中国昆虫区系的多元相似性聚类分析和地理区划

为了总结分析中国昆虫的分布规律, 为昆虫地理区划提出依据, 作者2008年创建了新的多元相似性聚类分析方法, 它与传统的聚类分析方法的主要不同是直接计算任意多个地区之间的相似性系数, 从而摈弃原来的合并环节。我们应用这种方法对中国823科17 018属93 662种昆虫的分布进行了定量分析。当种级水平相似性系数分别为0.19和0.14时, 全国64个基础地理单元聚类为20个小单元群和9个大单元群。根据聚类分析结果, 提出我国第一个由定量分析产生的9个昆虫区20个昆虫亚区的中国昆虫地理区划的初步方案。西北昆虫区、 东北昆虫区、 华北昆虫区、 青藏昆虫区稳定地组成中国北方昆虫大区, 江淮昆虫区、 华中昆虫区、 西南昆虫区、 华东昆虫区、 华南昆虫区稳定地组成中国南方昆虫大区。江淮昆虫区的设立是因为这里多平原和丘陵, 为重要农业区, 昆虫区系简单, 种类显著少于华东、 华中、 华南昆虫区, 而和华北昆虫区相当; 包括台湾在内的华东昆虫区是昆虫多样性最丰富地区之一, 显著高于邻近的华北、 江淮、 华南昆虫区。最后, 对昆虫地理定量分析中的重要环节进行讨论, 还对今后昆虫区系调查的薄弱地区提出建议。这项研究证明多元相似性聚类分析方法是简便、 快捷、 实用的, 能够在更广泛的范围应用, 这预示着生物地理学研究将会由定性研究进入到定量研究阶段。     

世界蜘蛛的分布格局及其多元相似性聚类分析

蜘蛛是一类种类繁多、数量巨大、分布广泛的捕食性生物。至2012年底,全世界共有蜘蛛43678种（包括亚种）,隶属于112科3898属。科、属、种3个分类阶元的分布域非常悬殊,90%的种分布在一个界内,90%的科是跨界分布或全球分布。按行政区域,亚洲种类较多,欧洲较少,南极洲没有蜘蛛记录;按动物地理区域,古北界和新热带界较多,新北界较少。根据地理条件、生态条件和蜘蛛的分布状况,将全球陆地分为53个基础地理单元,用申效诚等新近提出的相似性通用公式和据此创立的多元相似性聚类分析方法,分别对属、种两级的分布进行分析,得到两个聚类结构相同、聚类关系合理的支序图,而且属级的支序图层次更为分明,在相似性水平为0.32时,53个基础地理单元聚为17个小单元群,在0,22水平上,又聚为8个大单元群。这些大、小单元群的组成单元地域相邻相连,生态条件相对一致,可以作为蜘蛛地理区划的界、亚界两个层级。和华莱士主要以哺乳动物建立的世界动物地理区划相比,主要差异是：1、古北界东、西两部分差异显著,可分设两界;2、新西兰和澳洲大陆相似性较低,可单独设界;3、新几内亚和太平洋岛屿与澳洲大陆的关系远于和东洋界的关系,华莱士线在两界间的作用似乎不存在; 4、新热带界的中美地区似乎属于新北界更为合适,并由此产生了南北美洲间的紧密联系;5、新北界与古北界的相似性关系弱于与新热带界的关系,全北界的概念几近消失。前两点差异可以从地球板块构造的变动得到解释,第3、5个差异已在植物和其它生物类群得到佐证,第4个差异尚不稳定,需要更多类群的比较与分析。使用多元相似性聚类分析方法对于如此典型的点状分布的生物类群和如此海量的数据,能够得到如此精细的,既符合地理学、统计学的逻辑,又符合生物学、生态学逻辑的定量分析结果,这在国内外都是首次成功尝试,其简便性和合理性将会促使在其它类群中的应用。     

河南昆虫、蜘蛛、蜱螨地理分布的多元相似性聚类分析

河南省的昆虫、蜘蛛、蜱螨种类共8637种,隶属32目551科3967属。使用多元相似性聚类分析法(MSCA)对全省11个生态区域间的关系进行分析,总相似性系数0.184,表明分布很不均匀,在0.3的相似性水平上,全省分为4个地理分布区:平原盆地区、西北山地丘陵区、伏牛山区和桐柏大别山区。分析了分类阶元、区系成分、不同类群、种类规模、分布地规模对相似性聚类关系的影响,结果显示,属级水平和种级一样,能够揭示省级地理区域内的相似性聚类关系,科级水平将适合更大的地理区域;生物类群是对相似性聚类结构影响最大的参量,保证多类群的参与,是揭示整体规律的关键;在多类群参与的前提下,种类和分布地不是敏感的因素,合适的种类抽样同样能得到满意的结果,分布地的少量增减,也只会引起相似性系数的轻微变动。     

