天山一号冰川岩面生地衣物种多样性及其分布特征_拜合提妮萨·依明.pdf

第 37 卷第 2 期干旱区资源与环境Vol 37No 22023 年 2 月Journal of Arid Land esources and EnvironmentFeb 2023文章编号:1003 7578(2023)02 128 06doi:1013448/j cnki jalre2023043天山一号冰川岩面生地衣物种多样性及其分布特征*拜合提妮萨依明，艾尼瓦尔吐米尔(新疆大学生命科学与技术学院，乌鲁木齐 830046)提要:海拔是影响地衣物种分布的主要因素之一。文中以地衣的盖度为指标计算天山一号冰川 6 个不同海拔梯度岩面生地衣的多样性和相似性指数，同时分析了生长型与海拔间的关系。采用主成分分析和相关分析探讨了海拔对岩面生地衣多样性的确定影响。结果显示:分布在天山一号冰川的岩面生地衣共有 89 种，隶属于 15 科31 属。岩面生地衣物种多样性先随着海拔梯度增加而增高，到了3700m 高海拔后开始逐渐下降。地衣的生长型主要由壳状、鳞片状地衣为主的微小型地衣组成，叶状生长型 3300m 以上的地区均占一定比例;3600m 以上的样点缺少枝状生长型，充分体现了岩面生地衣对高山极端环境的适应特征。研究结果阐明了天山一号冰川岩面生地衣的多样性及其分布特征，将可作为该地区进一步研究地衣物种多样性及长期环境监测的基础数据。关键词:海拔梯度;相关性分析;物种分布;生长型;冰川中图分类号:Q949 34文献标识码:A生物物种多样性及其分布格局受到海拔高度、地形、湿度、温度、降水量、太阳辐射强度和基物的性质等多种环境变量的影响。这些环境变量中海拔梯度的变化通过引起大气温度、湿度、气压和降水量的变化而影响植物物种的分布动态1 5。地衣是陆地生态系统上非常成功的共生生物类群，它几乎分布在陆地生态系统中的各种栖息环境，已有的研究证明，海拔高度是影响地衣物种多样性和分布格局的最关键因素之一6 8。岩面生地衣能够在极端温度、水分供应和营养匮乏的恶劣环境中生存，并且占主导位置9。地衣对于环境变化十分敏感，地衣物种的分布是地衣与环境长期适应的结果，不同生态系统中地衣的分布受到环境影响差异明显，地理位置、海拔、基质的理化特征、光照强度、湿度、郁闭度及干扰等都是影响地衣物种分布的限制因素，只是不同的生态系统或不同的地区中各环境因子对地衣物种分布的影响不同。此外，地衣体大小、生长型以及光生物类型等自身的功能性状也会在一定程度上影响地衣多样性和分布情况。地衣体的大小与持水能力有关，地衣体比较小的壳状等小型地衣更容易适应环境，分布也非常广泛;地衣生长型态与土壤的吸水、持水能力有关，壳状地衣具有脱水耐受性，而叶状和枝状类生长型地衣则对脱水更为敏感;光生物类型与地衣生理有关，绿藻地衣和蓝藻地衣分别利用水蒸汽和液态水进行同化作用10 12。有关天山一号冰川地区地衣物种多样性方面，目前除了阿不都拉 阿巴斯和吴继农(1998)“新疆地衣”中首次记录隶属于 9 个属的 11 个地衣种13 和热衣木马木提等(2009)报道了隶属于 5 目 12 科 24属的 51 种地衣外，未见其它报道14。地衣生态学方面，拜合提妮萨依明等(2022)首次对该地区岩面生地衣生态位特征进行了研究15。文中根据海拔梯度描述了位于天山一号冰川 6 个样点的岩面生地衣物种多样性及其分布特征。1材料与方法1 1研究地区*收稿日期:2022 8 20;修回日期:2022 10 6。基金项目:新疆自治区自然科学基金项目(2021D01C061)资助。作者简介:拜合提妮萨依明(1996 )，女，维吾尔族，新疆喀什人，硕士研究生，主要研究资源植物学。E mail:3341182611 qq com通讯作者:艾尼瓦尔吐米尔(1970)，男，维吾尔族，新疆阿克苏人，教授，主要从事地衣生态学研究。E mail:anwartumurskxjueducn天山一号冰川位于天格尔峰二峰北坡，其特点是山地地形，零度以下恶劣的气候。