新疆天山地区蚁科昆虫多样性及系统发育研究

Ant is the generic terms of Formichidae of Hymenoptera and it is one group of the most important social insects in the world, famous for their huge distribution range, numerous species and large individual numbers. In terrestrial ecosystems, its position and ecological functions are very important. Mt. Tianshan where located in the hinterland of Eurasia was so far from the sea that made there much dry, and the faunistic and ecological process was special. So Tianshan is a key area of biodiversity conservation in the world. In the past, former researchers paid close attention to the taxonomy and faunistic analysis of ants in the area, but short of researches on species diversity and phylogeny. So this project would expand the diversity and phylogeny of Formicidae of Mt. Tianshan in Xinjiang. To combine with the morphological and molecular methods, shows the species diversity and geographical distribution, describes the new species and new record species, and analyze the phylogenetic relationships among genera and species, infer the origin of the ants family in the area, and reveal the variation of species diversity which affected by vegetation, altitude and slope. These results would have important value for the probing of origin and maintenance mechanisms of ant diversity in arid region.

蚂蚁是陆地生态系统中分布最广、种类和数量最多的社会性昆虫，在地球陆地生态系统中占有优势地位，生态功能十分显著。天山位于欧亚大陆腹地，是世界上距离海洋最远、干旱区最大的山脉，生物区系和生态过程特殊，是生物多样性保护的关键地区。过去对该地区蚁科昆虫的研究集中在形态分类和区系研究方面，缺乏物种多样性和系统发育关系研究。本项目拟在新疆天山地区开展蚁科昆虫多样性和系统发育的研究，结合形态和分子研究手段，发现新物种或新记录种，阐明蚂蚁的种类数量和分布，揭示其物种多样性受植被、海拔和坡向变化影响的分布特征和变化规律，并通过构建系统发育树探讨蚁科属间和属内种间的系统发育关系，解决近缘种分类地位问题，推断该地区蚁科昆虫的起源。研究结果对进一步探讨干旱区蚁科昆虫多样性的起源和维持机制具有重要价值。

蚂蚁是世界上最成功的群居昆虫，以食腐动物、食肉动物、食谷物动物和食草动物等不同角色，在许多群落中留下了强烈的生态足迹，因而备受昆虫学家和生态学家的关注。天山位于欧亚大陆腹地，是世界上距离海洋最远、干旱区最大的山脉，是生物多样性保护的关键地区。过去对该地区蚁科昆虫的研究集中在形态分类和区系研究方面，缺乏物种多样性和系统发育关系研究。本项目在青藏地区蚂蚁区系与物种多样性研究的基础上，继续向北推进，对新疆天山地区的蚁科昆虫进行系统研究。通过系统分类，并结合分子手段，基本查清了该地区的蚂蚁种类和分布，结果显示共采集到蚂蚁3亚科20属53种，其中有9种蚂蚁的垂直分布高差超过2000m；通过物种多样性的调查，分析了不同区域的蚂蚁群落结构，不同植被、不同海拔和不同坡向的蚂蚁物种多样性变化，结果显示黑毛蚁、红林蚁是新疆天山东段的优势种，草地铺道蚁、萨氏红蚁、丝光蚁和红林蚁是天山中段的优势种，草地铺道蚁、黑毛蚁、丝光蚁是天山中西段和西段的优势种；在14个垂直带采集的物种物种数目与ACE的估计值接近；多样性指数、均匀度指数、Fisher’α指数及优势度指数分别为2.48±0.01、0.6246、4.59±0.17和0.1444；灌丛和海拔1750m的蚂蚁物种数目最高，分别为37种和36种；多样性指数和均匀度指数最高是草丛和海拔2250m；分别为2.26、0.6464和2.45、0.8047；海拔-150m~1750m的范围内，蚂蚁种类和个体数量都随海拔的升高而增加，在海拔1750m~4000m的范围内，蚂蚁种类和个体数量随海拔上升而下降，1750m的海拔高度是新疆天山地区蚂蚁的最适海拔梯度；不同海拔梯度间蚂蚁群落相似性系数为0.2444，达到极不相似水平，不同植被类型和各垂直带间的蚂蚁群落相似性平均值分别为0.2871、0.2899达到中等不相似水平。通过系统发育分析，结果显示贝叶斯推论和最大简约法构建的系统发育树支持现有的蚁科各属之间的系统发育关系。研究结果完整揭示了新疆天山地区的蚂蚁群落结构、多样性规律和系统发育关系，丰富了西北地区蚁科昆虫物种多样性和系统发育研究，对完善我国蚂蚁物种多样性和系统发育研究具有重要作用。