艾尼瓦爾·吐米爾 阿不都拉·阿巴斯

(新疆大學(xué)，烏魯木齊，830046)

新疆博格達(dá)山巖面生地衣物種多樣性1)

艾尼瓦爾·吐米爾 阿不都拉·阿巴斯

(新疆大學(xué)，烏魯木齊，830046)

為了查明新疆博格達(dá)山巖面生地衣物種多樣性及其分布特征，在研究區(qū)內(nèi)的不同垂直帶隨機(jī)設(shè)立樣方采集地衣標(biāo)本，使用形態(tài)解剖觀(guān)察和化學(xué)檢測(cè)法鑒定地衣種類(lèi)；以地衣的蓋度為指標(biāo)計(jì)算多樣性和相似性系數(shù)。結(jié)果表明：博格達(dá)山地區(qū)共有巖面生地衣37種，隸屬于11科21屬，其中殼狀地衣種類(lèi)占優(yōu)勢(shì)，充分體現(xiàn)了巖面生地衣對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)特征。通過(guò)相似性指數(shù)的分析得知，山地荒漠帶和高山墊狀植物帶的巖面生地衣相似性最高，為0.682和0.517。山地針葉林帶和高山墊狀植被帶巖面生地衣相似性最低，分別為0.250和0.127。多樣性指數(shù)顯示巖面生地衣的多樣性在低海拔和高海拔帶較低，而中海拔帶較高的特征。研究表明，博格達(dá)山獨(dú)特而復(fù)雜的環(huán)境為地衣提供多種棲息地，從而豐富了地衣多樣性。其中山地森林帶微環(huán)境多樣，巖面生地衣物種多樣性最為豐富，是巖面生地衣的核心分布區(qū)。山地荒漠和草原帶人為干擾較多，導(dǎo)致地衣種類(lèi)的減少。

巖面生地衣；物種多樣性；相似性系數(shù)；博格達(dá)山

地衣是一類(lèi)最成功的共生聯(lián)合體，在4億年前的泥盤(pán)紀(jì)出現(xiàn)在地球陸地生態(tài)系統(tǒng)中，廣泛的分布在不同的棲息環(huán)境，覆蓋地球陸地面積的8%[1-2]。據(jù)文獻(xiàn)顯示，目前全球被定名的7萬(wàn)種菌物種中有1/5是地衣性真菌，其中我國(guó)已知的地衣型真菌約為240屬，2 000多種左右，占全世界已報(bào)道的地衣型真菌總種數(shù)的13%[3-5]。據(jù)估計(jì)，中國(guó)的全部地衣型真菌的總數(shù)在2萬(wàn)至3萬(wàn)種左右，已報(bào)道種數(shù)占估計(jì)種數(shù)的6%～9%[35-]。因此，進(jìn)一步深入的研究我國(guó)地衣種多樣性，查明和評(píng)價(jià)地衣物種多樣性資源現(xiàn)狀具有重要的研究意義。新疆氣候干旱，境內(nèi)自然環(huán)境多樣、地形復(fù)雜，從而形成了復(fù)雜而多樣化的地衣植物區(qū)系成分，使地衣種類(lèi)的組成比國(guó)內(nèi)其他地區(qū)有明顯的差異[6]。雖然新疆地衣學(xué)研究起步較晚，但在地衣物種多樣性及地衣區(qū)系方面已有不少的研究報(bào)道[6-11]，至今已鑒定出的地衣有398種，隸屬于98屬[5]。

博格達(dá)山具有天山北坡典型的山地垂直自然帶譜，是我國(guó)生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域[12-13]。有關(guān)天山博格達(dá)山地衣方面，最早是朱彥承[14]報(bào)道了有關(guān)博格達(dá)山的地衣種類(lèi)，此后Magnusson[15]和Moreau[16]報(bào)道了天山(博格達(dá)山)地衣15屬20種，阿不都拉·阿巴斯等[6]在新疆地衣著作中報(bào)道博格達(dá)山地區(qū)的地衣共71種。但有關(guān)該地區(qū)巖面生地衣物種多樣性及其分布格局方面未見(jiàn)系統(tǒng)研究報(bào)道。巖面生地衣是陸地生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的主要成分，定居在巖石上，腐蝕巖石形成土壤，改變巖石的微環(huán)境，為其他植物的定居、種群和群落的形成提供棲息地，從而促進(jìn)植物群落的演替[17-20]。因此，研究該地區(qū)地衣物種多樣性，查明巖面生地衣資源現(xiàn)狀及分布特征，為有效保護(hù)該地區(qū)生物多樣性方面具有一定的意義。