岩石和土壤是该地区地衣的首要栖息地，详细自然环境概况见文献15 16。1 2地衣标本采集及物种鉴定该研究为了评价天山一号冰川岩面生地衣物种多样性的海拔梯度变化规律，在研究地区海拔 3100m至 3800m 范围选择 6 个样点，基于地衣种类的形态学差异采集所有岩面生地衣种类的标本，用 GPS 定位、拍照、编号。采集的地衣标本在实验室使用体视显微镜、光学解剖显微镜，采用化学显色反应，并借助紫外线和标准化薄层层析方法，在物种水平上进行了分类鉴定。用相关的地衣物种鉴定检索表和著作对鉴定的物种进行确认13，17 18。1 3数据分析根据岩面生地衣在各取样点的盖度，计算样点的 Shannon Wiener 多样性指数(H)、Simpsons 多样性指数(D)、Margalef 多样性指数(DMa)、Patrick 丰富度指数和 Pielou 均匀度指数，具体计算公式见文献19 20。各样点间的相似性选择 Srensen s 相似性指数(So)进行比较，计算公式见文献21。使用间接梯度排序法，主成分分析(PCA)，总结了样点之间的组成差异。通过比较解释变量(即海拔)和响应变量(PCA 轴得分、地衣丰富度、地衣物种多样性和生长形式多样性)计算 Pearson s 相关指数。PCA 分析在 MVSP 3 1 软件进行，其他统计分析均使用 IBM SPSSStatistics 17 进行。2结果与分析2 1岩面生地衣物种组成文中在天山一号冰川 6 个不同海拔的样点中发现岩面生地衣共89 种，隶属于 31 个属、15 个科，各目和科所含的属数和种数(表 1)。表 1 天山一号冰川岩面生地衣物种统计Table 1 Statistics of saxicolous lichen in Tianshan No 1 Glacier目 名科 名属数%种数%茶渍目 Lecanorales茶渍科 Lecanoraceae41290171910梅衣科 Parmeliaceae26458899树花衣科 amalinaceae39685562地图衣目 hizocarpales地图衣科 hizocarpaceae1323121348网衣目 Lecideales网衣科 Lecideaceae1323101124鸡皮衣目 Pertusariales球孔衣科 Coccotremataceae13231112大孢衣科 Megasporaceae396891011微孢衣目 Acarosporales微孢衣科 Acarosporaceae26455562黄技衣目 Teloschistales黄枝衣科 Teloschistaceae412905562黄茶渍目 Candelariales黄烛衣科 Candelariaceae26455562粉衣目 Calciales蜈蚣衣科 Physciaceae39684449瓶口衣目 Verrucariales瓶口衣科 Verrucariaceae26453337石耳目 Umblicariales石耳科 Umbilicariaceae13233337异极衣目 Lichinales盾衣科 Peltulaceae13231112羊角衣目 Baeomycetales褐边衣科 Trapeliaceae13231112总计3110089100在天山一号冰川岩面生地衣种类中茶渍目的地衣共有 30 种，隶属于 3 科 9 属，分别占该地区岩面生地衣科、属和种类总数的 20%、29 03%和 33 71%。其次为鸡皮衣目和黄枝衣目，分别占总种数的11 23%、5 62%。15 个目中排名前三的优势目含的种数占总种数的 50 56%，其余 12 个目的地衣占总种数的49 44%(表1)。另外发现，5 种以下且3 种及以上的地衣科有3 科，分别为蜈蚣衣科(4 种)、瓶口衣科(3 种)、石耳科(3 种)，其种数分别占该地区总种数的 4 49%、3 37%、3 37%(表 1)。