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Seasonal variation of ground dwelling arthropod communities in an arid desert of the middle Heihe River basin

黑河中游干旱荒漠地面节肢动物群落季节变异规律



全 文 :书黑河中游干旱荒漠地面节肢动物
群落季节变异规律
刘继亮,李锋瑞,刘七军,牛瑞雪
(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 临泽内陆河流域研究站,甘肃 兰州730000)
摘要:地面节肢动物是荒漠地下生态系统的重要组分之一,在维持荒漠生态系统的结构与功能方面起着关键作用。
但至今尚缺乏对西北内陆干旱荒漠区地面节肢动物群落及关键功能群季节变异规律的研究。以黑河中游典型干
旱荒漠生态系统为研究对象,采用国际通用的陷阱捕获法,在6月上旬和9月中旬2个典型时期对地面节肢动物
群落进行了系统调查,并利用NMDS排序法定量分析研究了节肢动物群落的季节变异规律。主要结果为,1)研究
发现,拟步甲科动物是干旱荒漠生态系统地面节肢动物群落最重要的组分之一。2)NMDS排序分析解析了荒漠
地面节肢动物群落分布的季节变异特征,主要体现在3个方面:一是春季地面节肢动物群落的个体数量、生物量和
类群丰富度显著高于秋季;二是腐屑食性的拟步甲科、植食性的长蝽科、蝗总科和捕食性的球蛛科动物的主要活动
期在春季,而杂食性的蚁科、捕食性的蟹蛛科和步甲科及植食性的象甲科的主要活动期在秋季;三是春季捕食性类
群与杂食性和腐屑食性类群的比值要比秋季高得多。
关键词:黑河中游;干旱荒漠生态系统;地面节肢动物;功能群;季节变异
中图分类号:Q958.2;Q959.22  文献标识码:A  文章编号:10045759(2010)05016109
  干旱荒漠约占全球陆地面积的1/4~1/5,是主要的陆地生态系统类型之一[1,2]。在中国,干旱荒漠主要分布
在西北地区,约占国土陆地面积的1/3[3]。干旱荒漠的自然环境特征是:气候干旱、降水稀少、植被稀疏、土壤贫
瘠、地表水资源匮缺,是我国生态环境最脆弱的区域之一,也是生态环境保护与建设的重点区域。在干旱荒漠生
态系统,由于动植物的生长和繁育受到干旱缺水和高温等环境因素的限制,植被的净初级生产力较低,因而通常
认为干旱荒漠生态系统的生物群落结构简单、动物种类贫乏。然而,近年来在北美洲的 Mojave、Chihuanhuan和
Sonoran荒漠、非洲的Namib荒漠以及亚洲的Negev和Arabian荒漠开展的一系列研究结果显示,荒漠生态系统
中地面和土壤动物的种类仍然是相当丰富的,几乎囊括了陆地生态系统中的大多数动物类群[1,46]。
地面节肢动物是荒漠生态系统的重要组分之一,它与土壤节肢动物和微生物一起参与了荒漠生态系统凋落
物的分解和碳氮等关键元素的地球生物化学循环过程[69]。此外,地面节肢动物也是荒漠鸟类、蜥蜴和啮齿类动
物的捕食对象,在维持荒漠生态系统的生态服务功能、生物多样性和食物网络结构等方面起着十分关键的作
用[6,912]。因此,深入开展干旱荒漠生态系统地面节肢动物群落结构、数量和功能群多样性的季节变异规律研究,
将为进一步开展荒漠生态系统地上与地下生态过程的相互作用机制研究奠定重要的基础。
近年来,尽管国际上对土壤动物的多样性及其在陆地生态系统中的功能已经进行了相对较多的研究[13,14],
但是国内这方面的系统性研究工作尚不多见。以往国内土壤动物的研究主要集中在东北寒温带和中温带地区以
及华北和华南暖温带、亚热带和热带地区[15,16],而对西北干旱区内陆河流域的研究甚少。因此,以中国第二大内
陆河流域———黑河流域中游的干旱荒漠生态系统为研究对象,重点对荒漠生态系统的地面节肢动物群落的个体
数量、生物量和营养功能群多样性进行了系统的定位研究,以期解析地面节肢动物群落组成、数量和功能群多样
性的季节变异规律。
第19卷 第5期
Vol.19,No.5
