创新点:
1) 以中学生的身份首次在金佛山岩溶洞穴发现菌蚊, 并开展影响因素探究;
2) 通过实地洞穴考察, 从地理、生物学科综合的角度对比分析;
3) 通过定量研究和对比研究, 得出较为可信的结论。
1 引言
菌蚊广泛分布在各大动物地理区, 构成了陆地双翅目区系的一个相当重要的部分, 全世界已知3000余种, 我国到1988年仅记载10属24种。2014年8月5日和9月13日, 笔者在西南大学重庆市三峡库区生态环境与生物资源国家重点实验室培育基地导师的指导下, 与其他雏鹰计划学员一起, 对世界自然遗产“中国南方喀斯特”——重庆金佛山国家级自然保护区进行生物多样性快速调查, 在金佛山众多洞穴中, 只有倒洞采集到了一种菌蚊, 而其他洞穴 (如燕子洞、灵官洞等) 中均未发现。在倒洞中, 种群也明显呈现出不均衡分布特点, 即洞口处较少, 中间和最里面较多。究竟是什么因素制约了洞穴菌蚊的种群数量?我们对此进行了初步研究并得出了初步结论。
2 洞穴周边环境简述
金佛山位于28°50′~29°20′N, 107°00′~107°20′E之间, 地处重庆南部南川市境内, 属大娄山山脉, 属于典型的喀斯特地质地貌, 有丰富的动植物资源, 是中国为数不多的集生物多样性丰富、自然景观奇特为一体的自然保护区, 在保护、科研和合理利用等方面都有很高的价值。不仅如此, 由于特殊的地理位置和气候条件, 区内天然溶洞星罗棋布, 大小不同, 长短不一, 明暗程度也各不相同, 为对比研究洞穴生物的生存环境提供了绝佳的研究场所。
倒洞与燕子洞均位于金佛山山王坪镇。倒洞为单出口, 洞口经度为107°19′12.86″E, 纬度为29°06′54.12″N, 洞口海拔1233m, 洞长约50m。燕子洞为双出口, 洞口经度为107°12′13.72″E, 纬度为29°00′07.71″N, 海拔2057m, 洞长1279m。其统计数据见表1, 地理位置如下图所示。
3 考察过程
2014年8月5日, 课题组探查金佛山洞穴时, 仅在倒洞发现了一种奇怪的现象。在倒洞洞穴内壁及洞顶发现了很多白色的丝状物, 像门帘一样垂下, 丝长6~7cm, 仔细探索, 发现细丝为一体色为灰黑色的虫所发出, 幼虫虫体长约1~2cm。一只虫所垂丝状物4~6根, 经过后期对此虫浸润标本进行分析, 确认此灰黑色虫是菌蚊的幼虫。
为更好地探究影响菌蚊生活的因素, 我们携带专业的仪器设备, 于2014年9月13日再次前往南川金佛山山王坪上的倒洞和燕子洞考察。测量了海拔、洞内CO2的浓度、气温、水温、水的p H值和电导率。
这一次, 我们在向洞内深入调查的过程中, 课题组设置了4个样方点位 (样方点位设置如下图所示) 。
依据这四个样方点位, 我们分别测量得到气温、空气湿度、CO2含量、水温、p H、电导率以及各个点位的菌蚊种群密度。结果如下表所示。
对比倒洞位于107°19′12.86″E, 29°06′54.12″N, 洞口海拔1233m, 洞长50m。在距离倒洞不远处有一名为燕子洞的与倒洞相似的洞穴, 课题组在燕子洞内并未发现菌蚊。燕子洞位于29°00′07.71″N, 107°12′13.72″E, 海拔2057m, 洞长1279m。
在二氧化碳含量和空气温度稍低, 空气湿度稍高的燕子洞里并无菌蚊存在, 而在二氧化碳和空气湿度相对较高, 空气温度相对较低的2、3两个点, 菌蚊的种群密度较高。
幼虫种群在洞穴中呈现典型的空间聚集分布, 影响幼虫种群大小与分布的关键控制因子是相对湿度和洞穴水流p H值。
此次考察, 在离倒洞洞口十几米左右处的洞顶上课题组发现大量结丝的菌蚊幼虫并且在洞壁上发现了冬虱, 在靠近水源的岩石上发现了国家保护动物红点齿蟾并将其带回。随着深度的增加, 课题组在洞穴顶部以及洞壁较上方处发现大量菌蚊幼体, 并在洞穴中的一处泥地上发现了形似猫爪的动物脚印, 此处高度约为2m, 地面较滑。在返回的路上, 课题组发现水源中有少量红点齿蟾蝌蚪, 并且发现一个白色菌蚊蛹, 将其同少量菌蚊幼体制成浸润标本带回, 此次并未发现菌蚊成虫。
4 结果分析
4.1 生活习性
在课题组所勘察的洞穴中, 菌蚊一般集中在洞穴深处的洞穴顶部, 依靠发出的垂丝捕获食物。蛹成白色, 未捕捉到成虫。
4.2 伴生动物
课题组所勘察的有菌蚊的洞穴, 存在红点齿蟾 (典型洞穴物种) 、冬虱等物种。
4.3 生境差异
倒洞短, 单出口;燕子洞长, 双出口;
倒洞海拔较低, 燕子洞海拔高;
倒洞CO2浓度高于燕子洞, 且CO2浓度越高种群密度越大;
倒洞气温高于燕子洞, 且气温相对较低时种群密度越大;
倒洞空气湿度低于燕子洞, 且空气湿度越大种群密度越大。
5 结论与建议
菌蚊适宜的生境具有海拔较低、气温较高、CO2浓度较高、空气湿度较低、洞长较短且封闭的特点。
课题组查阅资料后发现, 在新西兰的蒂安娜萤火虫洞以及我国贵州、广西曾发现过菌蚊的踪迹, 中国生态环境和地质地貌多样, 包括重庆、四川等中国南方喀斯特地区, 是世界三大喀斯特地区之一, 应该蕴藏着世界上最为丰富的洞穴菌蚊资源, 有待进一步深入的调查和研究。
摘要：金佛山属典型的喀斯特地质地貌, 区内天然溶洞星罗棋布。金佛山倒洞菌蚊是重庆首次发现的洞穴昆虫新种, 目前尚未在同一区域的其他洞穴发现。本文通过对发现菌蚊的倒洞和相邻的燕子洞进行生态环境对比研究, 旨在探索、寻找影响菌蚊生活的环境因素。
关键词：菌蚊,洞穴物种,生物多样性,影像记录,金佛山
参考文献
[1] 张金刚.萤火虫洞探奇.人民日报海外版, 2010-12-09.
[2] 越美丽越可怕:记新西兰荧光蠕虫.
[3] 萤火虫洞 (新西兰怀托莫) .
[4] 雁南飞, 李瑞雪, 刘华.地下洞穴里的暗夜星空走进山东沂水萤火虫生态保护地[J].旅游纵览, 2014.
[5] 新西兰蒂安娜萤火虫洞:探索神秘的萤火虫世界.
[6] 神农宫扁角菌蚊幼虫种群分布及其与环境因子的相关性.
[7] 神秘的萤火虫洞 (图) .
[8] 山东沂水:萤火虫在洞穴内制作星空.
[9] z01716p068f神农宫扁角菌蚊.
[10] j.1744-7917.2009.01256.x神农宫扁角菌蚊.