（动物学专业论文）生境破碎化条件下太行山区蜘蛛群落结构研究.pdf

摘要 摘要 太行山耸立于北京、河北、山西、河南4 省、市间。北起北京西山，南达豫北黄河 北崖，西接山西高原，东临河北平原，绵延8 0 0 余里，为山西东部、东南部与河北、河 南两省的天然界山。属于暖温带大陆性季风气候，植被以针叶林、天然落叶阔叶林、落 叶灌木丛、山地干旱性草丛以及人工栽培果树林为主。太行山位居海河流域上游，对河 北省的水利建设具有重要作用：同时太行山又是河北平原天然的屏障，可以阻挡来自西 北黄土高原的风沙，减少其对河北省的影响。因此，太行山对河北省的气候调节、生态 建设起着举足轻重的作用，保护好太行山区的生态系统也就显得尤为重要。 本研究选取涞源白石山森林公园的典型地段，对不同类型生境斑块进行了测量和分 析，在此基础上初步评价了太行山区生境破碎化的现状。并于2 0 0 6 - - 2 0 0 7 两年间，在 太行山区按纬度选取蔚县小五台山、唐县大茂山、阜平和平山交界的驼梁、赞皇嶂石岩、 邢台紫金山、涉县韩王山、林州林虑山和新乡关山等8 处样地进行调查，采用取样法与 随机扫网法相结合，共采集蜘蛛标本4 6 3 8 号，隶属于3 2 科1 1 2 属2 1 4 种。对各个采样 地分别运用群落特征指数进行分析，得到太行山区蜘蛛群落结构的现状：基本搞清了太 行山区不同地段的蜘蛛种类组成，以及各个地区的优势种类和稀有种类，为太行山区害 虫天敌资源调查和开展生物防治奠定了基础；同时为太行山区蜘蛛的稀有种类保护提供 了依据。搞清了太行山区不同地段的蜘蛛种群密度和单位面积的蜘蛛数量，为将来开发 利用蜘蛛资源提供了基础资料。运用群落特征指数对太行山区不同地段的蜘蛛群落结构 进行分析，得到了有关太行山区不同地段典型生境的蜘蛛群落的多样性、均匀性和集中 性的具体数据，并对不同地段的指数进行了对比，得出的结论为：太行山区蜘蛛物种多 样性中部高两端较低，均匀度随着纬度的降低而增加，而优势集中性则无明显变化。通 过运用j a c c a r d 相似性指数对不同生境的蜘蛛种类进行比较，得到不同生境蜘蛛种类的 差异程度，产生这种差异的主要原因是植被类型不同。对太行山区各个地段蜘蛛群落的 影响因素进行了分析，就保护蜘蛛生境应注意的问题提出若干建议，并结合蜘蛛群落结 构的现状对太行山区的生态系统的现状进行科学评价。选取植被条件较好地段的驼梁风 景区和生境破碎化后植被较差地段的韩王山旅游区的蜘蛛群落的物种数目和个体密度 进行对比，得出生境破碎化后的生境中蜘蛛的种类和个体数量均下降。 i 河北大学理学硕士学位论文 当今世界面临严重的生态危机，使人们认识到必须从生态系统整体出发，进行综合 治理，维持生态平衡。蜘蛛群落结构状况与植被的组成状况两者间显现出动态的紧密相 关，通过研究太行山区蜘蛛群落结构与生境的相互关系，为建立生态系统的保护和综合 治理提供理论依据，以期获得经济、生态和社会三方面的效益，为河北省的发展提供一 个良好的生态环境。 关键词生境破碎化；蜘蛛；群落结构；多样性；太行山 a b s t r a c t a b s t r a c t t h et a i h a n gm o u n t a i n sa r el o c a t e dm o s t l yi nt h ew e s to fh e b e ip r o v i n c eb u ta l s or e a c h w e s ti n t os h a n x ip r o v i n c ea n ds o u t h w e s tt oh e n a np r o v i n c e t ot h ee a s to ft h em o u n t a i n r a n g ei st h eh e b e ip l a i na n dt ot h en o r t hi st h eb a s i no fh e b e i t h el e n g t ho ft h et a i h a n g m o u n t a i nr a n g ei s4 0 0k m a n dt h ec l i m a t ei sc o n t i n e n t a lm o n s o o n t h em a i nv e g e t a t i o nt y p e s i n c l u d ec o n i f e r s ，d e c i d u o u st r e e s ，v a r i o u ss h r u b s ，h e r b s ，g r a s s e sa n dc u l t i v a t e df r u i to r c h a r d s t h et a i h a n gm o u n t a i n sa r et h eh e a d w a t e r so ft h eh a ir i v e ra n dh a v ea ni m p o r t a n tf u n c t i o n f o rw a t e rc o n s e r v a n c yi nh e b e ip r o v i n c e a tt h es a m et i m e ，t h et a i h a n gm