申 琪

(河南中醫(yī)學(xué)院，鄭州 450008)

具有醫(yī)學(xué)(獸醫(yī)學(xué))意義的昆蟲(chóng)有蚊、虻、蠓、蚋、虱、蚤、白蛉、蜚蠊、蠅、麗蠅、麻蠅、廁蠅、臭蟲(chóng)、胃蠅、狂蠅、皮蠅、鳥(niǎo)虱等類群。探討它們的分布規(guī)律、形成機(jī)制及地理區(qū)劃是保證人、獸、禽健康的重要基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容之一。學(xué)界前輩傾注畢生精力提出了中國(guó)植物和高等動(dòng)物的地理區(qū)劃系統(tǒng)(吳征鎰等，2011；張榮祖，2011)。申效誠(chéng)等(2013a)運(yùn)用他們新近創(chuàng)建的相似性通用公式(Similarity general formula, SGF)和多元相似性聚類分析方法(Multivariate similarity clustering analysis, MSCA)，定量性地提出了中國(guó)93 662種昆蟲(chóng)的地理區(qū)劃草案，認(rèn)為更接近于植物的分布。但其中的醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)是否更應(yīng)該相似于高等動(dòng)物呢？本文將用同樣方法進(jìn)行嘗試。

1 材料與方法

1.1 供分析的昆蟲(chóng)種類

參與分析的昆蟲(chóng)材料來(lái)自《中國(guó)動(dòng)物志 昆蟲(chóng)綱》、《中國(guó)經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)志》的有關(guān)卷冊(cè)(李鐵生，1978,1988；王遵明，1983,1994；柳支英等，1986；范滋德等，1988，1997；陸寶麟等，1997；吳厚永等，2007；范滋德和鄧耀華，2008；馬忠余等，2002)，醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)分類期刊，醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)的類群志(薛萬(wàn)琦和趙建銘，1996；馮平章等，1997；陳漢彬和安繼堯，2003；虞以新，2006)、地方志(馬耀等，1991；陳漢彬和許榮滿，1991；彭建文和劉友樵，1992；蔡振聲等1994；能乃扎布，1999；黃邦侃，1999～2003；黃復(fù)生，2002；楊定，2009；陳斌等，2010；申效誠(chéng)等，2014)、專著(陳世驤，1992；金大雄和李貴真，1992；王保海等，1992；楊星科，1997,2004a,2004b,2005；金大雄，1999；陸寶鱗和吳厚永，2003；黃復(fù)生，1987,1988,1993,1996)、名錄(王希蒙等，1992；張永強(qiáng)等，1994；章士美，1994；雷朝亮和周志伯，1998；王大洲等，2000；方志剛和吳鴻，2001；孟緒武，2003；陳明和羅進(jìn)倉(cāng)，2007；邵廣昭等，2010)、科學(xué)考察報(bào)告(李子忠和金道超，2002,2006；金道超和李子忠，2005,2006；李子忠等，2007；任國(guó)棟，2010；王新譜和楊貴軍，2010)、以及數(shù)百篇醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)分類區(qū)系論文(錢金泉等，1998,1999；夏立照和夏玲玲，2000)等，剔除錯(cuò)誤名、異名，不包括未定種和種下階元，也不包括不屬于昆蟲(chóng)綱的蜱類和螨類。資料截止于2006年，一些類群延長(zhǎng)至2012年。共計(jì)6目45科621屬6617種，(表1)。占申效誠(chéng)等(2013)建立的中國(guó)昆蟲(chóng)數(shù)據(jù)庫(kù)種類的7.06%。

1.2 基礎(chǔ)地理單元的劃分及數(shù)據(jù)庫(kù)的建立

根據(jù)全國(guó)地理?xiàng)l件和生態(tài)條件，共確定64個(gè)基礎(chǔ)地理單元(Basic geographical unit, BGU)，將物種的行政區(qū)域分布資料轉(zhuǎn)換為基本地理單元的分布紀(jì)錄，作為區(qū)系分析的基礎(chǔ)。(表2)。用微軟Access構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，有分布記“1”，無(wú)分布不記。

表1 本研究的醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)類群的數(shù)量Tab. 1 The medical insect groups of China in this study

