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Algae flora of Leigong Mountain Nature Reserve of Guizhou

贵州雷公山国家级自然保护区藻类植物区系研究



全 文 :广 西 植 物 Guihaia Jul.2014,34(4):570-574           http://journal.gxzw.gxib.cn 
DOI:10.3969/j.issn.1000G3142.2014.04.028
杨鸿雁,罗绪强,杨帆,等.贵州雷公山国家级自然保护区藻类植物区系研究[J].广西植物,2014,34(4):570-574
YangHY,LuoXQ,YangF,etal.AlgaefloraofLeigongMountainNatureReserveofGuizhou[J].Guihaia,2014,34(4):570-574
贵州雷公山国家级自然保护区藻类植物区系研究
杨鸿雁1∗,罗绪强1,杨 帆2
(1.贵州师范学院 地理与旅游学院,贵阳550018;2.贵州省广播电影电视局五○一台,贵阳550004)
摘 要:在野外调查与室内分类研究的基础上,首次对雷公山自然保护区藻类植物进行了区系分析.结果表
明:该区有藻类植物432种(含54个变种和2个变型),隶属于6门8纲24目45科96属.其区系成分以国内
外广泛分布为主,占总种数的38.44%,还出现热带种类和高海拔高纬度冷水性种类.此外,属和种的相似性
系数比较反映了分类级别越高,其相似性就越大.
关键词:藻类植物;区系;雷公山自然保护区;贵州
中图分类号:Q948.2  文献标识码:A  文章编号:1000G3142(2014)04G0570G05
AlgaefloraofLeigongMountainNature
ReserveofGuizhou
YANGHongGYan1∗,LUOXuGQiang1,YANGFan2
(1.SchoolofGeographyandTourism,GuizhouNormalCollege,Guiyang550018,China;2.The501of
GuizhouofAdministrationofRadio,FilmandTelevision,Guiyang550004,China)
Abstract:Basedontheinvestigationanddataaccessthroughinside,thefloristicanalysisofalgaeLeigongMountain
NatureReservewasstudiedforthefirsttime.Theresultsindicatedthatinthisareatherewere432species(including
54varietiesand2forms)belongingto96genera45families24orders8classesand6divisions.Thetotalelements
wereaheadbywidelydistributedbothathomeandabroadtypesrepresenting38.44%oftheentirespecies,folowed
bytheelementofhighaltitudeandlatitudeisthatlivingincoldwater,aswelasTropicalelement.Inaddition,the
similarityofgenusandspeciesreflectedhigherleveloftheclassification,thegreaterthesimilarity.
Keywords:algae;flora;LeigongMountainNatureReserve;Guizhou
  藻类植物是一群分布广、种类繁多且古老而原
始的自养植物(桑正林等,2005).关于藻类植物区
系,国内外学者早在1786年就有了相关研究(毕列
爵等,2000).我国最早的一篇藻类植物系统分类学
的文章是由毕祖高著的名为«武昌长湖之藻类»的文
章(毕列爵等,2000),但直到20世纪80年代,才出
版了较为系统的淡水藻类分类书———«中国淡水藻
类».贵州藻类植物区系研究,在20世纪40年代有
了零星的标本采集和记录,相关的研究成果有«贵州
湿地»(1998)等.这些研究主要集中在藻类植物的
种类组成方面,只有少数文章涉及到藻类植物区系
地理成分.
对于雷公山自然保护区的研究主要集中在动植
物和地质方面.目前,涉及藻类植物的研究鲜见,尤
其涉及藻类植物区系的系统研究尚未见报道.本文
在对雷公山自然保护区藻类植物进行一定范围野外
调查及标本鉴定的基础上分析该区藻类植物的区系
特点,以期为贵州藻类植物区系研究提供基础资料.
收稿日期:2013G12G20  修回日期:2014G03G21
基金项目:国家自然科学基金(31100187);贵州省环境科学教学团队项目(黔教高[2012]426号).
作者简介:杨鸿雁(1981G),女,贵州黔东南人,讲师,主要研究方向为藻类植物生物学,(EGmail)flyerlouren@163.com.
