34PBT# $2,# q#2## +2%$ q#2$#
臭蚁亚科"/>76=@>RPB695P# 扁平虹臭蚁"Q#,3"+1#+$V(@)$G%"0>:PB## #2*) q#2#$ 2%* q#2#
二色狡臭蚁"T$)*@"+1#+$V5,)"2"#34PBT# #2* q#2#$ %2, q#2#*
白足狡臭蚁"T$)*@"+1#+$V(25,G$%"M46O@## #2, q#2#$ )2+" q#2#
蚁亚科" >^B46=695P# 黄?蚁"?$)"G*12( %+(#(A3,@( " 5^AB6=6WD## $2+# q#2## *2", q#2$*
尼科巴弓背蚁"8(+G"@"&4%@,)"5(#$@%,%C5TB# "2)% q#2## %2#) q#2#$
四斑弓背蚁"8(+G"@"&4%\4(3#,@"&(&4%^>BP7# $2$) q#2## %2," q#2#"
巴瑞弓背蚁"8(+G"@"&4%G(#,4%34PBT# $2+& q#2#$ 2$+ q#2#&
安宁弓背蚁"8(+G"@"&4%(@@,@A$@%,%dW POd59:# $2# q#2## 2&% q#2#%
平和弓背蚁"8(+G"@"&4%+,&,%"M46O@## $2+% q#2## +2%# q#2#$
>2><蚂蚁功能特征值比较
"2"2$!蚂蚁消耗资源量比较!通过非参检验
C599(d@6O9PT_(OPDO分析!结果显示$扁平虹臭蚁和
二色狡臭蚁"C])R%#! 0]#2##!尼科巴弓背蚁和
郑氏厚结猛蚁"C]$#! 0]#2,"#! 双色曲颊猛蚁和
贝卡盘腹蚁"C]$"R%#! 0]$# 消耗资源量功能特
征值的差异不显著*巴瑞弓背蚁和安宁弓背蚁"C]
)! 0]#2#)# 消耗资源量功能特征值的差异显著!
其他种类蚂蚁消耗资源量功能特征值的差异均极
显著(
"2"2"!蚂蚁获取资源方式比较!通过非参检验
C599(d@6O9PT_(OPDO分析!白足狡臭蚁和红足厚结
猛蚁"C]+R##!0]#2"%#! 横纹齿猛蚁和白足狡臭
蚁"C]$#R##!0]#2##! 红足厚结猛蚁和横纹齿
猛蚁"C]%R##! 0]#2$"#! 平和弓背蚁和贝卡盘
腹蚁"C]$#R##! 0]#2##! 贝卡盘腹蚁和舒尔盘
腹蚁"C]+R##! 0]#2"%#! 二色狡臭蚁和罗思尼举
腹蚁"C]%R##! 0]#2$$# 获取资源方式的差异不
显著*巴瑞弓背蚁和扁平虹臭蚁"C]$! 0]#2#"#!
安宁弓背蚁和扁平虹臭蚁"C]"! 0]#2#,# 获取
资源方式的差异显著*其他种类蚂蚁获取资源方式
的差异均极显著(
>2B<蚂蚁功能特征聚类分析结果
"2,2$!蚂蚁消耗资源量!层次聚类分析结果"图
$#显示$不同蚂蚁种类消耗资源量存在一定差异(
消耗资源量最高的红足厚结猛蚁横纹齿猛蚁尼科
巴弓背蚁和郑氏厚结猛蚁聚为一类*弓背蚁属的安
宁弓背蚁平和弓背蚁巴瑞弓背蚁与黄?蚁消耗资
源量次之*盘腹蚁属的 " 种蚂蚁与列氏厚结猛蚁和
双色曲颊猛蚁聚为一类*消耗资源量最低的四斑弓
背蚁二色狡臭蚁扁平虹臭蚁罗思尼举腹蚁和白
足狡臭蚁聚为一类(
图 $!蚂蚁消耗资源量层次聚类
"2,2"!蚂蚁获取资源方式!层次聚类分析结果"图
"#显示$不同蚂蚁种类获取资源方式存在一定差异!
可划分为 , 种类型( 黄?蚁织叶蚁属特化的种类!