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA   
161-169
2010年10月
 收稿日期:20100305;改回日期:20100406
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2009CB421302)和中国科学院生态环境研究中心城市与区域国家重点实验室开放基
金项目(SKLURE200923)资助。
作者简介:刘继亮(1979),男,黑龙江桦南人,在读博士。Email:liujl707@lzb.ac.cn
通讯作者。Email:lifengrui@lzb.ac.cn
1 材料与方法
1.1 研究地点
本研究在中国生态系统网络临泽内陆河流域研究站的荒漠生态系统长期定位观测场进行。该观测场(面积
约3hm2)于2003年5月用刺丝围封后用于荒漠生态系统植被及土壤水分和养分变化动态的长期监测样地。观
测场位于黑河流域中游的人工绿洲边缘(39°24′N,100°07′E),地势平坦,海拔1350m,属于大陆性干旱荒漠气
候。冬季漫长寒冷,春季干旱少雨,降雨主要集中在7、8、9三个月,秋季比较湿润。年平均降水量117.1mm,年
平均温度7.6℃,年平均蒸发量2390mm[17]。2008年及近5年(2004-2008)的月降水量和月平均温度的变化动
态如图1所示。
图1 2008年各月降水量及月平均气温(犪)及近5年(2004-2008)各月降水量和月平均气温(犫)
犉犻犵.1 犕狅狀狋犺犾狔狉犪犻狀犳犪犾犪狀犱犿犲犪狀狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲狊犻狀狋犺犲狊狋狌犱狔犪狉犲犪犻狀2008(犪)犪狀犱狅狏犲狉
狋犺犲5狔犲犪狉狊犫犲狋狑犲犲狀2004犪狀犱2008(犫)
研究区的地带性土壤为灰棕漠土,土壤母质为第四纪砂砾洪积-冲积物。0~20cm土层的主要理化性质
是:粗砂(>2mm)占(9.5±6.9)%;中细砂(0.05~2mm)占(82.6±12.6)%;粘粉粒(<0.05mm)占(5.9±
2.8)%;pH值(7.86±1.07);容重(1.43±0.21)g/cm3;有机碳含量(1.21±0.04)g/kg;总氮含量(0.13±0.01)
g/kg;总磷含量(0.75±0.01)g/kg。研究区是典型的干旱荒漠灌丛植被,总盖度(15.7±0.02)%,优势灌木种是
红砂(犚犲犪狌犿狌狉犻犪狊狅狅狀犵狅狉犻犮犪)和泡泡刺(犖犻狋狉犪狉犻犪狊狆犺犪犲狉狅犮犪狉狆犪),草本层植物主要有多年生沙葱(犃犾犾犻狌犿犿狅狀
犵狅犾犻犮狌犿)、蝎虎霸王(犣狔犵狅狆犺狔犾犾狌犿犿狌犮狉狅狀犪狋狌犿)及一年生草本植物盐生草(犎犪犾狅犵犲狋狅狀犵犾狅犿犲狉犪狋狌狊)和黄蒿(犃狉
狋犲犿犻狊犻犪狊犮狅狆犪狉犻犪)等[18]。
1.2 野外观测方法和动物样品鉴定
在荒漠生态系统观测场内,随机选取50m×100m的样区作为地面节肢动物调查样区,采用国际通用的陷
阱捕获法(pitfaltrap)调查样区内的动物群落组成与数量[1921]。具体取样方法是:在样区内设置4条平行的样
线(间距10m),在每条样线上等距离布设陷阱收集器6个(间距10m),共计24个陷阱收集器。由于研究区降水
集中在7、8、9三个月,存在明显的干季和湿季,所以确定在2008年的春季(6月上旬)和秋季(9月中旬)2个典型
时期对地面节肢动物群落进行调查,每次调查采样期均为14d[22]。
将捕获到的节肢动物样品带回实验室,采用实体显微镜和生物显微镜进行种类鉴定和个体数量统计。对节
肢动物的分类鉴定主要依据尹文英编写的《中国土壤动物检索图鉴》[23]、郑乐怡和归鸿编写的《昆虫分类》[24]和胡
金林编写的《中国农林蜘蛛》[25]等权威分类著作。在本研究中,绝大多数动物样品鉴定到科,但捕获到的螳螂目
昆虫仅有1头,且样品残缺,仅鉴定到目。
1.3 数据分析
将已鉴定出的地面节肢动物样品用万分之一的微量天平称量湿重。依据节肢动物不同类群在群落总个体数
