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云南省两栖动物地理分布格局的聚类分析


   云南省地处我国西南边陲 ,位于北纬 21 ° ′ 29 ° ′ 08 ~ 15 ,东 经 97 ° ′ 106 ° ′ 。云南是一个山地区域 , 是长江 、 31 ~ 11 之间 萨 尔温江 、 伊洛瓦底江 、 湄公河 、 红河和珠江的发源地 。全省气 候类型和植被类型丰富多样 。在动物地理区划上云南属于 东洋界 [ 1, 2 ] 。杨宇明等 [ 3 ] 将云南省划分为 3 区 4 亚区和 10 个小区 (表 1) 。云南是生物多样性最为丰富的地区之一 。就 两栖动物而言 ,现已知有 3 目 12 科 ( 6 亚科 ) 103 种 [ 4~6 ] 。前 人对云南省境内两栖动物的分布作了定性描述 [ 4, 5 ] 。两栖类 是环境的敏感指示器 ,因此利用聚类分析方法对云南省两栖 动物的地理分布进行定量分析 , 以期供动物地理学研究 、 生 物多样性保护和环境变化监测提供参考 。

111   云南生物地理基本单元的划分 参照杨宇明等 [ 3 ]的划分方法 ,将全省动物地理区域划分 为 3 个 1 级区 , 4 个 2 级亚区和 10 个 3 级小区 (表 1 ) 。笔者 在 3 级地理小区尺度上对云南两栖动物的地理分布格局进 行探讨 。

四川动物 2007 年 第 26 卷 第 2 期                  S ichuan Journa l of Zoology Vol126  No12  2007

云南省两栖动物地理分布格局的聚类分析
邝粉良 ,刘宁 ,冯子山
(西南林学院保护生物学学院 ,昆明 650224)
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1  资料收集及分析方法

收稿日期 : 2006 - 12 - 09    修回日期 : 2007 - 02 - 01 作者简介 : 邝粉良 ( 1980 ~) ,男 ,硕士研究生 ,主要从事动物生态学的学习和研究 , E 2 mail: kuangfl@1261 com 3 通讯作者 ,博士 ,教授 ,从事湿地生物多样性 、 保护生物学 、 鸟类学和鸟类生态学教学和研究 , E 2 mail: liuning2158@1631 com

   摘要 : 为了量化云南省两栖动物地理分布格局及其相似性 , 对云南省 102 种两栖动物在地理小区的分布格局尺 度上进行了聚类分析 。建立物种有无分布的二元数据列联表 ,利用联合系数表示每两个地理小区内两栖动物的相似 程度 ,以类平均法进行了聚类分析 。结果表明 , 云南两栖动物可以归类为两大类群 , 相邻动物地理小区相似程度较 高 ,南北差异显著 。云南两栖动物地理分布格局与地势的阶梯变化基本一致 。受地形 、 河流和气候的影响 ,分布格局 的纬度变化规律不明显 。在此基础上对结果与地理区划进行了对比 。 关键词 : 两栖动物 ; 地理分布 ; 聚类分析 ; 云南省 中图分类号 : Q958; Q95915    文献标识码 : A    文章编号 : 1000 - 7083 (2007) 02 - 0445 - 03

C luster Ana lysis on Geograph ica l D istr ibution of Am ph ib ian s in Y unnan Prov in ce
( Faculty of Conservation B iology, Southwest Forestry College, Kunm ing 650224)

graphical distribution of 102 amphibians were regarded as t o - state character and classified. The association coefficient was w taken for the sim ilar degree of amphibians in every t o zoogeographical zones The cluster analysis was taken by group average w .

method. The result indicates that amphibians in Yunnan Province could be classified into two group s, and there was higher sim 2 ilarity betw een the boarding zones The distribution pattern of amphibians varies as the laddering change of hyp sography A s . . ous There is significant difference betw een northern and southern. Finally, the characteristics of geographical distribution pat2 . tern and the comparison betw een the cluster analysis result and the geographical division are discussed on the bases of results .