1 研究區(qū)概況

天池博格達(dá)峰國(guó)家自然保護(hù)區(qū)位于中國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)阜康市境內(nèi)，東天山博格達(dá)峰北麓，準(zhǔn)噶爾盆地古爾班通古特沙漠的南緣，地處88°～88°20′E，43°45′～43°59′N(xiāo)，總面積38 069 hm2。是新疆維吾爾自治區(qū)第一個(gè)、中國(guó)第七個(gè)被納入聯(lián)合國(guó)“人與生物圈”網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)區(qū)。博格達(dá)峰北鄰準(zhǔn)噶爾盆地，南隔達(dá)坂城谷地，與吐魯番盆地遙遙相望，處于荒漠包圍之中。由于山體高大，在3 500 m以上高山地區(qū)北冰洋來(lái)的濕氣流受阻，故氣候濕潤(rùn)多雨，年降水量600～700 mm，年均溫-6 ℃，雪線(xiàn)以上低于-9 ℃。保護(hù)區(qū)的核心區(qū)處在天山的逆溫層中，氣溫溫和穩(wěn)定，年均溫2 ℃；年降水量497.5 mm。保護(hù)區(qū)種子植物有200多種。植被垂直分布明顯，自上而下可分為高山墊狀植被帶、高山草甸帶、亞高山草甸帶、山地森林帶、山地草原帶、河谷落葉闊葉林。森林以原始雪嶺云杉林為主，廣布于中山帶陰坡與河谷[12-13]。

2 研究方法

2.1 野外調(diào)查

在巖面生地衣調(diào)查中，樣點(diǎn)的設(shè)置采用典型取樣法，在山地荒漠帶(V1，700～1 100 m)、山地草原帶(V2，1 100～1 650 m)、山地森林帶(V3，1 650～2 700 m)、亞高山-高山草甸帶(V4，2 700～3 300 m)、高山墊狀植被帶(V5，3 300～3 700 m)等5個(gè)不同植被垂直帶中[13]，選取具有代表性的20個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)的大小為20 m×20 m。每個(gè)樣點(diǎn)內(nèi)選擇面積大于等于50 cm×50 cm的巖石，設(shè)立20 cm×20 cm的小樣方1～5個(gè)，每個(gè)小樣方由256個(gè)1.25 cm×1.25 cm的小方格組成。記錄小樣方內(nèi)出現(xiàn)的每個(gè)地衣物種及其所占網(wǎng)格數(shù)，同時(shí)采集野外無(wú)法鑒定的地衣標(biāo)本，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物種鑒定[21-22]。地衣種類(lèi)蓋度以地衣物種出現(xiàn)的網(wǎng)格數(shù)占網(wǎng)格總數(shù)的百分?jǐn)?shù)表示。對(duì)所采集的地衣標(biāo)本在實(shí)驗(yàn)室采用形態(tài)解剖觀(guān)察和顯色反應(yīng)檢測(cè)方法進(jìn)行物種鑒定[6,17]。

2.2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)巖面生地衣在各取樣點(diǎn)的蓋度，計(jì)算樣點(diǎn)的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Simpson’s多樣性指數(shù)、Margalef多樣性指數(shù)、Patrick豐富度指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H′)[23-24]：

式中：pi為第i物種蓋度的百分比，pi=ni/N；ni為第i物種的蓋度；N為總蓋度。

Simpson’s多樣性指數(shù)(D)[23-24]：

式中：S為物種數(shù)量；pi為第i物種蓋度的百分比。

Margalef多樣性指數(shù)(DMa)[23-24]：

式中：S為樣點(diǎn)中的總種數(shù)；N為樣點(diǎn)中觀(guān)察到的個(gè)體總數(shù)。

Patrick豐富度指數(shù)：Dp=S，其中，Dp為豐富度指數(shù)；S為樣點(diǎn)內(nèi)的物種數(shù)[23-24]。

Pielou均勻度指數(shù)用以下公式來(lái)計(jì)算，J=H′/Hmax,其中，J為均勻度指數(shù)；H′為實(shí)測(cè)多樣性值；Hmax為理論上群落多樣性的最大值，Hmax=log2S，其中，S為總物種數(shù)[23-24]。

Jaccard’s相似性指數(shù)(Ja)[25]：

式中：S12為兩個(gè)樣點(diǎn)共有的物種數(shù)；S1(S2)為樣地1(樣點(diǎn)2)中的物種數(shù)。

S?rensen’s相似性指數(shù)(So)[25]：

式中：S12為兩個(gè)樣點(diǎn)都出現(xiàn)的物種數(shù)；S1(S2)為樣地1(樣點(diǎn)2)中的物種數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 巖面生地衣物種組成

