生境破碎化对贵州典型喀斯特地区斑叶蝉物种多样性和遗传多样性的影响

来源 :贵州师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fang200710081202fang
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斑叶蝉Erythroneurini隶属于半翅目Hemiptera、叶蝉科Cicadellidae、小叶蝉亚科Typhlocybinae,主要发生在林木和草地上,是生态系统的重要组成部分之一,其种群动态与分布格局易受气候和寄主植物影响,可作为环境敏感指示生物。目前关于该类群及其生态环境变化之间的研究鲜少,本研究以贵州生态环境差异较大的3个典型喀斯特地区(施秉云台山自然保护区、毕节撒拉溪示范区和贞丰-花江示范区)作为研究区,基于卫星影像、野外调查采集、分子测序等数据,初探研究区内斑叶蝉的生境破碎化程度、物种多样性和遗传多样性等情况,并结合研究区背景,了解影响生境破碎化的主要因素,提出物种资源的合理保护建议。主要结果如下:1、斑叶蝉生境破碎化程度受区域内石漠化程度影响,并与之呈正相关;研究区各样地的生境破碎化程度主要受生境连续性面积大小的影响,并与之呈负相关。施秉云台山自然保护区斑叶蝉族昆虫生境破碎化程度最低,适宜生境占总面积的91.06%;毕节撒拉溪示范区次之,适宜生境占总面积的68.05%;贞丰-花江示范区则最强,适宜生境占总面积的35.53%。各生境破碎化指数(PD、FN1、FN2、Ni、F、FI1、FI2)均表现为:施秉<毕节<花江。2、2019年5月-10月,在三个研究区中共捕获斑叶蝉标本7064头,隶属于14属51种,其中利川顶斑叶蝉Empoascanara sipra Dworakowska,1980为优势类群,占总个体数的91.5%。斑叶蝉标本个体数依次为毕节(5245头)>施秉(1580头)>花江(239头),类群不同阶元数量顺序依次为施秉(10属,25种)>毕节(8属,16种)>花江(8属,14种)。3、研究区及其各样地的斑叶蝉物种多样性受生境破碎化的影响,破碎化越弱,物种多样性越高。在施秉云台山自然保护区内斑叶蝉物种多样性最高,种群分布较均匀,各物种多样性指标平均为1.0069;毕节撒拉溪示范区次之,平均为0.6550;贞丰-花江示范区内则最低,平均为0.4228。4、分别对研究区和各样地间斑叶蝉类群组成的相似性关系进行两两比较分析,结果表明生境破碎化程度越低,群落多样性越丰富,与其他区域相似性越高,反之越低。在属级阶元水平,施秉云台山自然保护区与毕节撒拉溪示范区该族昆虫属种组成相似性最高,为0.750,而贞丰-花江示范区和前两者之间的群落结构相似性一样,均为0.625;在种级单元水平,研究区之间的斑叶蝉群落相似性均低于属级阶元,施秉和其余两个区的群落结构相似性一样,均为0.625;花江和毕节之间则最低,相似性为0.333,斑叶蝉共有物种较少。在施秉云台山自然保护区属级阶元和种级单元中,各样地间平均相似性指数分别为0.563和0.456。毕节撒拉溪示范区在属级阶元和种级单元中,各样地间平均相似性指数为0.532和0.375。贞丰-花江示范区在属级阶元和种级单元中,各样地间平均相似性指数为0.311和0.332。5、时间动态变化上,7-9月气温较高,植物丰盛,三个研究区内斑叶蝉个体数均较多,而5月和10月相对较少,连续月之间物种相似性较高。其中施秉云台山自然保护区内,个体数量在9月最多,6月和10月最少,属种数在5月和10月最多,月份之间差异不大。在毕节撒拉溪示范区内,斑叶蝉个体数和属种数均在8月最多,5月最少。在贞丰-花江示范区内,斑叶蝉的个体数和属种数均在7月最多,而6月最少。6、通过线粒体Cytb(559bp)、16S r RNA(485bp)和COI(714bp)基因序列分析利川顶斑叶蝉Empoascanara sipra Dworakowska,1980在不同研究区内的遗传多样性。结果表明不同破碎化种群间存在一定遗传差异,遗传多样性与破碎化程度呈负相关。在施秉云台山内生境破碎化程度最低,斑叶蝉种群遗传多样性最丰富,各核苷酸多态性参数值均最高,毕节撒拉溪示范区次之,贞丰-花江示范区生境破碎化现象最为严重,遗传多样性则最低。7、通过长杆赛小叶蝉Seriana bacilla Tan,Yuan&Song,2020(661 bp)、利川顶斑叶蝉Empoascanara sipra Dworakowska,1980(714 bp)、三斑白小叶蝉Elbelus tripunctatus Mahmood,1967(661 bp)的线粒体COI基因序列,计算研究区内不同破碎化群落的核苷酸多态性,结果表明破碎化程度越严重,遗传多样性越低,在施秉云台山破碎化群落遗传多样性较高。8、施秉云台山自然保护区、毕节撒拉溪示范区和贞丰-花江示范区斑叶蝉破碎化种群的基因流估算显示,平均Nm SB(6.0511)>Nm BJ(1.9365)>Nm HJ(1.4254)。该结果表明生境破碎化会对破碎种群间的基因流产生影响,破碎化程度越高,破碎化种群的基因流就越小。目前施秉施秉云台山保护区内Nm值均大于1,物种之间交流较为频繁,而其余两个研究区内,具有Nm等于0的情况,表示种群中存在无基因交流现象,生境破碎化已对物种之间的交流产生一定影响,破碎化种群之间的交流受到一定阻隔。9、对斑叶蝉破碎化群落之间的基因流估算,发现三个研究区内破碎化群落间基因流Nm趋向于0,平均Nm SB(0.0028)>Nm BJ(0.0026)>Nm HJ(0.0005),说明破碎化群落间虽然存在基因交流,但十分微弱。在施秉云台山保护区内,不同物种之间的交流相较其他两个破碎化严重的区域最高,贞丰-花江示范区内则基因交流最低。10、为了更好的保护斑叶蝉族昆虫及其寄主植物等其他生物物种多样性和遗传多样性,结合研究区背景,建议采取以下措施:(1)加强石漠化治理;(2)增强农户生态保护意识;(3)增加适宜生境连续性;(4)提高生态系统稳定性;(5)完善保护区管理政策。
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