天山一号冰川岩面生地衣种数在 5 种及以上的科有 4 个，共有 36 种，占总种数的 40 45%。其中，茶渍科地衣有 4 属 17 种，分别占该地区地衣属和种总数的 12 90%和 19 10%;树花衣科地衣有 3 属 5 种，分别占该地区地衣属和种总数的 9 68%和5 62%;大孢衣科地衣有 3 属 9 种，分别占该地区地衣属和种总数的 9 68%和 10 12%;黄枝衣科地衣有 4 属 5 种，分别占该地区地衣属和种总数的 12 90%和 562%;天山一号冰川地图衣属和网衣属地衣是该地区的优势属，分别占总种数的 13 48%和 11 24%(表1)。分布在该地区的岩面生地衣中微小型共有 64 种，占 71 96%(壳状地衣 46 种，占 51 6%;鳞片状地衣10 种，占 11 2%;裂片状地衣 8 种，占 8 98%)。叶状和枝状大型地衣共有 25 种，占 28 04%。2 2样点间岩面生地衣物种多样性及其分布特征各样点的岩面生地衣物种多样性和均匀度(表 2)。表 2 显示了该地区不同样点中岩面生地衣物种多样性指数的差异。921第 2 期拜合提妮萨依明等天山一号冰川岩面生地衣物种多样性及其分布特征表 2 6 个样点的多样性和均匀度指数Table 2 Diversity and evenness indexes of 6 sampling sites样点Shannon Wiener多样性指数(H)Patrick 丰富度指数(DP)Simpsons多样性指数(D)Margalef多样性指数(DMa)Pielou 均匀度指数(J)样点 14 60625004272810992样点 25 01634003288860985样点 35 12136003194870991样点 45 431460025112810983样点 55 246400028101860985样点 64 46124005168300972从表2 可知，样点4 的多样性最大为 5 431，其次为样点为 55 246，样点6 的多样性最小为 4 461。说明在天山一号冰川岩面生地衣物种多样性随着海拔逐渐增大，到了最高海拔样点 6 开始出现下降趋势。各样点的 Pielou 均匀度指数均较大，样点间的差异不显著，说明岩面生地衣种类在栖息地中均匀分布。通过分析 6 个样点岩面生地衣的物种丰富度(种数)、地衣多样性(个体数量)发现，天山一号冰川岩面生地衣总多样性先随着海拔梯开始增多，然后到了 3700m 左右开始出现下降。文中在实地调查时发现，高海拔地区随着冰川退化后裸露的岩石上没有地衣分布，属于地衣群落演替的早期阶段。在海拔3300 3600m 范围的岩石经过长期的强烈太阳辐射和风蚀的作用下形成了地衣生长的微栖息环境，岩石表面已经被壳状、鳞片状和叶状地衣被覆盖，处于地衣群落演替的中期阶段，所以地衣物种多样性最大。天山一号冰川 6 个不同样点的岩面生地衣优势种和共优势种之间存在差异，表明不同样点的岩面生地衣群落物种组成不同。图 1天山一号冰川 6 个样点的主成分排序图Figure 1 PCA ordination plot of six study sites in Tianshan No 1 Glacier为了进一步查明各样点间地衣物种组成间的差异，进行了主成分分析(图 1)。分析结果表明，主成分分析前三个排序轴解释 92 98%的差 异，每 个 排 序 轴 分 别 解 释48 9%、30 15%和 13 92%。主成分分析排序图中 6 个样点分布在排序图上的三个不同象限，其中样点 5和样点 6 分布在象限 1 中，这两个样点的岩面生地衣群落中壳状地衣是优势种，叶状地衣是共优势种，缺少枝状地衣种类;样点 1 单独分布在象限 2 中，组成以壳状地衣为优势种，鳞片状和裂片状地衣伴随种的地衣群落;样点 2、样点 3 和样点4 聚类在第三象限中，该海拔地带的岩面生地衣群落主要以壳状地衣组成，还包括亚优势地位的叶状地衣，鳞片状、枝状和裂片状地衣的比例较少。为了查明岩面生地衣生长型与海拔间的关