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昆虫在生态系统中占有重要地位,近年来其物种丧失速率过快,物种多样性保护没有得到足够的重视。过度的土地利用是造成这种后果的关键因素,林业活动在其中起了重要作用。地表甲虫作为昆虫的重要组成部分,对森林变化反应明显,可作为监测森林环境变化的有效指标。因此,通过监测林业活动所引起的物种组成和多样性变化,就可以评估林业活动对地表甲虫多样性的影响,并提出相应的保护建议,在理论和实践中有重要意义。
本研究选取卧龙自然保护区作为地点,采取巴氏罐诱法,基于局域和景观2个尺度,从森林砍伐、恢复和片断化程度3个方面,分别从地表甲虫科级水平和步甲物种水平2个分类阶元,分析物种对生境变化的反应及多样性格局的变化,研究林业活动对地表甲虫多样性的影响,结果发现:
(1)基于景观尺度,以科和物种为分类水平的结果相似,核心区二道坪(2840~3055m)、核心区和缓冲区过渡地带的五一棚(2530~2710m)、缓冲区的巴朗山(3170~3800m)和原草地(2370~2550m)、退耕区的五里墩(2100~2750m)和耿达(1500~1800m)等6个地点内物种(科)-多度分布曲线表明,随着海拔高度降低,物种个体数量分布更加均匀;个体数量在海拔较高的3个地点显著多于较低的3个地点;β多样性整体上在退耕区高于其他地区;片断化程度和植被类型对甲虫群落组成和数量分布影响显著,基本上以保护水平和植被类型特点对生境归类,物种组成已经发生明显分化。
(2)基于局域尺度,在砍伐后长期形成的森林-草地群落交错带内,地表甲虫科-多度分布在森林边缘与草地内更相似些,比森林内部分布更均匀,而步甲物种-多度分布在森林边缘与内部生境内更相似,比草地分布更均匀;甲虫个体数量从森林内部、边缘到草地依次显著降低;β多样性在科级水平上在生境间整体差异很小,但在物种水平,β多样性由森林内部、边缘到草地逐步升高;甲虫群落组成在森林内部和草地间的差异较大,森林边缘的群落组成与两者都有较高的相似性,与森林内部发生明显分化。
(3)基于局域尺度,在砍伐后短期形成的森林-砍伐林地群落交错带内,甲虫物种(科)-多度分布在森林边缘与内部生境更相似些,比砍伐林地分布更均匀;甲虫的科丰富度在森林内部显著高于砍伐林地,但在物种水平,丰富度和个体数量在砍伐林地显著高于森林边缘;β多样性在科级水平上从森林内部、边缘到砍伐林地逐步增高,但在物种水平,β多样性在生境间没有显著变化;森林边缘与内部的甲虫群落相似性较高,但总体来说,生境间群落物种组成分化不明显。
(4)基于局域尺度,在以针叶种植林替代阔叶树种为主的天然林的森林恢复中,甲虫科-多度分布在5年生的和45年生的落叶松林内相对比15年生的落叶松林和天然落叶阔叶林分布均匀,但步甲物种-多度分布在2个树龄较年轻的林内比2个较老林内更均匀;甲虫科丰富度在落叶松林内显著高于天然阔叶林,个体数量正相反,但在物种水平,步甲的种类和个体数量在落叶松林内显著低于天然阔叶林;β多样性在科级水平上在落叶松林内显著低于天然阔叶林,而在物种水平上正好相反;甲虫群落组成在落叶松林和天然阔叶林间存在显著差异,幼年期与成熟期的落叶松林有较高的相似性。
(5)基于局域尺度,在以针叶种植林替代针叶树种为主的天然林的森林恢复中,以科和物种为分类水平的结果相似,甲虫物种(科)-多度分布与森林演替方式相关,种植林比原始林内物种数量分布更加均匀;甲虫的个体数量在种植林内显著高于原始林;β多样性在种植林和原始林内差异很小;甲虫群落组成在种植林和原始林内有一定差异,但总体来说,两者间甲虫群落的相似性很高,物种分化程度较低。
综上所述,可以发现,(1)尽管森林砍伐后偏好开放生境的物种增加了物种多样性,森林边缘也可作为暂时的栖息地,为物种再扩散定居提供物种库,但若干偏好天然林的物种因为天然林的消失而骤减,且过大的隔离超过了其扩散能力,可能会导致这些物种局域灭绝;(2)在砍伐后的自然演替和以与天然林相似树种的种植林恢复中,天然林物种在很大程度上得到恢复,但以针叶林取代天然阔叶林的恢复方式下,大量阔叶林物种无法在种植林内得到恢复,即使成熟期的种植林也不能取代阔叶林在维持物种多样性中的作用;(3)森林片断化导致了植被类型的改变,后者在很大程度上决定了物种的生境选择倾向,因此森林片断化间接地在更大尺度上影响着物种的扩散和灭绝速率;(4)以科和物种为分类阶元对于分析林业活动的影响方面结果比较相似,但不同分类阶元对森林活动引起的生境变化的反应,尤其是在多样性格局方面,还是存在着微妙的差异。所以,为了保护地表甲虫的多样性,林业管理活动应尽量减少原始林的砍伐,保存足够面积的天然林,改善现有的森林恢复方式,以接近自然演替的方式代替目前单一针叶树种的经济林种植方式,加强林业管理,使得林业活动接近自然规律,保证种植林内生境接近于天然林。