o u n t a i n sa r ea g e o p h y s i c a lw e s t e mb a r r i e rf o rh e b e ip r o v i n c et oc o u n t e r c h e c kt h ew i n d sf r o mt h el o e s s p l a t e a uo fn o r t h w e s t e r ns h a n x ip r o v i n c e t h ea l t i t u d er a n g e sf r o m28 8 2mt o8 0 0ma n di s g e n e r a l l yh i g h e ri nt h en o r t h t h u s ，t h et a i h a n gm o u n t a i n sh a v em a n yi m p o r t a n tf u n c t i o n sf o r t h ec l i m a t ea n de n v i r o n m e n to fh e b e ip r o v i n c e i nt h i ss t u d y , w eh a v ec h o s e nd i f f e r e n tt y p eh a b i t a t st oa n a l y z ei n f l u e n t i a lf a c t o r so f h a b i t a tf r a g m e n t a t i o ni nb a i s h i s h a nm o u n t a i n ，l a i y u a nc o u n t y , a n de s t i m a t et h er e s u l t st ot h e e n t i r et a i h a n gm o u n t a i na r e a i ny e a r s2 0 0 6a n d2 0 0 7 ，w es a m p l e de i g h tm o u n t a i n o u sp l a c e s ( x i a o w u t a i ，d a m a o s h a n ，t u o l i a n g ，z h a n g s h i y a n , z i j i n s h a n ，k i n g h a n s h a n , l i n l v s h a n , g u a n s h a n ) t oi n v e s t i g a t et h es p i d e rc o m m u n i t i e s w i t hg r o u n dc o l l e c t i o na n ds w e e p - n e t s a m p l i n gw ec o l l e c t e d4 6 3 8s p i d e r s ，b e l o n g i n gt o3 2f a m i l i e s ，112g e n e r aa n d2 14s p e c i e s a n a l y s i sb yt h ec o m m u n i t yd i v e r s i t yi n d e xr e s u l t e di nt h ef o l l o w i n g ：t h ec o m p o s i t i o no f s p i d e rs p e c i e s ，i n c l u d i n gp r e p o n d e r a n ta n di n f r e q u e n ts p e c i e s ；t h en u m b e ra n dd e n s i t yo f s p i d e r si nd i f f e r e n th a b i t a t sa n dr e g i o n s ；t h es p e c i e sd i v e r s i t y , e v e n n e s sa n dc o n c e n t r i c i t yo f t h es p i d e rc o m m u n i t yi nd i f f e r e n tr e g i o n s t h er e s u l t ss h o wt h a tt h es p e c i e sd i v e r s i t yi sh i g h e r i nt h em i d l a n d st h a ne n d l a n d s ，t h ee v e n n e s si n c r e a s e sa st h el a t i t u d ed e c l i n e s ，b u tt h e c o n c e n t r i c i t yd o e sn o tv a r y a f t e rc o m p a r i n gs p i d e rs p e c i e so fd i f f e r e n th a b i t a t sb yt h e j a c c a r di n d e x ，w ef o u n