和总生物量中所占比例多少将其划分为优势类群(>10%)、常见类群(介于1%~10%)和稀有类群(<1%)。同
261 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.5
时,依据有关文献和分类专著将收集到的地面节肢动物依据其取食类型不同划分为植食性、捕食性、腐屑食性和
杂食性4个营养功能群[26,27]。Hurlbert稀疏法是一种常见的研究物种丰富度变化特征的方法[28],本研究采用物
种稀疏曲线来分析地面节肢动物丰富度的季节变异规律。采用配对样本狋检验法对6和9月2个调查期地面节
肢动物的个体数量、群落类群数和生物量的差异进行比较。
采用非线性多维标度法(nonmetricmultidimensionalscaling,NMDS)对6和9月地面节肢动物群落进行了
分类排序[29]。NMDS是近年来发展起来的一种适用于非线性复杂数据结构分析的迭代排序方法,越来越多的研
究表明它能够很好地揭示连续梯度变化关系[3033]。在本研究中,NMDS排序所使用的数据库是每个收集器收集
的节肢动物的个体数量和生物量,排序分析过程选用Sorensen(Bray-Curtis)指数来比较6和9月动物群落结
构的差异,并计算了不同动物类群与排序轴的Kendal相关系数(相关系数用tau来表示)。排序分析结果给出
了Stress值,它用来表征由NMDS确定的n个初始排序点在多大程度上反映了n个实体之间的实际差异的大
小。Stress<5,表示排序结果很好;Stress<10,表示排序结果较好;Stress<20,表示排序结果尚可;Stress>20,
则表示排序结果较差[28]。
2 结果与分析
2.1 荒漠地面节肢动物群落的结构与数量特征
在6和9月2个调查期共捕获节肢动物3082头(只),隶属2纲12目26科,其中昆虫纲动物占94.3%,蛛
形纲动物占5.7%(表1)。根据个体数量划分,节肢动物群落的优势类群是长椿科、蚁科和拟步甲科动物,它们的
个体数量分别占群落个体总数的30.9%,27.8%和19.5%;常见类群包括象甲科、蝗总科、皿网蛛科、平腹蛛科和
蟹蛛科,其个体数量总和占群落个体总数的10.6%;稀有类群包括19个科,其个体数量总和占群落个体总数的
5.1%。根据生物量划分,优势类群是拟步甲科和象甲科,其生物量分别占群落总生物量的76.9%和12.8%;常
见类群包括夜蛾科幼虫、步甲科、平腹蛛科和蚁科,其生物量总和占群落总生物量的7.7%;稀有动物类群包括21
个科,其生物量总和占群落总生物量的2.6%。
2.2 节肢动物群落结构与数量的季节变异特征
采用Hurlbert稀疏曲线分析和统计分析结果均表明,6和9月地面节肢动物群落的组成、数量和多样性存在
显著差异(图2,3)。6月地面节肢动物的丰富度高于9月,6月群落的个体数、生物量和类群数也显著高于9月
(群落个体数:狋=4.25,犘=0.003;群落生物量:狋=4.73,犘<0.001;群落类群数:狋=6.03,犘<0.001)。另外,6和
9月地面节肢动物群落4个不同营养功能群的个体数量和生物量组成也存在明显差异(图4)。无论是从个体数
量还是从生物量来看,在2个时期腐屑食性类群都是荒漠地面节肢动物的重要功能类群。从个体数量的变化看,
从6月到9月,植食性和腐屑食性2个功能群所占比重明显降低,捕食性功能群所占比重明显增加,而杂食性功
能群所占比重变化不明显(图4a,b)。从生物量的变化看,6月到9月腐屑食性功能群所占比重明显降低,植食
性和杂食性所占比重明显增加,而捕食性所占比重略有增加(图4c,d)。
2.3 地面节肢动物群落分布的NMDS排序分析
利用6和9月地面节肢动物的个体数量数据进行NMDS排序分析结果表明,排序轴1和2存在明显的正交
性(73%,狉=0.519),这2个排序轴累计解释了94.7%的数据变异(排序轴1:犚2=0.66;排序轴2:犚2=0.287),
说明前2个排序轴较好地反映了地面节肢动物群落结构(图5a)。对生物量的NMDS排序分析结果表明,排序轴
1和2也存在显著的正交性(85%,狉=0.389),前2个排序轴累计解释了94.1%的数据变异(排序轴1:犚2=
