徐海根，丁 暉，吳 軍，曹銘昌，崔 鵬，陳 煉，雷軍成，樂志芳，吳 翼

(環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所國家環(huán)境保護(hù)生物安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210042)

生物物種資源監(jiān)測是指在一定時期和區(qū)域內(nèi)對物種分布、豐度或生存狀況的重復(fù)測量，以查明與預(yù)期目標(biāo)的一致或背離程度。生物物種資源監(jiān)測能從分布、豐度、存活或健康等方面對監(jiān)測對象的狀況提供定量數(shù)據(jù)，闡明種群的變化趨勢，揭示自然或人為引起的變化所產(chǎn)生的效應(yīng)，協(xié)助保護(hù)和管理決策的制定與評估。因此，生物物種資源監(jiān)測是客觀了解生物物種資源現(xiàn)狀、科學(xué)開展生物物種資源保護(hù)與管理的基礎(chǔ)工作和重要手段。

在全世界范圍內(nèi)，歐洲和北美洲國家較早認(rèn)識到了開展生物物種資源監(jiān)測的重要性。英國從1962年開始，先后組織實(shí)施了90余項生物物種資源監(jiān)測計劃。其鳥類的監(jiān)測計劃，采取分層隨機(jī)抽樣策略，在全國設(shè)有2800個1 km×1 km的樣方，采用樣線法和樣點(diǎn)法，2300名志愿者參與各類樣方監(jiān)測工作。美國早在1900年就開展了圣誕節(jié)鳥類監(jiān)測，至今已有100多年的歷史［1］，該監(jiān)測計劃擁有2124條以上監(jiān)測樣線和2126個物種，監(jiān)測區(qū)域橫貫整個西半球［2-3］。在每一個調(diào)查區(qū)域內(nèi)，組織至少10個志愿者分成若干小組，沿著預(yù)設(shè)的路線進(jìn)行鳥類數(shù)量調(diào)查。鳥類物種多樣性和多度是鳥類監(jiān)測中最基礎(chǔ)和最重要的兩個監(jiān)測指標(biāo)。此外，針對氣候變化的影響，通常要監(jiān)測鳥類生長、繁殖和遷徙等方面的指標(biāo)［4-5］。

瑞士從1996年開始著手建立全國性的監(jiān)測計劃——瑞士生物多樣性監(jiān)測計劃(BDM)。該計劃的目的是監(jiān)測整個瑞士所有層次的生物多樣性變化。BDM選擇了34個指標(biāo)，其中12個狀態(tài)指標(biāo)、15個壓力指標(biāo)、7個響應(yīng)指標(biāo)(http://www.biodiversitymonitoring.ch/en/home.html)。大部分監(jiān)測指標(biāo)來自政府部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但Z7-景觀水平上的物種多樣性和Z9-生境水平的物種多樣性要通過野外監(jiān)測獲得。BDM采用系統(tǒng)抽樣方法設(shè)計監(jiān)測樣地。監(jiān)測的網(wǎng)格數(shù)目對觀測成本有直接的影響，每個指標(biāo)所選擇的網(wǎng)格密度綜合考慮精度和成本因素。BDM規(guī)定的精度是90%，根據(jù)雙側(cè)T檢驗(yàn)計算，Z7指標(biāo)約需500網(wǎng)格，而Z9指標(biāo)約需1600個網(wǎng)絡(luò)。Z7指標(biāo)的實(shí)際監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)分布的520個1km2的正方形單元;在網(wǎng)格單元內(nèi)，沿對角線方向設(shè)置2.5 km長的樣線，在春季和夏末分別觀測1次，記錄樣線兩側(cè)一定距離內(nèi)的物種種數(shù)(維管束植物、蝴蝶、鳥類等)，以計算景觀水平的生物多樣性。Z9指標(biāo)的實(shí)際監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是1600個平均分布的10 m2觀測點(diǎn)。調(diào)查樣點(diǎn)內(nèi)所有的維管束植物、鳥類、軟體動物等。BDM項目從2001年開始實(shí)施，每年隨機(jī)抽取樣地總數(shù)的1/5進(jìn)行觀測。Z3-瑞士國家和區(qū)域?qū)哟蔚奈锓N多樣性和Z4-瑞士國內(nèi)面臨全球滅絕的物種數(shù)量的指標(biāo)值可從Z7、Z9的觀測數(shù)值計算。