本研究鑒定巖面生地衣共有37種，隸屬于11科、21屬(表1)。茶漬目地衣占優(yōu)勢(shì)，共有7科、11屬，23種，分別占該地區(qū)巖面生地衣科、屬和種總數(shù)的63.66%、52.38%和62.16%。從地衣種類(lèi)的生長(zhǎng)型可知，殼狀地衣有19種，占51.35%；葉狀地衣有16種，占43.24%；枝狀地衣種數(shù)最少為2種，占5.41%。

3.2 不同樣點(diǎn)巖面生地衣物種多樣性比較

從表2中可看出，該地區(qū)不同樣點(diǎn)中巖面生地衣物種多樣性指數(shù)的差異。

從表2可知，3種多樣性指數(shù)反映出的趨勢(shì)基本一致。其中分布在中高海拔地帶的樣點(diǎn)中地衣的物種多樣性指數(shù)最高，如樣點(diǎn)10的多樣性最大，為3.846，其次為樣點(diǎn)11，為3.766；主要是由于分布在山地森林帶(V3)和亞高山-高山草甸帶(V4)，這里的水分條件有利于喜濕性地衣種類(lèi)的分布，另外，這個(gè)過(guò)渡帶的微環(huán)境較復(fù)雜，為多種地衣種類(lèi)提供合適的棲息地，所以多樣性指數(shù)最高。多樣性最小的是分布在山地草原帶(V2)的樣點(diǎn)2，為1.673，其次為樣點(diǎn)3，為1.808。由于這里植被稀少、光照強(qiáng)度大、干旱，并主要由耐旱的殼狀地衣種類(lèi)組成，另外,低海拔地區(qū)的人為干擾較多，污染較嚴(yán)重，所以地衣多樣性較低。

表1 博格達(dá)山巖面生地衣名錄

表2 20個(gè)樣點(diǎn)的多樣性和均勻度指數(shù)

3.3 不同樣點(diǎn)巖面生地衣相似性比較

物種相似性是指不同群落或樣地間物種組成的相似程度[3]。文中以S?rensen’s和Jaccard’s相似性指數(shù)作為相似程度最基本的數(shù)量指標(biāo)，分析不同樣點(diǎn)間巖面生地衣種類(lèi)組成的相關(guān)程度(表3、表4)。

從表3和表4得知，分布在亞高山-高山草甸帶(V4)的樣點(diǎn)16和高山墊狀植被帶(V5)的樣點(diǎn)19與樣點(diǎn)20間的相似性最大，分別為0.77和0.63。分布在山地針葉林帶(V3)和高山墊狀植被帶(V5)的各樣點(diǎn)的相似性普遍較低。為了比較各植被帶間的地衣相似性，把分布在同一個(gè)植被帶的樣點(diǎn)合并計(jì)算博格達(dá)山各植被帶巖面生地衣物種相似性(表5)。

由表5可見(jiàn)，S?rensen’s相似性指數(shù)為0.241～0.682；Jaccard’s相似性指數(shù)為0.127～0.517。其中山地荒漠帶(V1)和高山墊狀植物帶(V5)的相似性最高，分別為0.682和0.517。從而認(rèn)為山地荒漠帶和高山墊狀植被帶的植被稀少，光照強(qiáng)度高，有利于耐旱、耐寒的殼狀地衣種類(lèi)的棲息所以分布的地衣種類(lèi)保持一致。山地針葉林帶(V3)和高山墊狀植被帶(V5)間巖面生地衣的相似性最低，分別為0.250和0.127。因?yàn)獒樔~林帶郁閉度較高，光照強(qiáng)度較低，濕度高，風(fēng)速低，所以分布的地衣種類(lèi)最為豐富。高山墊狀植被帶的氣候寒冷干燥，光照強(qiáng)烈，風(fēng)速高，風(fēng)蝕嚴(yán)重，殼狀地衣占優(yōu)勢(shì)，地衣種類(lèi)單一，豐富度較低。

表3 20個(gè)取樣點(diǎn)的S?rensen’s相似性矩陣

表4 20個(gè)取樣點(diǎn)的Jaccard’s相似性矩陣

表5 博格達(dá)山不同植被帶巖面生地衣種類(lèi)的相似性比較

4 結(jié)論與討論

地衣物種多樣性的保護(hù)是地衣多樣性研究的重要內(nèi)容和最終目的。為了查明博格達(dá)山巖面生地衣物種多樣性，根據(jù)野外調(diào)查并結(jié)合已有的文獻(xiàn)資料統(tǒng)計(jì)得到分布在新疆博格達(dá)山地區(qū)的巖面生地衣共有37種，隸屬于11科、21屬。其中茶漬目地衣占優(yōu)勢(shì)，其科、屬和種數(shù)分別占該地區(qū)巖面生地衣的63.66%、52.38%和62.16%。從地衣的生長(zhǎng)型分析得知，該地區(qū)巖面生地衣中殼狀地衣有19種，占51.35%；葉狀地衣有16種，占43.24%；枝狀地衣種數(shù)最少，為2種，占5.41%。充分體現(xiàn)了地衣對(duì)干旱環(huán)境的適應(yīng)特征。