dt h ed o m i n a n tf a c t o rc o n t r o l l i n gs p i d e rs p e c i e sd i s t r i b u t i o nw a st y p e o fv e g e t a t i o n i nas e p a r a t ei n v e s t i g a t i o nw ec o m p a r e dt u o l i a n ga n dk i n g h a nm o u n t a i n st o s t u d yt h ee f f e c to fh a b i t a tf r a g m e n t i o no ns p i d e rc o m m u n i t i e s t h er e s u l t st h e r ei n d i c a t et h a t 河北大学理学硕士学位论文 t h en u m b e ro fs p e c i e sa n di n d i v i d u a l sd e c l i n e sa f t e rh a b i t a tf r a g m e n t a t i o n f i n a l l y , w ep r o p o s es o m es u g g e s t i o n sa b o u th o wt op r o t e c tt h eh a b i t a to fs p i d e r sa n d w ea l s oe v a l u a t et h ea c t u a l i t yo ft h ee c o s y s t e mo ft a i h a n gm o u n t a i na r e a t o d a y , w ea l ec o n f r o n t e d 、杭mm a n ye c o s y s t e mp r o b l e m s ，w h i c hm a k eu st ot l l i i l l ( a b o u t h o wt oi m p r o v et h ec o n d i t i o no fo u re n v i r o n m e n t s o ，t op r o t e c tt h ee c o s y s t e m ，w em u s t c o n s i d e rt h e s eq u e s t i o n sc o m p r e h e n s i v e l y t h e r ea l em a n yr e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h es p i d e r c o m m u n i t ya n dv e g e t a t i o nt y p e s a c c o r d i n gt ot h i ss p i d e rc o m m u n i t ys t u d y , w eh o p et of m da n e wm e t h o do fp r o t e c t i n ga n dr e c o n s t r u c t i n gt h ee c o s y s t e m ，w h i c hw i l l p r o m o t et h e d e v e l o p m e n to ft h ee c o n o m y , e n v i r o n m e n ta n dh u m a ns o c i e t yi nh e b e ip r o v i n c e k e yw o r d s h a b i t a tf r a g m e n t a t i o n ；s p i d e r ；c o m m u n i t ys t r u c t u r e ；d i v e r i t y ； t a i h a n gm o u n t a i n s 河北大学 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北大学或其他教育机构的学位或证书 所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示了致谢。 作者签名：塞童筮 日期：2 1 窆年上月止日 学位论文使用授权声明 本人完全了解河北大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年月日解密后适用本授权声明。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方格内打“ ) 保护知识产权声明 本人为申请河北大学学位所提交的题目为( 嬲觥撕1 ：鳓j 【f 丞蜘蛛瑶隗鲜瓣的 学位论文，是我个人在导师潞动溅蜘量擞授 ) 指导并与导师合作下取 得的研究成果，研究工作及取得的研究成果是在河北大学所提供的研究经费及导师的研 究经费资助下完成的。本人完全了解并严格遵守中华人民共和国为保护知识产权所制定 的各项法律、行政法规以及河北大学的相关规定。 