1.3 多元相似性聚類分析

用Jaccard(1901)的二元相似性系數(shù)公式算出每?jī)蓡卧g的相似性系數(shù)，作出相似性系數(shù)的三角形矩陣。從最大的相似性系數(shù)開(kāi)始建群，摒棄傳統(tǒng)聚類分析中的逐區(qū)合并環(huán)節(jié)，用申效誠(chéng)等(2008，2010，2013a，2013b)的相似性通用公式(SGF)和多元相似性聚類分析法(MSCA)，直接計(jì)算3個(gè)單元、多個(gè)單元、以至全部64個(gè)單元的相似性系數(shù)，繪出聚類圖。

表2 中國(guó)醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)的基礎(chǔ)地理單元及其種類Tab. 2 The BGUs and its medical insect species in China

Jacard的公式是：SI=C/(A+B-C)

式中，SI是兩地理單元間的相似性系數(shù)，A、B分別是兩單元的物種數(shù)，C是兩單元的共有物種數(shù)。

SGF的定義是任意多個(gè)地區(qū)的相似性是各地區(qū)的共有種類的平均數(shù)占總種類數(shù)的比例。

SIn=∑Hi/nSn=∑(Si-Ti)/nSn

式中，SIn是n個(gè)地理單元間的相似性系數(shù)，Si,Hi,Ti分別是i單元的種類數(shù)、共有種類數(shù)、獨(dú)有種類數(shù)，滿足Hi=Si-Ti,，Sn是n個(gè)單元的總種類數(shù)。

兩個(gè)公式的關(guān)系是，Jaccard的公式是本公式在n為2時(shí)的一個(gè)特例，后者可以覆蓋前者，前者不能代替后者。

2 結(jié)果

使用MSCA方法得到的聚類結(jié)果如圖1。

2.1 聚類結(jié)果與昆蟲(chóng)整體分析結(jié)果比較

圖1和昆蟲(chóng)類群整體的聚類分析結(jié)果(圖2)(申效誠(chéng)等，2013a)相比，相同的是，都聚成了9個(gè)大群和20個(gè)小單元群，各單元群所轄單元在地理上相鄰相連，形成一個(gè)自然的昆蟲(chóng)分布區(qū)群，符合地理學(xué)邏輯和生態(tài)學(xué)邏輯。而且各大單元群的組成單元及其聚類順序基本沒(méi)有改變，不同的是，只有E大群內(nèi)的9、10小群之間的組成有些移動(dòng)；在0.120的相似性水平上，B、C兩個(gè)大單元群提前于0.149處聚合；在0.230的水平上，有16個(gè)小單元群得到區(qū)分，7、11、12、18號(hào)小群相似性水平偏低于聚合的水平線下。64個(gè)基礎(chǔ)地理單元的總相似性系數(shù)為0.042，平均每種昆蟲(chóng)分布域?yàn)?.26個(gè)單元，比昆蟲(chóng)整體水平稍高。

2.2 聚類結(jié)果與高等動(dòng)物地理區(qū)劃比較

與高等動(dòng)物地理區(qū)劃比較(張榮祖，2011)，相同的是，都有華北區(qū)(C)、青藏區(qū)(D)、西南區(qū)(G)、華南區(qū)(I)，只是各區(qū)的邊界線有所差異。不同的是，內(nèi)蒙古不再屬于蒙新區(qū)而聚入東北區(qū)(B)；華中區(qū)在同等的相似性水平下分設(shè)為E(江淮區(qū))、F(西南區(qū))、H(華東區(qū))三區(qū)；臺(tái)灣不再屬于華南區(qū)而聚入華東區(qū)。

3 討論

這是一個(gè)令人意想不到的結(jié)果，因?yàn)獒t(yī)學(xué)昆蟲(chóng)和人類及高等動(dòng)物有著密切的關(guān)系，似應(yīng)與高等動(dòng)物的分布有著更多的相似之處，但卻和植食性昆蟲(chóng)沒(méi)有多大差異。這是：(1)由于醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)的種類分布信息較為單薄，還不能夠顯示和植食性昆蟲(chóng)的差別；(2)高等動(dòng)物的地理區(qū)劃方案還只是定性研究的結(jié)果，尚需要定量分析予以校正或修訂；(3)其他更深層次的原因，值得進(jìn)一步深入探討。

圖1 中國(guó)醫(yī)學(xué)昆蟲(chóng)分布的MSCA聚類圖Fig.1 The MSCA tree for medical insect species in China 基礎(chǔ)地理單元及其編碼同表2。 The BGUs and codes are the same as Tab. 2.

圖2 中國(guó)昆蟲(chóng)分布的聚類圖Fig.2 The MSCA tree for insect species in China 基礎(chǔ)地理單元及其編碼同表2。 The BGUs and codes are the same as Tab. 2.