∗通讯作者
1 材料与方法
1.1研究区自然概况
雷公山国家级自然保护区建立于1982年,位于
贵州省的东南部,地跨雷山、榕江、剑河、台江4个县
的11个乡镇行政区,42个村寨(陈继军,2000).地
理位置为108°5′~108°24′E,26°15′~26°32′N,面
积47300hm2;最高海拔2178.8m,最低海拔650
m,相对高差大于1500m(陈继军,2000).生物资
源丰富,区系成分古老,是国内第一个以保护秃杉林
为主的自然保护区(张林等,2005).雷公山自然保
护区气候具有明显的中亚热带季风山地湿润气候,
雨量充沛;年平均气温山麓为14~16℃、山顶9.2
℃,年降雨量在1300~1600mm 之间(陈继军,
2000).保护区是清水江和都柳江主要支流的发源
地(张林等,2005).
1.2野外考察和标本鉴定
2007年5-6月和9-10月,对雷公山自然保
护区进行藻类植物的野外调查和采集.由于雷公山
自然保护区跨度较大,所以对保护区藻类植物采取
点、线、面相结合的方式.以6个典型区域(小丹江、
西江、响水岩、方祥、雷公坪、雷公山)为雷公山自然
保护区藻类植物主要采集地进行全面采集.
选择不同生活环境(气生、亚气生和水生)的藻
类植物进行全面采集.其中水生浮游藻类样品使用
25#浮游植物网,在水面和水下以20~30cm􀅰sG1的
速度作“∞”字形拖动2~3min(章宗涉等,1991);
气生和亚气生标本用小刀划取石壁、树干、土壤表面
不同形态和颜色的藻类植物群落,置于盛有甘油G甲
醛G水溶液(1∶1∶8)固定剂的标本瓶中(朱浩然等,
1982),并做好采集记录.通过采集共获得藻类植物
标本238号(其中小丹江39号,西江53号,响水岩
52号,方祥22号,雷公坪27号,雷公山45号).依
据藻类植物分类工具书(胡鸿均等,2006),显微镜下
对微物片中的藻类植物进行分类鉴定.
1.3数据分析
采用物种数和植物区系成分综合系数作为藻类
植物多样性的指标,并利用属和种的相似性系数对
雷公山自然保护区藻类植物区系进行分析.
(1)藻类植物区系成分的综合系数计算公式(左
家哺等,1990):Sj=􀰑
n
j=1
Xij-X

ij
X

ij
式中,Xij表示k个地区中n个分类单位中第j
个分类单位的平均值;Xij表示k个地区中第i个地
区n分类单元中的第j个分类单位数据;n表示分
类阶层数;Sj表示k个地区中第i个地区植物区系
成分的综合系数.
(2)属和种的相似性系数计算公式:
S=a/(a+b+c)
S表示两地的属(或种)的相似性系数,a表示
两地共有属(或种)数,b、c分别表示仅出现于一地
的属(或种)数(左家哺,1990).
2 结果与分析
2.1区系的组成
据野外调查和室内标本鉴定,雷公山自然保护
区共记录藻类植物432种(含54个变种,2个变
型),隶属于6门,8纲,24目,45科,96属.其中蓝
藻门、红藻门、金藻门、硅藻门、裸藻门、绿藻门分别
占保护区藻类植物总种数的 22.9%、0.23%、
0.23%、46.30%、0.46%、29.86%.综合分析,研究
区硅藻门的种类数占首位,其种类数由多到少依次
排列为硅藻门>绿藻门>蓝藻门>裸藻门>红藻门
=金藻门.
2.1.1科的组成 雷公山自然保护区藻类植物属数
≥4属,且藻类植物种数≥16种的科定为优势科(刘
红敏,2007).通过这一原则得出,该保护区有4个
科为优势科(表1),占该研究区总科数的8.89%.