已有文獻(xiàn)表明，巖面生地衣的多樣性和物種分布與風(fēng)速、降水、積雪、巖石坡度和太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等因素有關(guān)[16-17]。特別是在高海拔地區(qū)低溫、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等因素直接限制陡峭巖石表面巖生地衣群落的形成[18-19]。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，博格達(dá)山巖面生地衣的種類(lèi)、蓋度、多樣性和相似性在各植被帶間具有差異。一般山地針葉林帶的巖面生地衣種類(lèi)最多，多樣性高；而山地荒漠帶的地衣種數(shù)和多樣性明顯的少，充分地說(shuō)明了地衣的分布與海拔、光照、濕度等環(huán)境因素間的相關(guān)性。另外還發(fā)現(xiàn)，地衣蓋度影響巖石的腐蝕程度，從而導(dǎo)致巖石微環(huán)境的變化并影響地衣群落演替速度。因此，筆者正進(jìn)行地衣蓋度、海拔、光照強(qiáng)度、人為因素強(qiáng)度、巖石理化特征、巖石大小、降水量等因素對(duì)巖面生地衣群落影響方面的研究，結(jié)果將另文報(bào)道。張?jiān)鞯萚13]研究博格達(dá)山地面生苔蘚植物物種多樣性是認(rèn)為隨著旅游業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的人類(lèi)干擾活動(dòng)的日益加劇造成了對(duì)該山地植被前所未有的破壞，嚴(yán)重降低了苔蘚植物多樣性。本研究也發(fā)現(xiàn)在博格達(dá)山低海拔的山地荒漠和山地草原帶是旅游設(shè)施集中，人為干擾較多的地區(qū)，因此該地帶的巖面生地衣的分布除了受到自然因素的影響外，還受到人為因素的影響，與張?jiān)鞯萚13]的結(jié)果保持一致。天池博格達(dá)山自然保護(hù)區(qū)的自然生態(tài)系統(tǒng)脆弱，保護(hù)區(qū)所在的博格達(dá)山南北毗鄰全球極端干旱的吐魯番盆地和準(zhǔn)噶爾盆地，成為干旱區(qū)氣候變化最敏感的指示器。近年來(lái)，隨著全球氣溫的變暖該地區(qū)的生物多樣性也發(fā)生了相應(yīng)的變化，同時(shí)旅游的發(fā)展也影響了環(huán)境的質(zhì)量，從而影響了對(duì)環(huán)境非常敏感的地衣多樣性。因此，科學(xué)發(fā)展旅游事業(yè)，減少人為干擾和防治環(huán)境污染是有效保護(hù)該地區(qū)巖面生地衣多樣性的有效途徑。

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SaxicolousLichenSpeciesDiversityinBogdaMountains,Xinjiang//

Anwar Tumur, Abdulla Abbas

(Xinjiang University, Urumqi 830046, P. R. China)//

Saxicolous lichen; Species diversity; Similarity coefficient; Bogda Mountain

1)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31660009,31670023)。

艾尼瓦爾·吐米爾，男，1970年12月生，新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，教授。E-mail:anwartumursk@xju.edu.cn。

阿不都拉·阿巴斯，新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，教授。E-mail:abdulla@xju.edu.cn。

2017年1月22日。

責(zé)任編輯：任 俐。

Q914.84

Journal of Northeast Forestry University，2017,45(11)：60-64.

For saxicolous lichen species diversity in Bogda Mountains, Xinjiang, China, we studied the saxicolous lichens species diversity between the five different vegetation zones by using the sampling method, and identified the lichens by morphoanatomical observation and chemical spot tests. The lichens population similarity and diversity index were calculated according to the lichen species coverage in different sampling points. The 37 saxicolous lichen species belonging to 21 genera and 11 families were found on rock in the Bogda Mountain, crustose lichens were the most common and dominated. The S?rensen and Jaccard species similarity between mountain desert and alpine cushion belt was the highest, respectively, 0.682 and 0.517, between mountain forest and alpine cushion belt was the lowest 0.250 and 0.117. The lichen diversity highest in the lowest in mountain desert and alpine cushion belt, and highest in mountain coniferous forest belt. The Bogda Mountain unique and complex environments to provide a variety of habitat for lichens, which enriches the diversity of lichens in this area. The microclimate habitats diversity in the mountain forest was very high, the lichen communities in mountain forest had the richest species diversity, and it was the main distribution center of saxicolous lichen diversity in Bogda Mountain area.