0.66;排序轴2:犚2=0.287),同样较好地反映了地面节肢动物群落结构(图5b)。在6和9月2个调查期对个体
数量和生物量的NMDS排序分析计算出的Stress值分别为8.5和8.7,表明NMDS排序分析是合理的。个体数
量的NMDS排序轴1和生物量的NMDS排序轴2分别反映了6月和9月地面节肢动物群落结构的差异,而个
体数量的排序轴2和生物量的排序轴1分别反映了同一调查时期不同生境之间地面节肢动物群落结构的差异。
此外,对不同类群节肢动物与排序轴1和2的Kendal相关分析结果表明,不同类群的个体数量和生物量存在明
显的季节变异性,这种变异性的大小可以用不同类群的个体数量和生物量与排序轴的tau值的大小来反映(表
2)。从6月到9月,腐屑食性的拟步甲科以及植食性的蝗总科和长椿科的个体数量和生物量均明显下降,而象甲
361第19卷第5期 草业学报2010年
表1 荒漠地面节肢动物不同类群个体数量(生物量)的相对多度
犜犪犫犾犲1 犚犲犾犪狋犻狏犲犪犫狌狀犱犪狀犮犲狅犳犻狀犱犻狏犻犱狌犪犾狊(犫犻狅犿犪狊狊)狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉狅狌狆狊狅犳狋犺犲犵狉狅狌狀犱犪狉狋犺狉狅狆狅犱犮狅犿犿狌狀犻狋犻犲狊 %
目 Order 总科/科Superfamily/family
蛛形纲Arachnida5.68(3.04)
避日目Solifugae0.03(0.04) 卡尔避日蛛科 Karschidae0.03(0.04)
盲蛛目 Opiliones0.10(0.29) 长奇盲蛛科Phalangidae0.10(0.29)
蜘蛛目 Araneae5.55(2.71) 皿网蛛科Linyphidae1.17(0.23)
球蛛科 Nesticidae0.75(0.10)
平腹蛛科 Gnaphosidae1.59(1.77)
跳蛛科Salticidae0.52(0.01)
园蛛科 Araneidae0.23(0.09)
狼蛛科Lycosidae0.13(0.01)
逍遥蛛科Philodromidae0.16(0.05)
蟹蛛科 Thomisidae1.01(0.45)
昆虫纲Insecta94.32(96.96)
直翅目Orthoptera1.56(0.69) 蝗总科 Acridoidea1.56(0.69)
脉翅目Neuroptera0.03(0.01) 蚁蛉科幼虫 Myrmeleontidae0.03(0.01)
螳螂目 Mantodea0.03(0.04)
缨翅目Thysanoptera0.03(0.001) 蓟马科 Thripidae0.03(0.0001)
半翅目 Hemiptera35.14(0.43) 长椿科Lygaeidae34.10(0.43)
土椿科Cydnidae0.10(0.0001)
同翅目 Homoptera0.94(0.001) 叶蝉总科Cicadeloidea0.94(0.001)
鞘翅目Coleoptera26.61(91.71) 拟步甲科 Tenebrionidae19.47(76.95)
锯谷盗科Silvanidae0.29(0.0002)
朽木甲科 Melandryidae0.19(0.003)
步甲科Carabidae0.88(1.82)
象甲科Curculionidae5.29(12.79)
叩甲科Elateridae0.10(0.004)
葬甲科Silphidae0.29(0.06)
鳃金龟科 Melolonthidae0.10(0.08)
鳞翅目Lepidoptera0.19(1.4) 夜蛾科幼虫 Noctuidae0.19(1.4)
膜翅目 Hymenoptera30.73(2.69) 蚁科Formicidae30.73(2.69)
 表中数字为:个体数量占总数的百分比 (生物量占总生物量的百分比)。Valueintablemean:PercentageofindividualNo.intotalNo.(Percentage
ofindividualbiomassintotalbiomass).