本人声明如下：本论文的成果归河北大学所有，未经征得指导教师和河北大学的书 面同意和授权，本人保证不以任何形式公开和传播科研成果和科研工作内容。如果违反 本声明，本人愿意承担相应法律责任。 声明人： 鏖垒亟日期：三姐二年l 月j 厶日 作者签名： 导师签名：蹴 ， 少 多 旅i p b 日期：塑呈年上月上日 日期：翟出月五 日期：弘昏年上月讧日 一引言 ! i i 一 _, i i i 曼曼曼曼! 曼曼曼曼曼毫! 曼曼! 璺量! 曼! 皇曼曼鼍璺曼曼曼曼曼曼 一引言( i n t r o d u c t i o n ) 随着经济的发展，人民生活水平不断提高，人类从环境中的索取也越来越多。因此 环境所受到的压力越来越大。如何能够科学合理的开发利用环境的各种资源，世界各国 政府纷纷出台各项政策和措施。我国在1 9 9 2 年即提出了“保持当今一代人的需求和子 孙后代的生活前景之间的平衡”的可持续发展战略。1 9 9 6 年3 月，在第八届全国人民代 表大会第四次会议上批准的国民经济和社会发展“九五”计划和2 0 1 0 年远景目标纲 要，把可持续发展作为一条重要的指导方针和战略目标，并明确做出了中国今后在经 济和社会发展中实施可持续发展战略的重大决策。进入2 i 世纪，中国的环境质量仍是 不容乐观的，国家环保总局副局长祝光耀曾在2 0 0 3 年中国环境质量报告中提到：虽 然我们在生态保护和生态建设方面做了大量的工作，但从总体上看，当前生态环境方面 的问题仍比较严重，主要表现在边建设、边破坏，建设赶不上破坏。因此，目前全国整 体的生态环境还是比较脆弱的，具体表现：森林质量不高、草地退化、土地沙化速度加 快、水土流失严重、生态平衡不断恶化、外来物种侵入、生物多样性减少、资源丧失和 生物资源破坏的形势不容乐观。 太行山北起北京西山，南达豫北黄河北崖，西接山西高原，东临华北平原，绵延8 0 0 余里，为山西东部、东南部与河北、河南两省的天然界山，构成了华北平原西部的天然 屏障，是我国东部地区的重要山脉和地理分界线。在河北省境内，太行山区面积约占河 北省总面积的1 7 ，而该地区的人口则占河北省总人口的1 4 2 左右。太行山区地形复 杂，具有丰富的自然资源，是一座天然的生态宝库，对河北省的生态建设、水利建设和 气候调节起着举足轻重的作用。 蜘蛛是农、林害虫的一类重要天敌，其种类和发生量均居各类捕食性天敌之首，是 自然调控害虫发生和发展的主要生物因子。随着人类活动的加剧，太行山区森林被大面 积砍伐，天然植被遭到了人为破坏或被开垦为农田，加之气候变化和水源减少等因素， 使太行山区生态系统发生了明显改变，主要表现在两个方面：一是生境面积的减少：二 是剩余地区重新分布为非连续的生境片段( y a n ge ta 1 ，2 0 0 0 ) 。生态系统的改变对蜘蛛群 落结构也产生了重要的影响：一是蜘蛛赖以生存的生境发生了明显的变化，进而影响了 蜘蛛群落的组成；二是蜘蛛的捕食对象( 即各种农、林害虫) 的群落结构也随着生境破 1 河北大学理学硕七学位论文 詈曼曼曼鼍曼曼蔓曼皇i i i ；i 一 一i i 曼舅曼曼曼! 鼍曼 碎化而发生了改变，从而影响和改变了蜘蛛的群落结构。 因此加速对太行山区动、植物群落结构的研究，并采取相应措施实施保护已经成了 当前的一项紧迫任务。鉴于该种情况，河北大学生命科学学院的张锋副教授提出对太行 山区蜘蛛种类和群落结构现状进行调查，从一个侧面来评价太行山区生态环境破碎化的 现状，分析该种情况出现的原因，并就该地区的生态环境的保护提出可行性的建议和措 施。该项目得到河北省自然科学基金的资助。 1 太行山区概况 太行山，又名五行山、王母山，北起北京西山，南达河南黄河北崖，西接黄土高原， 东临华北平原，是一个东北一西南走向的“s ”形狭长山地，地理坐标为3 5 0 1 9 l _ - 4 0 0 5 l ，n ， 1 1 3 0 1 0 1 1 5 0 4 8 e ，绵延8 0 0 余里，是山西东部、东南部与河北、河南两省的天然界山， 是河北平原西部的天然屏障，是我国东部地区的重要山脉和地理分界线。太行山有因地 壳变动产生的褶皱和断裂，加上水流的冲刷切割，横向形成了许多被称为”陉”的峡谷。 其中最著名的就是”太行八陉”，从南往北依次为轵关陉、太行陉、白陉、滏口陉、井陉、 飞狐陉、蒲阴陉和军都陉( 刘濂，1 9 9 6 ) 。 太行山区在地质史上属于新华夏隆起带，隆起带中由于次一级的差异升降运动，形 成了一系列雁行式排列的隆起和凹陷。主要有阜平隆起、井陉凹陷、赞皇隆起、武安凹 陷等。其中：隆起区主要由太古代、元古代时期的变质岩系组成，而凹陷区则多是由古 生代的沉积岩组成，其上覆盖较厚的黄土层。太行山隆起区自中生代、新生代以来不断 的变动，逐渐形成了以中山、低山丘陵和断裂盆地为主的地貌景观。地势北高南低，北 部山峰一般在海拔15 0 0m 以上，最高峰是蔚县、涿鹿境内小五台山，最高海拔28 8 2m ( 东台) ，其中20 0 0m 以上的高峰有位于蔚县和涿鹿的小五台山、涿鹿东灵山、涞源白 石山、平山驼梁、山西太白山、阳曲山等；中部的山峰海拔较低，一般在8 0 0 - 15 0 0m 之间，主要有邢台的紫金山、涉县韩王山和九峰山等；南部主要是河南境内的林虑山和 关山，平均海拔主要在8 0 0m 以下。 