合并与不合并：两个相似性聚类分析方法比较

以山西省4638种昆虫在7个地理小区的分布、内蒙古7766种昆虫在14个地理小区的分布和中国16804属昆虫在67个生态区域的分布3组数据为样本,用传统的层层合并的相似性聚类分析法(SCA)和新的不需合并的多元相似性聚类分析法(MSCA)进行运算分析,对比结果表明,不合并法都能得到既符合统计学逻辑,又符合地理学、生物学逻辑的结果;合并法在参与小区较少时,还能够得到与不合并法类似的结果,随着参与小区的增多,聚类结构发生变化,以致聚类功能彻底丧失.无论两种聚类结果差异大小,其性质都迥然不同:不合并法的相似性系数是固有的、互相独立的、同时存在的,聚类结果是所有小区之间关系亲疏、距离远近的状态;合并法的每个相似性系数都是合并的依据或结果,前一个系数是后一个系数产生的条件,后一个系数是前一个系数消亡的结果,严格按照顺序,当最后一个系数产生时,前面所有系数和所有小区都已不复存在,聚类结果只是记录不断合并、不断消亡的过程.因此在肯定合并法历史价值的同时,认为申效诚等创建的多元相似性系数公式及多元相似性聚类分析法摈弃合并降阶这一产生偏差和错误的根源,能够得出相对客观的聚类结果,是生物地理学研究领域有效的聚类分析工具,必将推动生物地理学定量研究迈入一个新阶段.     

成都地区居室庭院蚂蚁区系及群落相似性分析

对成都地区居室庭院环境中的蚂蚁种类进行了调查,发现成都地区居室庭院蚂蚁种类有26种,隶属于3个亚科,12属。按地理和气候环境将成都地区蚂蚁区系划分为4个动物地理区域,对其种类组成、分布和区系特点进行了分析和讨论,根据群落相似性系数的比较,讨论了成都地区居室庭院蚂蚁群落的稳定性。     

内蒙古赤峰初头朗早更新世哺乳动物群的新材料及二元相似性分析

出土于内蒙古赤峰初头朗小南山地点的哺乳动物化石新材料有直隶犬(Canis chihliensis),泥河湾披毛犀(Coelodonta nihowanensis),中国长鼻三趾马(Hipparion (Proboscidipparion) sinense),三门马(Equus sanmeniensis),李氏野猪(Sus lydekkeri),湖麂相似种(Muntiacus cf.M.lacustris),山西轴鹿(Axis shansius),布氏真枝角鹿(Eucladoceros boulei),翁氏转角羚羊(Spirocerus cf.S.wongi)及古中华野牛(Bison palaeosinensis).加上此前在初头朗东梁、东村北沟和东村南沟3个地点出土的标本,初头朗一带出土的哺乳动物化石种类增加到30个.初头朗4个地点的哺乳动物化石产自同一层位,属于同一个动物群.根据动物群的二元相似性系数,初头朗动物群在组成上最接近狭义泥河湾动物群.综合Brainerd-Robinson排序结果、动物群古老系数和动物群中绝灭种类的百分比,初头朗动物群的时代介于狭义泥河湾动物群和柳城巨猿洞动物群之间;而根据与相关动物群年龄值的对比,初头朗动物群的年龄值约在1.4-1.6 Ma之间.初头朗动物群中的食肉目种类有1 1个,但大多为小型种类.奇蹄目和偶蹄目种类的总和占动物群总数的一半,大多为体型较大的种类.该动物群中的嫩食者和林柄者指示当时存在一定范围的森林和林地;而动物群中的粗食者及开阔地栖息者指示当时存在面积较大的草原和草甸.初头朗动物群的大部分种类是喜温动物,喜冷种类只有鼠兔和披毛犀,因此当时的气候与现今大致相同.在地理位置上初头朗动物群是我国最靠北和最靠东的早更新世动物群,因此可以推荐为东北地区的早更新世哺乳动物群典型地点.     

江西省鄱阳湖自然保护区昆虫区系初探

据对有较详细分布资料的220种昆虫的分析,鄱阳湖自然保护区昆虫属东洋界范畴,但已接近古北界南缘;昆虫种类形成了古北,东洋两大区系成分交叉重叠现象．亦是两大区系交叉过渡地带。在我国东部地区,与鄱阳湖共有种的分布规律为随着纬度的增高而递减。本文论述了鄱阳湖33种昆虫在我国东半部分布的南北限。     

江西官山自然保护区蝶类区系分析

对江西官山自然保护区172种蝶类进行区系分析,结果显示该区蝶类以东洋界为主体,计106种,占总数的61．63％：古北界11种,占总数的6．40％;东洋、古北二界共有种36种,占总数的20．93％。本文记述了官山产39种蝶类分布区的南北限。