科的个体数量和生物量明显增加;捕食性的步甲科的
图2 6和9月地面节肢动物丰富度稀度曲线
犉犻犵.2 犎狌狉犾犫犲狉狋狉犪狉犲犳犪犮狋犻狅狀犮狌狉狏犲狊狅犳狋犺犲犵狉狅狌狀犱犱狑犲犾犻狀犵
犪狉狋犺狉狅狆狅犱犪狊狊犲犿犫犾犪犵犲狊犻狀犑狌狀犲犪狀犱
犛犲狆狋犲犿犫犲狉犮犲狀狊狌狊犲狊
生物量明显增加、球蛛科的个体数量显著降低,而蟹蛛
科的个体数量显著增加;杂食性的蚁科的个体数量和
生物量均明显增加(表2)。
3 讨论
本研究采用陷阱法对黑河中游典型干旱荒漠草地
的地面节肢动物群落进行了系统定位观测,首次发现
干旱荒漠生态系统的地面节肢动物群落由27个不同
类群动物组成,其中鞘翅目的拟步甲科动物是研究区
地面节肢动物群落的主要优势类群。因此,拟步甲科
461 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.5
动物是干旱荒漠生态系统的重要组分之一,在干旱荒
图3 地面节肢动物群落的个体数、类群数
和生物量的季节变异特征
犉犻犵.3 犛犲犪狊狅狀犪犾狏犪狉犻犪狋犻狅狀犻狀狋犺犲狀狌犿犫犲狉狊狅犳犻狀犱犻狏犻犱狌犪犾狊
犪狀犱犵狉狅狌狆狊犪狊狑犲犾犪狊犫犻狅犿犪狊狊狅犳狋犺犲犵狉狅狌狀犱
犱狑犲犾犻狀犵犪狉狋犺狉狅狆狅犱犮狅犿犿狌狀犻狋犻犲狊
表示2个调查期存在显著差异(犘<0.001,配对狋检验法)
indicatesignificantdifferencesincommunityvariables
betweenthetwocensuses(犘<0.001,frompairedttests)
漠生态系统物质分解和以碳氮等元素为核心的生物地
球化学循环过程中发挥着关键作用[6,9,10]。国内学者
张大治等[34]在宁夏白芨滩、刘永江等[35],刘新民和杨
稢[36]在宁夏中卫沙坡头干旱沙漠生态系统和内蒙古
半干旱科尔沁典型沙地生态系统的调查结果均表明,
拟步甲科是我国荒漠半荒漠地区地面节肢动物群落的
主要类群,这与笔者在黑河中游的观测结果相一致。
此外,一些学者还研究发现,拟步甲科动物适应干旱少
雨的环境,它主要分布在荒漠半荒漠地区[37,38],
Stapp[39]在北美荒漠草原、Mazía等[40],Sackmann和
Flores[33]在南美荒漠草原的研究表明环境多变的春季
拟步甲科的种类和数量明显高于秋季。本研究结果显
示,干旱少雨的春季拟步甲科动物的个体数量和生物
量均显著高于温暖湿润的秋季。
图4 6和9月2个调查期地面节肢动物不同营养功能群的个体数量和生物量相对多度的变异
犉犻犵.4 犇犻犳犳犲狉犲狀犮犲狊犻狀狉犲犾犪狋犻狏犲犪犫狌狀犱犪狀犮犲狊狅犳犻狀犱犻狏犻犱狌犪犾狊犪狀犱犫犻狅犿犪狊狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳狌狀犮狋犻狅狀犪犾犵狉狅狌狆狊狅犳
狋犺犲犵狉狅狌狀犱犱狑犲犾犻狀犵犪狉狋犺狉狅狆狅犱犮狅犿犿狌狀犻狋犻犲狊犫犲狋狑犲犲狀犑狌狀犲犪狀犱犛犲狆狋犲犿犫犲狉犮犲狀狊狌狊犲狊
a:6月个体数量IndividualsofJunecensus;b:9月个体数量IndividualsofSeptembercensus;c:6月生物量BiomassofJunecensus;d:9月
生物量BiomassofSeptembercensus;Ph:植食性Phytophages;Pr:捕食性Predators;De:腐食性Detritivores;Om:杂食性Omnivores
研究结果还表明,荒漠地面节肢动物可划分为腐屑食性、植食性、杂食性和捕食性4个主要的营养功能类群。
然而,4个营养功能类群的组成存在明显的季节变异性,并主要反映在以下3个方面:一是春季腐屑食性和植食
性2个功能类群在群落组成中所占比重较大,而秋季捕食性类群所占比重较大;二是春季腐屑食性类群在群落总