太行山区地处中纬度，属暖温带大陆性季风气候，水热条件比较优越，年平均气温 8 一1 0 ，大于或等于o c 积温41 0 0 48 0 0 c ，大于或等于1 0 积温37 0 0 40 0 0 c ；无 霜期1 2 0 - 1 8 0 天，年平均降水量5 1 0 - 6 2 0m m ，主要集中于夏秋两季，而春季干旱，冬 2 一引言 ! m_ m o 曼曼! 曼曼鼍皇皇曼曼曼曼曼曼曼曼苎皇曼! 曼! ! 曼! 曼曼曼蔓曼曼曼曼鼍蔓曼! 曼曼曼! 曼曼曼曼量曼蔓! 曼! 曼曼璺曼皇曼 季少雪。该地区是河北省的一个降水较多的地区，也是河北省大多数河流的发源地或流 经地区。 太行山区土壤以褐土为主，在海拔l0 0 0m 以上的中山为山地棕壤，小五台山及驼 梁山顶部有亚高山草甸土分布，海拔l0 0 0m 以下为淋溶褐土。太行山区自然植被以落 叶阔叶林森林植被为主，有的区域山地海拔较高，植被的垂直变化比较明显，以小五台 山最为典型，其阳坡10 0 0m 以下为灌丛，l0 0 0m 以上有油松或落叶松：而阴坡1 6 0 0m 以下是夏绿阔叶林，16 0 0 25 0 0m 是亚高山草甸。太行山区南端的植被主要是灌丛和灌 草丛，有荆条h t e xn e g u n d o 、胡枝子l e s p e d e z ab i c o l o r 、酸枣z i z y p h u sj u j u b e 和白羊草 b o t h r i o c h l o ai s c h a e m u m 等，主要分布在海拔8 0 0m 以下的低山区，是人为活动干扰的 结果。偶有喜温的南方植物侵入，如泡桐、漆树和苦木等。山地为南北排列的狭长地带， 阴、阳坡的植被差异不明显。太行山区总体景观，植被变化差异是：海拔15 0 0m 以上， 分布有油松和华北落叶松占优势的针叶林；海拔10 0 0 - 15 0 0m 高度范围内，主要为松、 栎林，并混生有桦树、刺槐、山杨等。海拔8 0 0m 以上的地区，面积较广，土层较厚， 植被覆盖较好，大多为落叶阔叶林和针叶林，人口分布较少，故受人为影响较少：海拔 8 0 0m 以下的低山丘陵区，人口分布较多，受人为破坏严重，植被稀疏，多为灌草丛， 且种类贫乏，主要成分有荆条、酸枣、白羊草、黄背草t h e m e d a j a p o n i c a 等。由于人类 活动的影响，自然植被遭受很大的破坏，不少地段的植被稀疏低矮，基岩裸露，造成水 土流失严重( 张锋，2 0 0 0 ；y a n g e ta 1 ，2 0 0 0 ) 。 2 生境破碎化研究 生境破碎化( h a b i t a tf r a g m e n t a t i o n ) 是指在人为活动和自然干扰下，大块连续分布 的自然生境被其它非适宜生境分隔成许多面积较小生境斑块( s m a l l e rf r a g m e n t s ) ( 即岛 屿) 的过程。生境破碎化的结果是改变了生境的异质性，对生态系统的影响主要表现在： 生境破碎化后，片断生境的物理、化学和生物学因素都发生一系列的变化，其能量平衡 明显不同于被茂密植被覆盖的景观；生境破碎化影响物种种群的迁入率和迁出率，进而 改变种群的数量和种类组成，并且破碎化后，生境斑块间的生物相互作用改变，亦可导 致物种的灭绝。随着人类活动加强，生境破碎化愈演愈烈，由此导致生物多样性的丧失 不断加剧，为此开展人类活动强烈地区生境破碎化的研究，加强生物物种的保护已引起 河北大学理学硕士学位论文 科学家的高度重视。生境破碎化主要是由于人为因素或环境变化而导致生境中面积较大 的自然栖息地不断被分隔破碎或生态功能降低而形成的，主要有两方面的表现：形态上 的破碎化，一方面随着人类活动的增强而导致栖息地中破碎生境地的增加，结果是适宜 于生物生存的栖息地面积急剧减小，在相当程度上降低了栖息地保护物种的生态功能； 另二方面随着斑块形状( 栖息地) 的复杂化( 破碎化) ，结果是导致斑块边缘效应的增 强，导致自然栖息地面积减少，在极大程度上减弱了栖息地保护生物多样性的功能；在 生态功能上的破碎化是指栖息地( 斑块) 内部生境的破碎化，主要是由于气候条件、人 为活动的影响而造成栖息地内部生态环境质量的下降，或由于自然环境因子在空间组合 上的不匹配而导致生境适宜性的降低或在空间分布上的破碎化。目前，前一个方面的生 境破碎化对生物物种的影响已经引起了生态学界的高度重视，并开展了大量的研究工作 ( 葛宝明等，2 0 0 4 ；万晓军，2 0 0 5 ) 。 在生境破碎化方面，国外已经开展了大量的研究工作，在2 0 世纪8 0 年代以前，生 境破碎化研究的重点是探索破碎化的岛屿效应，主要是应用岛屿生物地理学研究方法。 除研究典型岛屿外，还在亚马逊热带雨林开展了“破碎实验，以检验岛屿生物地理学 “平衡理论的正确性和适用范围。2 0 世纪8 0 年代以后，研究的重点转向探讨生境破 碎化的非生物和生物环境变化以及它们的生态学效应，同时也考虑破碎化的生物地理学 效应，主要是应用群落生态学、景观生态学和岛屿生物地理学相结合的研究方法。进入 2 0 世纪9 0 年代，生境破碎化研究产生了许多新理论和新模型，主要的研究热点：比较 生境面积损失和生境斑块的空间格局对破碎景观中物种绝灭的相对影响( s c h i e m i e g e l o w e ta 1 ，2 0 0 2 ) ；破碎景观中物种的适宜生境比例和绝灭域值( f a h r i g ，1 9 9 7 ) ；异质种群 动态以及生态系统的生态过程等。