《Journal of Tropical Ecology》:Diversity and community composition of Odonata in the Southern region of Cameroon
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随着全球范围内淡水栖息地的持续破坏,获取生物指示数据对于评估其健康状况、制定适当的管理计划以及保护其生物多样性至关重要。蜻蜓目(Odonata)在这方面非常有效。研究人员在喀麦隆南部地区的五种栖息地中对蜻蜓进行了为期14个月的调查。共记录到3595个个体,隶属
随着全球范围内淡水栖息地的持续破坏,获取生物指示数据对于评估其健康状况、制定适当的管理计划以及保护其生物多样性至关重要。蜻蜓目(Odonata)在这方面非常有效。研究人员在喀麦隆南部地区的五种栖息地中对蜻蜓进行了为期14个月的调查。共记录到3595个个体,隶属于101个物种。最丰富的物种是Pseudagrion kibalense,占所有个体的12%。平均而言,物种丰富度、香农指数(Shannon’s index)和均匀度在不同栖息地之间存在显著差异。物种丰富度最高出现在开放溪流(平均值24.07 ± 标准差(S.D.)= 5.01),最低出现在森林沼泽(11.21 ± S.D. 2.15)。香农指数最高值出现在开放溪流(2.75 ± S.D. 0.21),最低值出现在森林溪流(1.99 ± S.D. 0.44)。指示值(IndVal)分析结果确定了37个物种为栖息地类型的指示物种。开放溪流拥有的指示物种数量最多,有24种,其次是森林溪流(7种)、森林沼泽(5种)和竹溪(1种)。在沼泽运河中未发现指示物种。Chlorocypha cyanifrons、Copera rufipes和Agriocnemis forcipata分别被确定为森林溪流、森林沼泽和开放溪流的最强生态指示物种。当前数据提供了对热带非洲蜻蜓目生态学的深入了解,有助于理解栖息地如何影响群落组成。
论文解读文章
一、研究背景与意义
淡水生态系统仅占地球表面约1%,却承载了全球10%的已知物种,并为人类提供了水调节、干扰调节、供水及废弃物处理等至关重要的生态系统服务,其年度服务价值估计约4万亿美元。然而,近几十年来,人口快速增长导致对食物生产、社会经济发展和生存空间的需求激增,加剧了对环境的负面影响。淡水系统已成为全球受威胁最严重的环境类型之一,自1970年以来,全球淡水生物多样性已下降约83%,大量热带和亚热带湿地,特别是沼泽森林,自1950年代以来已丧失或退化。据估计,至少有1万至2万个淡水物种已灭绝或面临风险。这些压力源包括栖息地退化、水污染、过度开发、水流改变和物种入侵五大类,以及2010-2020年间出现或加剧的气候变化、传染病、水电扩张和累积性压力源等12种新兴威胁。
为有效保护淡水栖息地,迫切需要评估其现状以制定适当的管理计划。然而,全球淡水总多样性的认知极为有限,尤其在支持全球大部分生物多样性的热带地区。由于监测调查成本高昂且耗时,依赖已被证明可靠的替代类群成为优选策略。蜻蜓目(Odonata)几乎出现在所有淡水栖息地中,许多物种局限于特定栖息地,其野外鉴定相对容易、分类学知识完善且许多物种的栖息地需求已知,因此被确立为非洲淡水条件的有效生物指示类群。研究已证实蜻蜓是其他淡水物种(鸟类、哺乳动物和两栖动物)多样性的有效替代指标,并可用于水生保护地点的选择和优先级排序。然而,非洲各国蜻蜓目信息水平参差不齐,中非国家是大陆上调查最少的地区之一。在局部尺度上,栖息地类型和结构是影响蜻蜓群落物种丰富度和组成的最重要因素之一,但此类研究在非洲大陆,尤其是中非地区仍然非常稀缺。因此,本研究旨在评估栖息地类型对喀麦隆南部地区蜻蜓目群落组成的影响,填补该区域的知识空白。
二、研究设计与技术方法
研究在喀麦隆南部Dja & Lobo Division的Meyomessala分区Minko'o地区开展,该地区属赤道气候,年均温23.5°C,平均相对湿度86.50%。研究人员选取了五种不同类型的栖息地:森林沼泽、竹溪、森林溪流、开放溪流和沼泽运河。采样于2015年11月、2016年2月、2016年6月以及2016年8月至2017年6月每月进行,共14次访问(竹溪和沼泽运河为13次),每次采样时间为上午8时至下午6时。成虫使用带伸缩手柄的手网捕获,大型蜓科(Aeshnidae)和一些蜻科(Libellulidae)物种因飞行迅速敏捷难以网捕,仅通过目视记录。标本主要在现场鉴定,无法现场鉴定的形态种首只个体保存于标记的三角信封中,在实验室使用体视显微镜依据Dijkstra和Clausnitzer(2014)手册及African Dragonflies and Damselflies Online资源进行鉴定。
数据分析方面,研究人员使用了八种非参数物种丰富度估计器(ACE、ICE、Chao 1、Chao 2、Jack 1、Jack 2、Bootstrap、MMMean)评估捕获成功率;采用香农指数(H')、Pielou均匀度指数(E)和Rényi多样性剖面比较栖息地间多样性;使用Kruskal–Wallis检验和Wilcoxon成对检验评估栖息地对各参数的影响;运用Dufrêne和Legendre(1997)的指示值(IndVal)指数确定指示物种并估计灵敏度;通过Bray–Curtis指数和ward聚类方法评估群落相似性;使用五种模型(null、Preemption、log-normal、Zipf、Zipf-Mandelbrot)拟合等级-丰度图;最后应用广义线性模型(GLM)结合TukeyHSD检验评估栖息地对物种丰度的影响。
三、主要研究结果
(一)蜻蜓目动物组成