这4个优势科共含28个属179个种,分别占雷公山
自然保护区藻类植物总属数和总种数的29.17%和
41.44%.表2中的4个科在雷公山自然保护区中
具有明显的种群数量优势.表明该研究区的藻类植
物大量集中于少数科中,优势科的现象较明显.因
此,这4个科是构成雷公山自然保护区藻类植物区
系的主要成分.同时,研究地中的寡种科和单种科
的比例达51.11%,这些寡种科和单种科的丰富性,
不但反映了本地区藻类植物区系成分的复杂性,而
且在一定程度上反映雷公山自然保护区藻类植物区
系起源的古老性(谢宜飞等,2013).
2.1.2属的组成 雷公山自然保护区藻类植物种数
≥16种的属定为优势属(刘红敏,2007).通过这一
原则得出,该保护区有5个属为优势属,占总属数的
5.21%,在这5个属中包含131个种,占总种数
30.3%(表2).研究区中的寡种属和单种属的属数
1754期        杨鸿雁等:贵州雷公山国家级自然保护区藻类植物区系研究
表1 雷公山自然保护区藻类植物优势科
Table1 Statisticsofalgaedominantfamiliesin
LeigongMountainNatureReserve
科名
Nameoffamily
属数
No.of
genus

种数
No.of
species

舟形藻科Naviculaceae 11 11.46 91 20.78
鼓藻科Desmidiaceae 8 8.33 43 9.82
脆杆藻科Fragilaeiaceae 5 5.21 23 5.25
双星藻科Zygnemataceae 4 4.17 22 5.02
合计 Total 28 29.17 179 41.44
表2 雷公山自然保护区藻类植物优势属
Table2 Statisticsofalgaedominantgenusin
LeigongMountainNatureReserve
属名
Nameofgenus
种数
No.ofspecies %
颤藻属OscilLatoria 18 4.11
鼓藻属Cosmarium 18 4.11
桥弯藻属Cymbella 24 5.48
羽纹藻属Pinnularia 26 5.94
舟形藻属 Navicula 45 10.27
合计 Total 131 29.91
和种数为 73 个属和 136 种,分别占总属数的
76.04%和总种数的31.48%.说明该保护区藻类植
物寡种属和单种属丰富,藻类植物种类组成较为集
中,藻类植物种类的分化程度较高,在一定程度上反
映雷公山自然保护区藻类植物区系起源的古老性
(谢宜飞等,2013).
2.1.3种的组成 雷公山自然保护区藻类植物有
432种(包括54个变种2个变型),含中国特有种1
种,占保护区藻类植物总种数的0.23%.虽然中国
特有种不丰富仅1种,但这里有中国特有属的分布,
说明研究区藻类植物区系组成和形成具有一定独立
性,同时也是与其他地区长期交汇和渗透有关.由
于中国特有成分比率低,表明雷公山自然保护区藻
类植物在起源方面个性特征不显著.而蓝藻种类所
占比例较高(22.9%),则说明研究区的藻类植物区
系具有古老性的特点.
2.2区系地理成分
通过划分研究区藻类植物区系地理成分,可以
了解雷公山自然保护区藻类植物区系的分布结构及
研究区与其它地区植物区系间的关系,并为研究藻
类植物区系和地理环境变化的历史奠定了一定的基
础.由于藻类植物区系地理成分至今没有明确的划
分方法,因此,本文依据现代地理分布对雷公山自然
保护区藻类植物的地理区系进行划分.
在雷公山自然保护区的432种(变种和变形)藻
类植物中,国内外广泛分布种有166种,拟短形颤藻
(O.subbrevis)(胡春香等,1993);紫球藻(P.cruenG
tum)(胡鸿均等,2006);硅藻门中的颗粒直链藻(M.