生境破碎化研究的成果已广泛应用于发达国家的生态 环境建设中，如交通建设中的野生动物通道设计和自然保护区的缓冲带设计以及保护区 间的生境廊道设计等。我国从2 0 世纪9 0 年代开始进行研究，主要集中于对动物种群的 生境破碎化的评价以及破碎化对动物种群的繁殖( d e n ge ta 1 ，2 0 0 1 ) 、行为和生存状态 的影响等方面，比较典型的例子有陈利顶、刘雪华等( 1 9 9 9 ) 对大熊猫生境破碎化的研 究；武正军、李义明( 2 0 0 3 ) 对生境破碎化与动物种群生存状态的研究；葛宝明、鲍毅 新等( 2 0 0 4 ) 对生境片断化效应的研究。但目前主要的研究对象集中于有特殊经济或社 会价值的脊椎动物方面( l ie ta 1 ，1 9 9 4 ) ，而有关无脊椎动物的生境破碎化的研究较少， 4 一引言 皇曼舅ii 曼曼皇皇璺曼曼! 皇舅皇曼曼鼍曼曼曼曼曼曼苎曼曼蔓曼曼! 曼! ! 曼! 曼曼曼量曼鼍曼皇苎曼! ! 曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼兰曼曼量曼鼍皇曼曼曼曼曼曼曼 仅见到刘缠民( 2 0 0 0 ) 对陕西北部蝗虫群落生境破碎化的研究。无脊椎动物较脊椎动物 具有更庞大的种类数量和较小的个体体积，故而对周围环境的依赖性更强。因此，破碎 化生境对无脊椎动物的群落结构的影响明显要比脊椎动物大的多，目前国外已有不少该 方面的研究( s e y m o u re ta 1 ，1 9 9 9 ；m a u d s l e y ，2 0 0 0 ；l o y o l ae ta 1 ，2 0 0 6 ；m u n y u l i ae ta 1 ， 2 0 0 7 ) ，故而国内专家应该加强在该方面的研究。 生境破碎化不仅导致适宜生境的损失，而且能引起适宜生境空间格局的变化，从而 在不同空间尺度上，影响物种的扩散、迁移和建群，以及生态系统的生态过程和景观结 构的完整性。在连续的生境中，种群内的个体通过扩散和迁移，寻找和开拓新的生境和 资源，降低亲缘个体间的资源竞争，避免近亲繁殖，降低遗传漂变并增加不同种群间的 遗传基因交流从而扩大物种的分布范围，增加个体和种群存活的机会，而破碎化后的生 境中的这些功能都会减少或丧失。 描述生境破碎化程度状态的最基本要素是斑块总面积、斑块数目、每一斑块的面积、 斑块形状、斑块问距离和研究地总面积。在已有的生境破碎化测定方法中着重于考虑其 中的某些要素。如：区域加权形状指数、斑块形状指数、内部生境面积指数、相对斑块 指数、斑块内缘比、斑块间隔离度和可接近度以及破碎度等( 武正军等，2 0 0 3 ) 。 3 生物多样性和蜘蛛群落的研究 生物多样性是一个描述自然界多样性程度的概念，它包括时间和空间的两个方面， 因此它具有一定的区域性。一般认为生物多样性有四个层次：即基因水平、物种水平、 生态系统水平和景观水平( 马克平，1 9 9 5 ) 。目前，还有人将其分为与之相似的四个方 面：遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和文化多样性。不同层次的生物多样性 是相互联系、密不可分的，上一级水平的多样性是由下一级生命实体的不同组合方式形 成的。由遗传的多样性导致了物种的多样性，而物种不同形式的组合则决定了生物群落 乃至生态系统的多样性。在所有层次的生物多样性中，物种多样性是最基本的，也是目 前研究最多的。这不仅在于物种个体是承载各种生命现象的有机单位，而且在从微观到 宏观的多样性带谱中，物种是承前启后的关键环节( 张泽钧，2 0 0 1 ) 。 我国物种非常丰富，但直到新中国成立后，研究工作才有了长足的发展，在生物多 样性测度方法上，我国的金翠霞( 1 9 8 1 ) 、李典谟( 1 9 8 7 ) 、赵志模( 1 9 8 9 ) 、钱迎倩( 1 9 9 4 ) 5 河北大学理学硕士学位论文 等对生物多样性的测度方法作过介绍和探讨。其中马克平( 1 9 8 4 ) 对生物多样性的测度 方法做了较为全面的评述，另有邬建国、周开亚、张荣祖和刘灿然等都对生物多样性进 行过理论介绍和研究工作( 刘缠民，2 0 0 0 ) 。李代芹等( 1 9 9 4 ) 则专门针对蜘蛛的群落 结构多样性的测定方法提出过改进的意见。 生物群落研究是对各种各样生存着的生物群落，各群落彼此之间多层次的相互作用 及动态变化的研究。生物群落是指在一定地理区域内，生活在同一环境下的不同种群的 集合体，其内部存在着极为复杂的相互联系。群落多样性就是指生物群落在组成、结构、 功能和动态方面表现出的丰富多彩的差异。因此，群落多样性研究是群落生态学研究， 乃至整个生态学研究中十分重要的内容。其中群落在组成和结构上表现出的多样性是认 识群落的组织水平，甚至功能状态的基础，也是生物多样性研究中至关重要的方面( 马 克平，1 9 9 5 ) 。 目前生物群落的研究中较好的是对植物群落的研究，与之相比有关动物群落的研究 则相对滞后，国内对动物群落的研究起步时间较晚，且多借鉴植物群落方面的研究成果。 