561第19卷第5期 草业学报2010年
图5 6月和9月地面节肢动物个体数量和生物量的犖犕犇犛排序图
犉犻犵.5 犖犕犇犛狆犾狅狋狊犻狀犱犻犮犪狋犻狀犵2犱犻犿犲狀狊犻狅狀犪犾犱犻狊狋犪狀犮犲狊狅犳狋犺犲犵狉狅狌狀犱犱狑犲犾犻狀犵犪狉狋犺狉狅狆狅犱
犮狅犿犿狌狀犻狋犻犲狊犫犲狋狑犲犲狀犑狌狀犲犪狀犱犛犲狆狋犲犿犫犲狉犮犲狀狊狌狊犲狊
轴1Axis1;轴2Axis2;a:个体数量Individuals;b:生物量Biomass;J:6月June;S:9月September
个体数中所占比重要远远高于其他3个类群,但在秋季其所占比重显著下降;三是尽管春季植食性和杂食性2个
功能类群所占比重较低,但在秋季它们所占比重显著增加。许多研究同样发现土壤动物对环境条件季节变化的
生理生态适应能力不同,因而在荒漠生态系统中土壤动物群落的功能群多样性存在明显的季节变化特征[1,6,41]。
例如,Polis[1]在非洲Namib荒漠的研究结果显示,从干旱期到湿润期,捕食性类群与食腐屑类群和杂食性类群的
比值从1∶2下降为1∶7.4。在本研究中,从春季干旱期到秋季湿润期,地面节肢动物群落中捕食性类群与食腐
屑类群和杂食性类群的个体数量比值从1∶2.3下降到1∶5.5,生物量比值从1∶0.05下降到1∶0.09,类群数
比值从1∶6.1下降到1∶9.6,该结果与在Namib荒漠的研究结果相一致。由于荒漠地面节肢动物营养功能群
的数量和生物量组成与分解食物网结构密切相关,因此营养功能群的数量和生物量组成的季节变化将会在一定
程度上影响荒漠生态系统的物质循环和能量流动过程[6,41]。
综合应用物种稀疏曲线分析法和NMDS排序分析法对荒漠地面节肢动物群落分布特征的研究表明,节肢动
物群落的个体数量、生物量、类群数以及群落丰富度存在显著的季节差异。此外,依据6和9月不同类群与排序
轴的Kendal相关系数的正负和大小,可将27个地面节肢动物类群对季节变化的响应模式划分为4种基本类
型。第1种响应类型是,从6月到9月动物个体数量和生物量显著增加,属于该种响应类型的动物类群有蚁科
(属于杂食性动物)和象甲科(属于植食性动物)等。这说明温暖湿润的秋季是这些动物类群的成虫活动时
期[23,42]。第2种响应类型是,从6月到9月动物个体数量和生物量显著下降,属于该种反应类型的动物类群有拟
步甲科、蝗总科和长椿科等,这些类群主要属于腐屑食性和植食性动物。说明这些类群的动物能适应干旱少雨的
环境。已有的研究表明,春季是拟步甲科动物许多种类的繁殖季节[10,38]。第3种响应类型是,从6月到9月动物
个体数量或生物量有明显的变化,属于该种反应类型的动物类群有步甲科、球蛛科和蟹蛛科等。由于这些类群均
属于捕食性动物,所以其种群数量的季节变化可能是因食物资源的季节变化引起的[6,26]。第4种响应类型是,从
6月到9月动物个体数量和生物量无明显的变化,大部分常见和稀有类群属于该种反应类型,这说明气候因子
(主要是气温和降水)的季节变化对它们的生长和繁殖过程的影响程度较小。
综上分析表明,气候因子(主要是降水和温度)的季节变化可能直接或间接地导致了动物栖息地的生物(如植
被)和非生物环境(地表温度和土壤水分含量等)条件的季节变化,从而进一步对节肢动物种群和群落的生长和繁
殖过程产生了深刻影响[37,42,43]。然而,不同动物类群在对气候的季节变化的响应模式和适应机理上存在明显的
差异,这充分反映了它们在生活史、营养方式、繁殖特征和生物学特性等方面的综合性差异[44]。深入研究不同类
群荒漠地面节肢动物的生活史、营养方式、繁殖特征和生物学特性,对于进一步解析荒漠地面节肢动物群落结构、
组成与功能群多样性的时空分布变异规律是非常重要的。
661 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.5