granulata)(胡鸿均等,2006);绿藻门中的膨胀新月
藻(C.tumidum)(胡鸿均等,2006)等,占雷公山自
然保护区总种数的38.44%.淡水普生性种类14
种,箱形桥弯藻(C.cistula);项圈新月藻(C.moG
niliforum)(谭明初等,1984)等,占雷公山自然保护
区总种数的3.24%.非淡水普生性种类2种,微绿
舟形藻(N.viridula)和银灰平裂藻(M.glauca),
占雷公山自然保护区总种数的0.46%.高纬度和高
海拔地区冷水性种类10种,橄榄绿异极藻(G.oliG
vaceum)(饶钦止,1964)等,占雷公山自然保护区总
种数的2.31%.山区普生性种类6种,纤细桥弯藻
(C.gracilis)(胡春香等,2003)等,占雷公山自然保
护区总种数的1.39%.热带、温带地区种类6种,纤
细异极藻(G.gracile);方鼓藻(C.quadrum)(钟肇
新等,1986)等;占总种数的1.39%.环北、地中海共
有成分种类———克伦地亚双星藻(Z.carinthiaG
cum)和泛北极广布成分———梯接转板藻(M.ScaG
laris);占总种数的0.46%.此外,中国特有种1种,
占雷公山自然保护区藻类植物总种数的0.23%,所
占比例最低.因此,研究区藻类植物种的地理分布
说明雷公山自然保护区藻类植物区系成分较复杂,
且具有亚热带向暖温带过渡的特点.
2.3区系相似性系数
区系相似性系数是从不同分类学水平来比较两
区域植物区系的相似程度,用以阐明区系发生发展
等不同层次的理论问题(张镱锂等,1998).同时,可
以得到不同地区之间植物区系亲密程度及帮助推断
其起源,而且对于植物区系分区和过渡地区植物区
系地理属性的研究具有较大意义(王荷生,1992).
2.3.1样点的比较分析 运用左家哺(1990)«植物区
系的数值分析»中关于种的相似性系数等级(表3)
来分析表4.雷公山自然保护区藻类植物从属和种
的相似性系数数值发现:(1)属的相似性系数大于种
的相似性系数,说明分类级别越高,其相似性就越
大,这与其它植物类群区系相似性研究结果相一致.
(2)从属的相似性系数可知,各样地之间亲缘关系表
现较亲密,而种的相似性系数则存在着比较亲近和
比较疏远两种亲缘关系.结果表明,研究区藻类植
物虽然起源相同,但由于要适应各自生存的微环境,
275 广 西 植 物                  34卷
表3 种相似性系数的等级 (王荷生,1992)
Table3 Gradesofsimilaritycoeficientofthespecies
相似性系数 (Sc) 亲密程度Closeness
Sc≥0.50 很亲近 Veryintimate
0.3≤Sc<0.5 亲近Close
0.2≤Sc<0.3 比较亲近Closest
0.1≤Sc<0.2 比较疏远 Moreisolated
0.05≤Sc<0.1 疏远Estranged
0.01≤Sc<0.05 很疏远 Verydistant
Sc=0 无关系 Norelatuinship
表4 雷公山自然保护区6样点藻类
植物区系相似性系数比较
Table4 Comparisonofcoefficientofsimilarityofalgae
florain6sitesofLeigongMountainNatureReserve
种Species
属 Genus
小丹江
XDJ
西江
XJ
方祥
FX
响水岩
XSY
雷公坪
LGP
雷公山
LGS
小丹江XDJ - 0.491 0.483 0.457 0.451 0.541
西江XJ 0.177∗ - 0.413 0.347 0.254 0.382
方祥FX 0.261∗ 0.171∗ - 0.486 0.351 0.565
响水岩XSY 0.276∗ 0.189∗ 0.209∗ - 0.406 0.447
雷公坪LGP 0.186∗ 0.154∗ 0.144∗ 0.227∗ - 0.390
雷公山LGS 0.233∗ 0.176∗ 0.256∗ 0.253∗ 0.191∗ -
 注:带∗号表示种的相似性系数;不带∗表示属的相似性系数.
 Notes:∗indicatecoefficientofsimilarityofspecies;no∗indicatecoeffiG
cientofsimilarityofgenera;
表5 雷公山自然保护区与其他地区藻类
植物种相似性系数比较
Table5 Comparisonofsimilaritycoefficientin
LeigongMountainNatureReservewithotherareas
地区
Mountain
地理位置
Geographicallocation
共有种数/
相似性系数
Species/Sc
福建武夷山
WuyishanNatureReserve
27°35′~27°55′N,
117°24′~118°0′E 54
/0.0875
四川青城山
QingchengMountain
30°45′~31°22′N,
107°22′~103°47′E 20
/0.0438
西藏工布自然保护区
GongbuNatureReserve
28°39′~30°20′N,
92°54′~94°54′E 81
/0.15
贵州荔波小七孔
Xiaoqikong 25°27′N
,107°37′E 25/0.0519
兰州五泉山
Wuquanshan 36°19′N
,103°58′E 25/0.0530
从而导致藻类植物亲缘关系随着分类单位等级越
低,亲缘关系逐渐疏远.
