长白山地森林土壤跳虫的分布格局及其对环境变化的响应

长白山地森林土壤跳虫的分布格局及其对环境变化的响应

跳虫,为节肢动物门(Arthropoda)弹尾纲(Collembola)动物的简称。它是陆地生态系统中分布最广,类群繁多、数量庞大,群落多样性高的节肢动物,并与线虫、螨类构成了土壤动物的三大重要组成部分。

跳虫在陆地生态系统中是重要的消费者和特殊的分解者,由于其体积微小具有迁移能力弱、活动范围小等特性,当某些环境因素变化超出一定限度时,就会影响到它的繁衍和生产,甚至导致其物种的消失,因此土壤跳虫是一个良好的指示生物。本研究选取土壤跳虫作为研究对象,探讨长白山地森林土壤跳虫的生态地理分布格局及其对于环境变化的响应。

综合利用方差分析、平均聚类分析、回归分析、多元因子分析、结构方程模型以及冗余分析等分析方法,研究了长白山地森林土壤跳虫的群落组成、分布格局与多样性特征,分析了影响土壤跳虫分布的因素,并探讨了土壤跳虫对于森林环境变化的响应。主要结论如下:(1)本研究在长白山地玄武岩台地、花岗岩低山以及花岗岩丘陵总共收集到森林土壤跳虫30种,分别隶属于3目、12科、26属。

三地存在共有种21种。在玄武岩台地各典型林型中共收集到跳虫29种;在花岗岩低山各典型林型中共收集到土壤跳虫24种;在花岗岩丘陵各典型林型中共收集到跳虫26种。

Bourletiella sp.1只发现于玄武岩台地,Friesea sp.1只发现于花岗岩低山,而花岗岩丘陵没有发现特有种。(2)土壤跳虫在长白山地玄武岩台地、花岗岩低山以及花岗岩丘陵的分布存在差异,玄武岩台地土壤跳虫密度和种类均为最大,花岗岩丘陵的多度为最小,而花岗岩低山所发现土壤跳虫的种类最少。

秋季的玄武岩台地森林土壤跳虫群落较为特殊,而其余两地各森林土壤跳虫

群落具有较高的相似性。三地土壤跳虫的多度均呈现出秋季最高,夏季最低的现象。

各地貌类型不同各季节土壤跳虫群落的多样性不尽相同。土壤跳虫的多度与丰富度均表现出一定的表聚性,即土壤表层土壤跳虫具有较高的多度与丰富度,而随着采样深度的增加,土壤跳虫的多度则表现出下降的趋势。

土壤跳虫多度和丰富度受到地貌类型、季节、土壤深度以及它们之间相互作用的影响。(3)土壤跳虫的多度与土壤湿度、全氮、全磷、速效氮以及锰含量呈显著的正相关,而与土壤速效钾、钙、镁的含量呈显著的负相关。

土壤全钾与钙的含量与土壤跳虫的丰富度呈现单峰变化的模式。土壤跳虫的丰富度与土壤温度、土壤湿度、全氮、全磷、速效氮、镁以及锰呈显著的线性关系。

土壤跳虫群落与速效养分间的相关性最为明显(RV=0.527,p=0.001),与全量养分的相关性次之(RV=0.507,p=0.001),而后为与土壤温湿度的相关性

(RV=0.432,p=0.007),与矿物质养分的相关性最次(RV=0.399,p=0.055)。土壤温湿度、速效养对土壤跳虫群落有正向的作用,其中速效养分的正向作用较为明显;然而,全量养分却对土壤跳虫群落有负向的作用。

棘跳虫科(Onychiuridae)的Bionychiurus、Micronychiurus以及Protaphorura等3个属的跳虫可对土壤全钾做出较为积极的正向响应,不过对土壤温度和湿度却做出较为消极的负向响应;等节跳虫科(Isotomidae)的Isotomiella、Parisotoma以及Folsomia,可对土壤全磷和锰的含量做出正向响应;鳞跳科(Tomoceridae)的两属Tomocerina与Tomocerus,却对土壤全磷和锰的含量做出负向响应。(4)土壤跳虫在退化程度不同的森林中呈现不同群落的组成。

退化程度较高的林型土壤跳虫集中分布在0-5cm土层。Tomocerus、Proisotoma以及Ceratophysella等属的土壤跳虫趋近分布于森林退化程度较低的林型,即对森林的植被恢复做出了正向响应;Folsomia、Parisotoma趋近分布于森林退化程度较高的林型,即这些属的跳虫具有较高环境耐受性。

而棘跳科跳虫(Bionychiurus、Micronychiurus以及Protaphorura)却对森林退化的响应不明显。