荒漠景观昆虫对破碎化生境的响应与指示作用研究

生物多样性研究是当前生物学界的研究热点之一，利用昆虫作为生物指示类群研究物种多样性的变化与空间格局、评价生态系统健康已成为生物多样性研究的一个重要方面。本项目以宁夏白芨滩国家级自然保护区为试验区，利用昆虫系统学、生态学及最新的景观生态学原理与方法，研究荒漠景观破碎化对昆虫多样性的影响，建立昆虫多样性数据库，筛选出生态指示种，探讨荒漠景观格局对昆虫多样性组合的影响及在不同尺度下的指示性昆虫对景观异质性的响应。通过景观斑块格局试验，建立昆虫指示环境变化的指标体系及理论模型，揭示荒漠破碎化生境中指示性昆虫对环境退化或恢复响应的生态学机制，开展利用指示性昆虫进行监测与评价荒漠生态系统健康。在理论上追踪国际学科前沿，拓展国内学科研究方向，在实践上达到利用生态指示种指导保护区生态建设、管理及开展荒漠生态系统健康评价的目的。

景观破碎化和景观异质性对生物多样性的影响是生物学的研究热点之一。本项目以宁夏中东部荒漠景观的宁夏灵武白芨滩国家级自然保护区及其周边区域为试验区，以地表甲虫等昆虫为主要研究对象，研究荒漠景观演变与昆虫多样性变动的关系，筛选生境指示性种类，研究其种群动态及生境破碎化对其多样性的影响，探讨指示种对景观格局的响应机制，初步开展该地区荒漠生态系统健康的评价。项目取得了以下主要研究结果：（1）项目调查获得荒漠景观昆虫340余种，5万余号标本，拍摄到120余种昆虫生态图片，初步构建了宁夏灵武白芨滩荒漠景观昆虫资源数据库（包含410余种）。（2）荒漠景观基质条件对地表甲虫的多样性影响较为明显，不同生境中地表甲虫的优势类群有一定的差异，在小尺度空间分布格局上，呈边缘正效应，植被密度、盖度是影响地表甲虫群落多样性的主要因素，生境异质性越高，其群落组成就越复杂。（3）对干旱荒漠区、草原沙生植被区（流沙人工封育区）、荒漠草原区等生境，利用指示值法进行不同生境特征指示性地表甲虫类群的初步筛选，拟步甲科、象甲科、步甲科、叩甲科等及谢氏宽漠王、泥脊漠甲、尖尾东鳖甲、阿小鳖甲等对荒漠生境土壤沙化程度有明显的指示作用，可以作为生境变化的特征指示类群或监测类群。（4）在小尺度斑块格局下，斑块内的地表甲虫物种数与斑块面积之间存在正相关关系，地表甲虫的物种多样性指数、丰富度指数随着斑块面积的增加而逐渐增大，生境的破碎化会导致地表甲虫多样性下降；在局域尺度下，斑块内地表甲虫的种群密度与斑块密度有一定的正相关性，景观破碎化对地表甲虫的种群有抑制效应。（5）对沙化生境特征指示种之一的沙蒿金叶甲的空间分布主要集中在沙蒿的中上部（40~70cm），二次抛物线模型显示其分布随沙蒿高度的增加而增加，种群数量变动与沙蒿地径、新梢长度等因子密切相关，斑块面积对其种群数量影响不明显；标记重捕研究显示其种群扩散速度较慢、距离有限，向东北方位扩散的数量较多。（6）基于物种多样性指数所构建的指数评估模型和基于生境指示物种的数量两个指标对白芨滩荒漠生态系统的荒漠草原、人工固沙林地、流沙人工封育区的生态系统健康进行了初步评价，人工固沙林的生境相对健康，流沙人工封育区次之，荒漠草原生境健康状况最低。