2.3.2与其他保护区的比较分析 不同地区间区系
亲缘关系要以种的分布区类型为依据(谢宜飞等,
2013).本文以福建武夷山(梁良弼,1994)、四川青
城山(解冬等,2006)、西藏工布自然保护区(李博等,
2012)、贵州荔波小七孔(向刚等,2002)、兰州五泉山
(胡春香等,2003)的藻类植物与贵州雷公山自然保
护区进行种的相似性比较(表5).
通过种的区系相似性分析,既能看出雷公山与
其它区系的联系紧密程度,又反映了“种的分布主要
与具体生态环境特点密切联系”的规律,即“属以上
分类等级的分布类型反映的是区系的历史性质,而
种分布类型反映的是现代藻类植物的分布格局,但
种的现代分布格局又主要受制于现代生态环境”.
3 结论
3.1藻类植物多样性丰富
雷公山自然保护区气候具有明显的中亚热带季
风山地湿润气候,地理位置复杂,高山峡谷交错,不
同海拔和气候条件的影响形成各种生态小环境,为
藻类植物提供了良好的生长环境,孕育了丰富的藻
类植物,有藻类植物6门8纲24目45科96属432
种(含54个变种,2个变型),且以硅藻占优势.人
为干扰导致的生境片段化所体现的藻类植物多样性
的丧失在研究区中表现较明显.贫营养环境的指示
藻类植物———舟形藻科(Naviculaceae)和鼓藻科
(Desmidiaceae)是组成该研究区的优势科,并且优
势科的现象较明显,可见雷公山自然保护区的自然
生态环境良好.
3.2区系起源个性特征的不显著及其古老性
雷公山自然保护区中国特有成分比率低,表明
研究区藻类植物在起源方面个性特征不显著.而研
究区中的寡种科和单种科的比例达51.11%,寡种属
和单种属的比例达76.04%,且蓝藻种类所占比例较
高(22.9%),这些区系组成特点都反映了雷公山自
然保护区藻类植物区系起源的古老性.
3.3地理区系成分
雷公山自然保护区藻类植物地理区系成分是以
国内外广泛分布种为主,同时出现了热带地区种类、
山区冷水性种类和高海拔,高纬度地区冷水性种类.
且研究区单种科、寡种科和单种属、寡种属的丰富性
高(所占比例分别为51.11%和76.04%).总之,雷
公山自然保护区藻类植物地理区系成分复杂,从地
理成分组成的特点,可反映出该研究区是属于亚热
带与暖温带的过渡地区.
3.4区系相似性系数
通过对研究区藻类植物亲缘关系变化的情况及
雷公山自然保护区与其它5个保护区的区系相似性
分析表明:(1)研究区藻类植物属的相似性系数范围
3754期        杨鸿雁等:贵州雷公山国家级自然保护区藻类植物区系研究
在0.254~0.565之间,种的相似性系数范围在0.144
~0.261之间,即属的相似性系数较种的相似性系
数高;(2)与其它地区相比:种的相似性系数依次是
西藏工布(0.15)>福建武夷山(0.0875)>兰州五泉
山(0.053)>贵州荔波小七孔(0.0519)>四川青城
山(0.0438).分析说明雷公山自然保护区区内及与
其它地区区系的联系紧密程度,反映了藻类植物虽
然起源相同,但为适应各自生存的微环境的变化,呈
现出分类级别与亲缘关系之间的正相关性,即分类
级别越高,其相似性就越大.同时也反映了,种的分
布主要与具体的生态环境有关,即种的分布类型反
映的是现代藻类植物的分布格局.
在今后的研究中需进一步探讨种的分布与海拔
梯度、人类干扰程度等生态环境相关性体系的建立,
为自然保护区的管理、开发及可持续发展提供相应
的理论指导.
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