在测定的 $+ 种蚂蚁中!相对腿长虽然最长!但其足
的功能偏向筑巢*盘腹蚁属 " 种蚂蚁平和弓背蚁
)+
第 % 期 武子文!等$蚂蚁利用资源的功能特征比较
巴瑞弓背蚁安宁弓背蚁和扁平虹臭蚁聚为一类!这
种蚂蚁奔跑迅速!能快速获取食物资源*其他的 $#
种蚂蚁偏好在复杂栖境中活动!相对前述的 + 种蚂
蚁!在复杂栖境中获取资源有优势(
图 "!蚂蚁获取资源方式的层次聚类
,!结论与讨论
物种有许多特征决定其生活的栖境类型!进而
在生态系统中发挥相应的生态功能,"% J"- ( 在生态
系统中!利用资源的巨大差异即功能多样性导致生
态系统功能的增加( 例如!当不同物种具备相互补
充的功能特征!它们将占据互不交叉的空间生态位!
而且随着物种多样性的增加!整个生态位将被占
满,"+- ( /5?等,"&-也发现关于功能多样性对生态系
统功能影响的解释之一是!在异质化的栖境中!功能
多样性能够增加资源的利用效率,"&- ( m67t:PB等提
出!功能分异"趋异#指数" /^6V#表示群落内特征值
的异质性!反应群落内随机抽取的 " 个物种特征值
相同的概率有多少!同时也体现出物种间的生态位
互补程度,"*- !功能分异指数越高!表示种间生态位
互补性越强!竞争作用则较弱!对系统中养分利用较
充分有效!有利于增加系统的功能( 本研究结果显
示!无论是消耗资源量还是获取资源方式方面!选择
的 $+ 种蚂蚁之间有一定的差异!说明绿春牛孔农林
复合系统栖境类型丰富!蚂蚁消耗和获取资源的生
态位有一定的分化!有利于物种共存和生态系统的
稳定!与前述研究结果一致(
蚂蚁功能特征值与其栖境及觅食方式有一定关
联( 前人研究发现!蚂蚁群落中!身体大或身体指数
大的种群在开阔栖境中数量多!如头部较宽的蚂蚁
类群在较少灌木覆盖和朽木较多的栖境中常见!如
牛头蚁属举腹蚁属铺道蚁属等,$)- ( 本研究在调
查中发现!盘腹蚁属 " 种弓背蚁属 , 种和扁平虹臭
蚁共 种蚂蚁相对腿长的功能特征占优!奔跑迅速!
擅长在开阔的栖境中活动!但作为树栖蚂蚁的黄?
蚁相对腿长最长!该蚂蚁行进路线单一,"#- !是类特
化种!其足的能力主要体现在筑巢*相对于郑氏厚结
猛蚁!具有较长的相对腿长的白足狡臭蚁能更高效
地在土壤地表和植被上寻找食物资源"个人观察结
果#( 红足厚结猛蚁的资源消耗量最大!但获取资源
的方式与横纹齿猛蚁相似!而横纹齿猛蚁在土壤和
地表觅食的访问频率大于红足厚结猛蚁,"#- !由此推
断!这 " 种蚂蚁在觅食栖境觅食行为或种群数量方
面存在分化!导致其在生态系统中的功能有一定
差异(
本研究发现!尽管蚂蚁体型大小有一定差异!但
相同科属在这 " 种功能特征方面相近的物种数比不
同科属多*物种消耗资源量和获取资源方式产生差
异的主要原因是体型差异较大!这种现象的原因以
及与蚂蚁在生态系统中发挥相关功能的关系值得深
入研究(
参考文献!
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,$%- 陈又清! 王绍云2不同寄主植物对云南紫胶虫自然种群的影响
,k-2应用生态学报! "##+! $&")#$ +$ J+%2
,$- 卢志兴! 陈又清! 李!巧!等2云南紫胶虫种群数量对地表蚂
蚁多样性的影响,k-2生态学报! "#$"! ,""$*#$$*% J"#"2
,$+- 李!巧! 陈又清! 郭!萧!等2云南元谋干热河谷不同生境地
表蚂蚁多样性,k-2福建林学院学报! "##+! "+",#$"+" J"++2
,$&- 张念念! 陈又清! 卢志兴!等2云南橡胶林和天然次生林枯落
物层蚂蚁物种多样性群落结构差异及指示种,k-2昆虫学报!
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,$*- 吴!坚! 王常禄2中国蚂蚁 ,C-2北京$中国林业出版
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昆明$云南科技出版社! "##"2
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