表2 不同类群地面节肢动物与犖犕犇犛排序轴1和2的犓犲狀犱犪犾 相关系数
犜犪犫犾犲2 犓犲狀犱犪犾犮狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊狑犻狋犺狋犺犲犳犻狉狊狋犪狀犱狊犲犮狅狀犱狅狉犱犻狀犪狋犻狅狀犪狓犲狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋
犵狉狅狌狆狊狅犳狋犺犲犵狉狅狌狀犱犱狑犲犾犻狀犵犪狉狋犺狉狅狆狅犱犮狅犿犿狌狀犻狋犻犲狊(狀=48)
种群Family
个体数Individuals(个/陷阱Individual/trap)
轴1相关系数Axis1tau 轴2相关系数Axis2tau
生物量Biomass(g/陷阱g/trap)
轴1相关系数 Axis1tau 轴2相关系数 Axis2tau
腐屑食性类群 Detritivores
拟步甲科 Tenebrionidae 0.665 0.468 0.628 0.731
朽木甲科 Melandryidae 0.276 0.239 -0.006 0.231
葬甲科Silphidae 0.240 0.209 0.157 0.212
杂食性类群 Omnivores
蚁科Formicidae -0.288 -0.864 -0.198 -0.397
植食性类群Phytophages
象甲科Curculionidae 0.317 -0.261 0.153 -0.453
叩甲科Elateridae 0.269 0.023 -0.002 -0.056
锯谷盗科Silvanidae 0.120 0.109 0.046 0.095
鳃金龟科 Melolonthidae 0.136 0.049 0.064 0.023
蝗总科 Acridoidea 0.440 0.290 0.272 0.332
蓟马科 Thripidae 0.109 0.135 0.065 0.074
长椿科Lygaeidae 0.756 0.357 0.213 0.476
土椿科Cydnidae 0.243 0.202 0.156 0.208
叶蝉科Cicadeloidea -0.149 -0.159 -0.193 -0.059
夜蛾科幼虫 Noctuidae -0.131 -0.107 0.175 -0.100
捕食性类群Predators
步甲科Carabidae 0.235 0.163 0.133 0.309
螳螂目 Mantodea 0.161 0.117 -0.126 0.152
蚁蛉科幼虫 Myrmeleontidae -0.161 0.204 -0.109 -0.013
卡尔避日蛛科 Karschidae -0.013 -0.195 -0.187 -0.091
长奇盲蛛科Phalangidae -0.218 -0.177 -0.075 0.137
皿网蛛科Linyphidae 0.266 0.150 -0.081 -0.137
球蛛科 Nesticidae 0.291 0.241 0.016 0.130
平腹蛛科 Gnaphosidae -0.114 -0.242 -0.146 -0.140
跳蛛科Salticidae 0.174 0.087 -0.061 0.160
园蛛科 Araneidae 0.060 0.206 0.181 0.119
狼蛛科Lycosidae 0.188 0.077 0.133 0.127
逍遥蛛科Philodromidae 0.104 0.290 -0.124 0.120
蟹蛛科 Thomisidae -0.373 -0.280 -0.083 -0.222
 注:表示种群与排序轴显著相关。
 Note:indicatesignificantcoefficientswiththeordinationaxes.