在国内开展关于蜘蛛群落的调查研究工作的最早始于2 0 世纪7 0 年代，当时为响应国家 关于开展“生物防治 政策的号召，在全国范围内开展了以搞清国内可开发的生物防治 的本底资源为目的的调查工作，拉开了蜘蛛群落研究的序幕。比较著名的专家有赵敬钊、 尹长民、王洪全、宋大祥、古德祥、颜亨梅、张古忍等。张永强( 1 9 8 9 ) 对农田蜘蛛群 落结构及其多样性的研究可以看作是国内对蜘蛛群落研究的早期代表，随后李代芹、赵 敬钊等( 1 9 9 3 、1 9 9 4 ) 对棉田蜘蛛群落及其多样性的研究；颜亨梅等( 1 9 9 4 ) 对武陵山 地区蜘蛛群落结构和多样性的研究，这是国内对山地丘陵地区蜘蛛群落结构研究的早期 代表；王宗英、陈发扬等( 1 9 9 7 ) 对九华山森林土壤蜘蛛群落的研究；丛建国( 1 9 9 8 ) 对沂蒙山区落叶阔叶林蜘蛛群落多样性的研究；上官小霞、沈文君等( 2 0 0 2 ) 对棉田蜘 蛛群落的动态研究；刘家武( 2 0 0 2 ) 对湖北九宫山自然保护区蜘蛛群落的调查研究；张 觉晚( 2 0 0 4 ) 对茶园蜘蛛群落多样性研究；陈连水、袁凤辉等( 2 0 0 5 ) 对江西马头山自 然保护区蜘蛛群落多样性的研究；王洪全( 1 9 9 9 、2 0 0 6 ) 对中国稻区蜘蛛群落结构和功 能的研究等都是国内在蜘蛛群落结构调查方面的代表。通过这些研究国内在蜘蛛群落结 构方面的研究方法和手段已经日趋成熟，这些都对本论文的开展提供了不少有益的借 鉴。 6 一引言 4 太行山区蜘蛛群落结构的研究意义 太行山区跨越北京、河北、山西和河南4 省市，是京津地区和华北平原的天然屏障 和水源供给地，对该地区的工农业生产具有重要影响，既可以阻挡来自黄土高原的风沙、 提供丰富的优质水资源和农副产品，也可能为该地区带来严重的水旱灾害。仅山西、河 北两省太行山水土流失，每年向海河输送泥沙就达1 6 亿吨，给京津地区及华北平原的 工农业生产带来了巨大损失。平原地区的农业生产与社会经济的发展，同太行山的植被 状况有着不可分割的紧密联系。植树种草，增加植被覆盖率是防治水土流失、减少自然 灾害的根本性措施。2 0 世纪末河北省即开展了旨在改善和恢复太行山植被的绿化行动； 进入2 l 世纪，太行山绿化工程又被列入国家六大重点林业生态工程，这些都加快了太 行山区植被改善和恢复的进程。在我们不断改善太行山植被条件的同时，同样应该特别 注意对已有成果的保护和管理，尤其是人为种植的大量的果树和林木，往往会因为种类 单一，极易受到各种农、林害虫的大规模侵害。因此，密切关注农、林害虫的防治工作 将会是太行山区植被修复工程后期工作的重点。否则，花费巨大的人力、物力和财力建 立起来的生态屏障就可能被农、林害虫破坏殆尽。 众所周知，蜘蛛种类多，种群数量大，几乎全是捕食性的，且捕食的对象极大部分 是农、林害虫。因此，蜘蛛是一类重要的害虫的天敌，在生物防治尤其是山区的农、林 害虫的防治方面具有重要作用。依据现有的条件，我们认为在太行山区的农、林害虫防 治中，蜘蛛将起到关键性的作用。但是，目前对太行山区蜘蛛的研究多为种类描述和区 系性报道( 张锋，2 0 0 0 ) ，而有关该地区蜘蛛群落结构以及种群数量的研究，仅见到劣 旺禄( 1 9 9 9 ) 在其硕士论文中对张家口市和石家庄市的部分地段的农田生境中的蜘蛛群 落进行报道，目前并没有一个关于太行山区的蜘蛛群落的系统性研究报道。本研究对太 行山区的蜘蛛群落进行详细的调查，基本搞清了该地区蜘蛛群落的优势种类和结构特 征，弄清该地区蜘蛛的种群密度和单位面积的个体密度，为保护和利用这类重要的天敌 资源提供依据，同时从一个侧面揭示出该地区生态环境和生物群落结构的现状，为保护 太行山区的生态环境提供参考。 当今世界面临着严重的生态危机，使人们认识到必须从生态系统的整体出发，进行 综合治理，维持生态平衡。蜘蛛群落结构的变化与植被的组成状况两者间显现出动态的 紧密相关，通过研究太行山区蜘蛛群落结构与生境的相互关系，可为建立生态系统的保 7 河北大学理学硕+ 学位论文 曼曼曼曼量曼曼舅曼曼鼍曼曼皇曼曼蔓曼曼曼曼曼曼曼曼曼苎曼曼曼曼毫曼皇鼍! 曼曼曼曼i i i i 一一 i 曼! ! 曼曼皇! 蔓寡皇曼皇量皇曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼舅曼曼曼曼皇曼曼曼曼 护和综合治理新模式提供理论依据，以期获得经济! 生态和社会三方面的效益，为河北 省的发展提供一个良好的生态环境。 二材料和方法 二材料和方法( m a t e r i a l sa n dm e t h o d s ) 1 研究方法 1 1 取样方法 取样是群落生态研究的重要步骤，研究结果的好坏与取样方法有密切的关系。取样 方法主要有两种类型：主观取样和客观取样。前者是人为选择取样地段：后者是通过统 计方法设置样方，又叫概率取样法。我们根据太行山区的实际情况，主要采用主观取样 法。而对于采样样方的选择则力求随机，以减少人为因素的影响。 1 2 样方大小 在调查过程中，我们选择样方作为取样的基本单位，因为样方易于应用，从统计学 角度来讲，方形的边和面积的比相对较小，因而边际影响的误差较小。对于样方的大小 应适当，一般用群落的最小面积作为样方的大小( 张金屯，2 0 0 4 ) 。