 Abstract: To quantify the comparability of geographical distribution pattern of amphibians in Yunnan Province, the geo2  Key words: amphibian; geographical distribution; cluster analysis; Yunnan Province
the effect of terrain, river, lake and clim ate, the variational regulation of the distribution as the latitude change was not so obvi2
表 1  云南动物地理区划系统及代码 Table 1  The system and code of zoogeograph ica l d iv ision in Y unnan Prov in ce
西南区 三级 (小区 ) Ⅰ中甸 、 德钦高山峡谷小区 Ⅱ滇西北横断山脉小区 Ⅲ滇西中山山地小区 Ⅳ滇中高原小区 喜马拉雅亚区 Ⅴ高黎贡山独龙江小区 滇南山地亚区 Ⅵ滇南中低山山地小区 Ⅶ滇西南中低山盆地小区 Ⅷ滇东南山地小区 西部山地 Ⅸ滇东喀斯特山地小区 高原亚区 Ⅹ滇东北中山切割小区 西南山地亚区
0级 ( ) 一级 ( ) 二级 {亚区 } 界 区

KUANG Fen 2liang, L I N ing , FENG Zi2shan U
东洋界 华南区 华中区

通过查阅与云南动物地理区划系统 、 两栖动物分类学及 区系相关的研究结果 ,以及国内的期刊杂志和地方志 [ 5, 6 ] , 获 得 102 种两栖动物在云南境内的具体分布状况 。利用云南 省动物地理区划图作为底图 ,将所收集的两栖动物分布信息 叠加于图上 ,从而获得云南省各地理小区内两栖动物的分布

112   物种分布信息收集

3

445

信息 。 113   地理分布格局的聚类分析 聚类分析适用于动物地理分布格局的定量研究 ,该方面 的研究已有相关报道 [ 7~9 ] 。本文参照前人 [ 7~10 ] 的方法进行 聚类分析运算 ,步骤如下 : 将云南省 102 种两栖动物在各动 物地理小区的有或无分布作为二元性状数据 , 即有分布编码 “1 ”无分布编码“0 ”建立二元数据列联表 。选用表征分类 , , 的定量指标联合系数比较各动物地理小区之间两栖动物种 类组成的相似性 ,计算公式为 : S = ( a + d ) / ( n + b + c )
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ

本研究所涉及的 102 种两栖动物 , 分属于 3 目 12 科 ( 6 亚科 ) 。其中蚓螈目 1 科 1 种 ,有尾目 3 科 6 种 ,无尾目 8 科 95 种 。 212   聚类分析结果 对云南省动物地理小区两栖动物分布聚类分析结果表 明 ,在两栖类动物相似性方面 , 云南省各相邻动物地理小区 接近程度较高 。但是呈现出了地区性分布 、 间断和孤立性分 布特点 ,而且表现出各地理小区间具有地理替代的现象 , 南 北之间具有相互渗透的现象 。 滇东喀斯特山地小区和滇东北中山切割小区的相似程 度最高 ,在距离系数为 01148 水平上首先聚类为一个新类群 ①,并且在距离系数为 01349 时与中甸 、 德钦高山峡谷小区又 聚为一类群 ②; 其次是滇西北横断山脉小区和高黎贡山独龙 江小区 ,在距离系数为 01223 水平时聚为新类群 ③,在距离系 数为 01435 时 ,类群 ① 和类群 ③ 聚类为类群 ④。在距离系数 为 01456 和 01459 时 ,滇西中山山地小区和滇西南中低山盆 地小区以及滇南中低山山地小区和滇东南山地小区分别聚 类为另外两个新类群 ⑤ ⑥, 并且在距离系数为 01652 时聚 和 类为一个新类群 ⑦, 进一步与滇中高原小区在距离水平为 01743 时聚类为一个新类群 ⑧, 最后与类群 ④ 在距离水平为 11321 时聚类为类群 ⑨。这种聚类方式体现了各动物地理小 区之间两栖动物的物种分化和相互渗透的现象 。

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表 2  云南省两栖动物地理分布格局距离系数矩阵 Ⅴ Ⅵ
Table 2  The d istance coeff ic ien t ma tr ix on geograph ica l d istr ibution pa ttern of am ph ib ian s in Y unnan Prov in ce

2  结果与分析

211   编目与分布

446

01000 01355 01709 01733 01368 01771 01612 01725 01431 01286

01000 01612 01603 01241 01733 01563 01709 01466 01431

01000 01511 01612 01583 01443 01563 01692 01667

01000 01640 01667 01583 01466 01511 01622

01000 01443 01522 01649 01394 01328

其中 S为联合系数 , a、 、、 分别表示每两个动物地理小区 b c d 取“1, 1 ” 1, 0 ” 0, 0 ” 0, 1 ” 、 “ 、 “ 、 “ 状态的两栖动物种数 , n = a + b + c + d。由此建立各动物地理小区之间两栖动物的联 合系数矩阵 , 再按公式 D = 1 - S 将联合系数矩阵转换为距 离系数矩阵 [ 10 ] 。以距离系数 (表 2 )作为相似性指标 ,对距离 系数矩阵进行聚类分析 ,聚类方法为类平均聚类法 。数据的 整理和计算利用 Excel完成 ,聚类分析利用 SPSS 1310 软件中 的层次聚类分析 2 本聚类方法完成 [ 11 ] 。 样
Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ

3  讨论

云南两栖动物的地理分布格局与云南地势梯度的变化 呈现出一致性 ,南北分布格局差异显著 。云南省地势自西北 向南呈阶梯递降 [ 12 ] 。中甸 2 钦高山峡谷小区 、 德 滇西北横断 山脉小区 、 滇东喀斯特山地小区 、 滇东北中山切割小区和高 黎贡山独龙江小区处于地势最高的一级阶梯并聚类为一类 ; 滇中高原小区处于第二级阶梯且为一类 ; 滇西中山山原小 区、 滇西南小区 、 滇南小区和滇东南小区处于地势最低的第 三级阶梯 ,而且同属于一类 。纵观聚类分析结果可以看出 , 于距离系数为 11312 时南北两栖动物才聚为一类 。因此 , 南 北分布格局差异显著 。 云南两栖动物的地理分布格局与云南河流 、 湖泊的分布 具有一定联系 。滇西北是云南主要山脉的策源地 ,形成著名

01000 01419 01406 01756 01701

distribution pattern of amphibians in Yunnan Province

图 1  云南省两栖动物地理分布格局聚类结果 Fig11  Cluster analysis result on geographical

01000 01532 01631 01583

01000 01622 01593

01000 01226

01000

的滇西纵谷区 。怒江 、 澜沧江 、 元江等河流自北向南流经西 南山地亚区 、 喜马拉雅亚区和滇南山地亚区的部分小区 。而 且横断山自北向南山势逐趋平缓 ,河面渐变宽阔 [ 12 ] 。因此 , 中甸 2 钦高山峡谷小区 、 德 滇西北横断山脉小区 、 高黎贡山独 龙江小区和滇西中山山地小区 , 滇南中低山山地小区 、 滇西 南中低山山地小区 、 滇东南山地小区分别归为不同的类 。而 滇中高原山川湖泊纵横 ,水系交织 ,人为活动较强 [ 10 ] ,从而使 滇中高原小区聚为一类 。 云南两栖动物地理分布格局受气候影响很大 。云南地 处低纬度高原 ,全省气候类型丰富多样 , 气候的区域差异十 分明显 。各地的年平均温度 , 除金沙江河谷和元江河谷外 , 大致由北向南递增 ,南北气温相差 19 ℃ 左右 [ 12 ] 。从纬度看 , 其位置只相当于从雷州半岛到闽 、 、 、 赣 湘 黔一带的地理纬 度 ,但由于地形地貌复杂 ,地势北高南低 , 高差悬殊达 666316 m ,加剧了全省范围内因纬度因素而造成的温差 。这些因素 使两栖动物的分布格局未表现出明显的纬度变化规律 。 在动物地理区划系统方面 ,本文的结果与云南省脊椎动 物地理区 划 系 统 (表 1 ) 比 较 , 一 级 3 区 的 分 界 线 与 张 荣 祖 [2 ] 、 杨宇明等 [ 3 ]的基本一致 。不同的是滇西中山山地小区 和滇中高原小区应与西南区的合并 , 但是却属于华南区一 类 ; 滇东喀斯特山地小区和滇东北中山切割小区应另聚为一 类 ,但却与西南区合并为一类 。这可能是因为张荣祖 [ 2 ] 、 杨 [3 ] 宇明等 的划分方法主要以所有分布动物和植被特征为依 据 ,而本研究的结果仅仅是以两栖动物分布的有无为聚类的 依据 。因此 ,一般而言以张荣祖 [ 2 ] 、 杨宇明等 [ 3 ] 的划分结果 为基础 ; 但是具体某一特定物种 , 由于具有特殊性而结果不 同。

四川动物 2007 年 第 26 卷 第 2 期                  S ichuan Journa l of Zoology Vol126  No12  2007 总体而言 ,在三级小区的地里尺度上 , 云南两栖动物的 地理分布格局可以分为两大类群 ,即滇西南高原 2 东高原类 滇 群和滇边间山地盆地类群 。

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