4 结论
拟步甲科动物是黑河中游干旱荒漠生态系统地面节肢动物群落最重要的组分,在维持干旱荒漠生态系统的
生态服务功能、生物多样性和食物网络结构等方面发挥着关键作用。荒漠地面节肢动物群落结构及其功能群组
成和数量表现出明显的季节变异性,主要体现在以下3个方面:一是春季地面节肢动物群落的个体数量、生物量
和类群丰富度显著高于秋季;二是腐屑食性的拟步甲科、植食性的长蝽科、蝗总科和捕食性的球蛛科动物的主要
761第19卷第5期 草业学报2010年
活动期是在春季,而杂食性的蚁科、捕食性的蟹蛛科和步甲科及植食性的象甲科的主要活动期是在秋季;三是春
季捕食性类群与杂食性和腐屑食性类群的比值要高于秋季。
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犛犲犪狊狅狀犪犾狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳犵狉狅狌狀犱犱狑犲犾犻狀犵犪狉狋犺狉狅狆狅犱犮狅犿犿狌狀犻狋犻犲狊犻狀犪狀犪狉犻犱犱犲狊犲狉狋狅犳狋犺犲犿犻犱犱犾犲犎犲犻犺犲犚犻狏犲狉犫犪狊犻狀
LIUJiliang,LIFengrui,LIUQijun,NIURuixue
(LinzeInlandRiverBasinResearchStation,ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineering
ResearchInstitute,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Arthropodisoneoftheimportantcomponentsofdrydesertecosystemsandplaysakeyroleinmain
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tioninarthropodcommunitycompositionanddiversityofariddesertecosystemsintheHeiheRiverbasin,
NorthwestChina.Weinvestigatedthecompositionanddiversityofarthropodcommunitiesusingpitfaltrap
pingmethodinbothearlyJuneandmidSeptemberinatypicalariddesertofthemiddleHeiheRiverbasin.
Mainfindingsofourstudyareasfolows.1)Tenebrionidaewasakeygroupofthegrounddwelingarthropod
communitiesinthisariddesertecosystem.2)AnalysisofNMDS(nonmetricmultidimensionalscaling)indi
catessignificantbetweenseasonvariationintheabundance,biomass,functionalgroupsofthearthropodcom
munities,whichismainlyreflectedinthefolowingthreeaspects.First,thetotalindividuals,totalbiomass
andoveralrichnessaresignificantlyhigherinspringthaninautumn.Second,Tenebrionidaebelongingtodet
ritivores,OedipodideaandLygaeidaebelongingtoPhytophages,andNesticidaebelongingtoPredatorsoccurred
mainlyinspring,whereasFormicidaebelongingtoOmnivores,ThomisidaeandCarabidaebelongingtoPreda
torandCurculionidaebelongingtoPhytophageoccurredmainlyinautumn.Thirdly,theratioofpredatorsto
detritivoresandomnivoresinthearthropodcommunitiesintheearlyJunecensuswasfoundtobemuchhigher
thanthatinthemidSeptembercensus.
犓犲狔狑狅狉犱狊:middleHeiheRiverbasin;ariddesertecosystems;arthropodcommunity;functionalgroups;sea
sonalvariation
961第19卷第5期 草业学报2010年