根据蜘蛛的生活环 境的特点，我们选取l 1m 2 做为样方的大小。 1 3 样方的数目 在样方的大小确定后，就要考虑样方的数目。理论上讲，样方数目越多越好，但样 方太多，费时费工；样方太少，可能代表性较差，会导致错误的结果。常用的确定样方 数目的方法有：平均数曲线法、方差法、面积比较法。我们采用平均数曲线法：当样方 数较少时，平均数变化幅度较大，随着样方数目的增加，它的变化幅度逐渐减少，当到 达某一样方数目时，它的变化幅度小于允许的范围( 5 的变化幅度) ，此时对应的样方 数目即可以认为是我们所需要的取样数目( 张金屯，2 0 0 4 ) 。 1 4 取样地选择 我们调查的主要目的是搞清太行山区蜘蛛群落结构在人为的干扰下以及由此而引 发的生境破碎化改变后的蜘蛛群落结构的变化。事实上，关于太行山区早期的蜘蛛群落 结构的研究主要有劣旺禄( 1 9 9 9 ) 所做的关于石家庄和张家口地区部分地段的农田生境 9 河北大学理学硕士学位论文 i i! 的蜘蛛群落结构以及张锋在其硕士论文中的关于小五台山地区的蜘蛛群落的少 量记述。因此本论文主要的研究工作是基于：太行山区在目前情况下的蜘蛛群落结构的 现状。我们选择采集的样地位置一般是在人类活动能够达到的地方，故蜘蛛的群落结构 会受到人为或家畜的影响，同时可以看出人类活动对蜘蛛群落的影响程度。 1 5 群落结构的分析方法 目前，有关群落结构多样性测定的方法很多，主要根据不同空间尺度范围，大体可 分为3 个水平：a 多样性、p 多样性和丫多样性。其中：a 多样性是分析栖息地或群落 中的物种多样性；b 多样性是分析某个梯度方向上从一种生境到另一个生境所发生的种 的多样性变化的速率和范围，也就是研究不同群落之间的种和多度关系、种和面积关系。 p 多样性还可以反映出不同群落间物种组成的差异，在不同群落或某个环境梯度上的共 有种越少，p 多样性就越大，测度群落p 多样性的重要意义在于：它可以反映生境变化 的程度或指示生境被物种分割的程度；p 多样性的高低可以用来比较不同地点的生境多 样性：p 多样性与0 【多样性一起构成了群落或生态系统总体多样性。丫- 多样性反映的是 最广阔的地理尺度，是指在一个地理区域内一系列生境中种的多样性。它是用这些生境 的a 多样性和生境间的p 多样性的研究范围结合起来表示的。 我们对太行山区蜘蛛群落的研究主要是集中于a 多样性的水平上，即通过计算物种 丰富度 、多样性指数旧) 、均匀度指数、优势集中性指数 来分析蜘蛛群落结构的多样性；同时在个别调查力度较大的地方运用 相似性指 数( c ) 和的对数级数模型对不同生境间的p 多样性的种多度关系进行了初步 分析。主要应用的方法有以下几种： ( 1 ) 物种丰富度指数 物种丰富度指数即物种的数目，一般用一定大小的样地内物种的数目表示。物种丰 富度是物种多样性测度中较为简单且生物学意义明显的指数，影响物种丰富度的因素主 要有历史因素，潜在的定居者数量( 物种库的大小) ，距离定居者来源地是远近( 物种 库距离) ，群落面积的大小和群落内物种间的相互作用等( 赵志模， 。 ( 2 )指数( 又称香农指数) 香农指数是从概率论出发测度多样性的。该指数在群落生态学中应用最为普遍，其 公式：目= 一p jh l ，；其中：只为物种的个体数占全部个体数的比例。 、 1 0 二材料和方法 曼皇皇皇曼皇m mmm,=,mm i ii ii 曼曼曼曼曼曼曼曼 ( 3 ) s i m p s o n 优势集中性指数 s i m p s o n 优势集中性指数又称为优势度指数，是对多样性的反面即集中性的度量。 其公式为：庐驴2 ；其中：只为物种f 的个体数占全部个体数的比例。 ( 4 ) 群落的均匀度指数 均匀度是群落多样性研究中另一个重要概念，均匀度定义为群落中不同物种的多度 分布的均匀程度。目前常用的均匀度指数为p i e l o u 均匀度指数。 p i e l o u ( 1 9 6 9 ) 把均匀度定义为群落的实测多样性与最大多样性的比值，以香农指数 为例，即：j = i f i f m 缸= h l l ns ；其中：j 为样地内的物种数，日为香农指数。 ( 5 ) j a c c a r d 相似性指数( c ) ：c = ( a + b c ) 。 其中：a 、b 分别为生境类型a 、b 所具有的物种数；c 为2 种生境类型中共有物种 数。根据该公式的计算，如果c 值在0 - 0 2 5 范围内为极不相似；在0 2 5 - 0 5 0 范围内为 中等不相似；在0 5 0 - 0 7 5 范围内为中等相似，在o 7 5 - 1 0 范围内为极相似。 1 6 生境破碎化的测量方法 通过邬建国( 2 0 0 0 ) 和张慧等( 2 0 0 7 ) 对不同类型的生境斑块进行测量的方法，主要采 用以下指数进行分析： ( 1 ) 斑块密度指数 斑块密度指数即为斑块个数与面积的比值，其值越大表示破碎化程度越高。某一斑 块类型的斑块密度肋i = m a i ：其中，p d i 为斑块类型f 的密度指数，蹦为斑块i 的斑 块数，彳i 为该类型斑块f 的总面积。 整个景观的斑块密度d = n 么；其中，d 为景观斑块密度，为景观类型总的斑块 数量，4 为景观总面积。 ( 2 ) 景观分离度指数