研究共采集到3595个个体(51.23%为差翅亚目(Anisoptera),48.77%为束翅亚目(Zygoptera)),隶属于10科44属101种。最丰富的科为蜻科(Libellulidae),占所有栖息地观测的48.18%,其次是扇蟌科(Coenagrionidae),占27.96%;最不丰富的科为丝蟌科(Lestidae),仅占0.03%。物种数最多的科为蜻科(55种),其次是扇蟌科(19种);种类最少的科为昔蟌科(Argiolestidae)、色蟌科(Chlorocyphidae)和丝蟌科,各仅1种。
(二)采样努力评估
基于ICE的最低捕获率(56.32%)出现在森林溪流,基于MMean的最高捕获率(92.42%)出现在开放溪流。物种丰富度估计显示,森林溪流中仅采集到65.33%的栖息物种,而开放溪流采集到83.56%。所有栖息地的稀释曲线均未达到平台期,表明需要更多采样努力才能达到最大物种丰富度。
(三)物种多样性
平均物种丰富度最高出现在开放溪流(24.07 ± 5.01),最低在森林沼泽(11.21 ± 2.15),Kruskal–Wallis检验显示栖息地间差异高度显著(χ2 = 35.39;df = 4;p < 0.001)。香农指数同样在栖息地间显著变化(χ2 = 33.19;df = 4,p < 0.001),最高值在开放溪流(3.33),最低在森林溪流(2.45)。均匀度指数最高在开放溪流(0.56),最低在森林溪流(0.44),差异亦显著(χ2 = 12.11,df = 4,p < 0.05)。然而,估计器显示森林溪流预期拥有最高的物种丰富度(75种),最低预期在森林沼泽(45种)。Rényi多样性剖面显示开放溪流整体多样性最高,竹溪、森林溪流和沼泽运河的多样性曲线相互交叉。
(四)群落相似性
Bray–Curtis分析显示竹溪和沼泽运河的物种组成最为接近,二者共享27种。101个物种中,8种(7.92%)存在于所有五个栖息地,包括Copera nyansana、Elattoneura vittata、Hadrothemis defecta、Notiothemis robertsi、Orthetrum julia、Pseudagrion kibalense、Pseudagrion melanicterum和Thermochoria equivocata。45种仅在一个栖息地发现,其中森林沼泽独有3种、竹溪独有3种、森林溪流独有13种、开放溪流独有26种,沼泽运河无独有物种。
(五)物种丰度与群落结构变化
各栖息地最丰富的物种分别为:森林沼泽的Copera rufipes和Copera nyansana,竹溪的Orthetrum julia和Pseudagrion kiblense,森林溪流的Pseudagrion kibalense和Chlorocypha cyanifrons,开放溪流的Trithemis nuptialis和Ceriagrion whellani,沼泽运河的Orthetrum julia和Pseudagrion kibalense。五个栖息地的群落结构均遵循Mandelbrot模型。最高丰度记录在开放溪流(1295个个体),其次是森林溪流(732)、沼泽运河(692)、森林沼泽(584)和竹溪(292)。所有栖息地中最丰富的物种为Pseudagrion kibalense(443次观测,占12.32%)。GLM分析显示每种物种的丰度均受栖息地类型显著影响(p ≤ 0.05)。
(六)指示物种
101个物种中37个被确定为栖息地指示物种:竹溪1种、森林溪流7种、森林沼泽5种、开放溪流24种,沼泽运河无指示物种。IndVal得分最高的物种为森林溪流的Chlorocypha cyanifrons(IndVal = 0.95;p < 0.0001)和Neodythemis klingi(IndVal = 0.88;p < 0.0001),森林沼泽的Copera rufipes(IndVal = 0.89;p < 0.0001)和Pseudagrion thenartum(IndVal = 0.72;p < 0.0001),开放溪流的Agriocnemis forcipata(IndVal = 1.00;p < 0.0001)和Chalcostephia flavifrons(IndVal = 0.97;p < 0.0001)。Aethiothemis coryndoni(IndVal = 0.48;p < 0.05)是竹溪唯一的指示物种。
四、讨论与结论
研究表明,束翅亚目(Zygoptera)在沼泽森林和森林溪流中显著更丰富,而在竹溪、沼泽运河和开放溪流中较少,这与受限的人为干扰程度相关,许多特化种属于束翅亚目并偏好封闭冠层环境。开放溪流物种丰富度最高,这与先前多项研究一致,但开放区域的高多样性可能保护价值低于森林栖息地的较低多样性,因为森林可能包含特化种或稀有种,且开放溪流可能因水面反射的偏振光而成为生态陷阱。所有栖息地的丰富度估计器均未达到100%,稀释曲线未达平台期,表明需增加采样努力;尽管森林溪流观测丰富度低,但估计器显示其预期拥有最高的物种丰富度,这可能是由于相对遮荫导致的可检测性受限。Mandelbrot分布表明群落与未完全采样群落的环境和生态条件一致,属于中等干扰群落且稀有物种比例很高。Pseudagrion kibalense和O. julia是最丰富的物种,广泛分布但各有偏好。开放溪流指示物种数量最多,表明该栖息地具有独特性,其指示物种多为喜阳或静水广布种;森林溪流的指示物种如Neodythemis klingi高度依赖森林覆盖。研究结论强调,蜻蜓群落随栖息地显著变化,证实蜻蜓是中非地区生物监测和环境评估的经济有效工具;研究同时凸显了持续采样的必要性,因为估计器显示部分栖息地多达45%的多样性尚未记录。此外,研究记录了被IUCN红色名录列为“易危”(Vulnerable)的Neurolestes trinervis,强调采取行动防止环境进一步退化的紧迫性。