我國是世界上生物物種資源最豐富的國家之一［6］。但由于種種原因，我國的生物物種資源正在不斷減少和消亡［7］。針對生物物種資源喪失和流失的突出問題，2004年國務(wù)院辦公廳發(fā)出了《關(guān)于加強(qiáng)生物物種資源保護(hù)和管理的通知》(國辦發(fā)［2004］25號)。該《通知》要求建立生物物種資源監(jiān)測預(yù)警體系，及時掌握重要生物物種資源的動態(tài)變化，為科學(xué)決策提供依據(jù)。2010年9月，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《中國生物多樣性保護(hù)戰(zhàn)略與行動計劃》(2011—2030年)。該戰(zhàn)略和行動計劃確定了“到2015年初步建立生物多樣性監(jiān)測、評估與預(yù)警體系”的近期目標(biāo)，規(guī)劃了“開展生物多樣性調(diào)查、評估與監(jiān)測”的優(yōu)先領(lǐng)域和行動。2010年10月，《生物多樣性公約》締約方大會第十次會議通過了意義重大的全球2020年生物多樣性目標(biāo)(即“愛知目標(biāo)”)［8-9］。實(shí)現(xiàn)2020年全球生物多樣性目標(biāo)需要大力加強(qiáng)監(jiān)測工作。

我國生物物種資源調(diào)查已有較長的歷史，也有一些比較成功的監(jiān)測項目，但在國家層次尚缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，沒有形成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，存在一些亟待解決的問題。一些監(jiān)測項目缺少科學(xué)的監(jiān)測目標(biāo)，對管理決策的作用有限;一些監(jiān)測項目缺乏統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)，沒有科學(xué)的抽樣設(shè)計方案，樣地通常選在最容易檢測目標(biāo)總體的地方，而沒有隨機(jī)和系統(tǒng)地抽樣，導(dǎo)致對監(jiān)測數(shù)據(jù)無法有效地進(jìn)行評估。本文討論生物物種資源監(jiān)測的原則、監(jiān)測對象與指標(biāo)、抽樣設(shè)計等問題。

1 監(jiān)測的原則

生物物種資源監(jiān)測是一項十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)科學(xué)設(shè)計，提高監(jiān)測工作的可操作性和可持續(xù)性。

1.1 科學(xué)性原則

在開展監(jiān)測前，必須明確4個與生物物種資源監(jiān)測相關(guān)的技術(shù)問題:即(1)為什么要監(jiān)測?(2)在哪里監(jiān)測?(3)監(jiān)測什么?(4)如何監(jiān)測?［1］。因此，選擇監(jiān)測樣地，明確監(jiān)測目標(biāo)、監(jiān)測指標(biāo)和監(jiān)測方法，并對此進(jìn)行相應(yīng)的驗(yàn)證，是獲取區(qū)域內(nèi)生物物種資源有效監(jiān)測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［10］。事實(shí)上，關(guān)于生物物種資源的監(jiān)測，不論是長期監(jiān)測還是短期監(jiān)測，都要制訂涵義清晰、內(nèi)容明確、簡便實(shí)用、數(shù)據(jù)可獲得性強(qiáng)的監(jiān)測指標(biāo)。首先，生物物種資源的監(jiān)測指標(biāo)應(yīng)具有科學(xué)性，并能及時反映生物物種及其種群的動態(tài)變化。其次，監(jiān)測方法也應(yīng)具有科學(xué)性，應(yīng)運(yùn)用現(xiàn)代生物物種監(jiān)測的儀器設(shè)備，采用統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)測方法，能檢測到生物物種及其種群相應(yīng)的變化規(guī)律［11］，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的可比性和長期性。第三，監(jiān)測樣地要有典型性和代表性，能真實(shí)反映區(qū)域生物多樣性水平;此外，還應(yīng)充分考慮監(jiān)測樣地空間變異性和可探測率的變化，盡量降低抽樣誤差和探測誤差，應(yīng)能在有限的監(jiān)測面積中較好地反映出監(jiān)測區(qū)域內(nèi)群落種類組成與數(shù)量特征。

1.2 可操作性原則

在制訂監(jiān)測計劃時，應(yīng)充分考慮所擁有的人力、資金和后勤保障等條件，使監(jiān)測計劃切實(shí)可行。首先，監(jiān)測計劃要滿足生物多樣性保護(hù)和管理的需要，并能對生物多樣性保護(hù)和管理起到指導(dǎo)和預(yù)警的作用。其次，監(jiān)測指標(biāo)必需具有可操作性，并能夠量化測度［11］，而且數(shù)據(jù)的采集成本要相對低廉、可行［11-12］。在現(xiàn)實(shí)科研實(shí)踐中，篩選高效率、低成本的監(jiān)測方法是提高生物多樣性監(jiān)測有效性的重要因素之一［11］。樣地的選擇要避開危險地段。應(yīng)定期對監(jiān)測計劃和監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行評估，向相關(guān)部門報告監(jiān)測結(jié)果及在監(jiān)測工作中發(fā)現(xiàn)的問題，使監(jiān)測工作與保護(hù)政策和行動緊密聯(lián)系起來［11-12］;同時還應(yīng)對監(jiān)測技術(shù)和方法進(jìn)行評估，必要時可完善相關(guān)監(jiān)測方法。

1.3 持續(xù)性原則

生物物種及其種群容易受區(qū)域氣候、植被、水文及其人為活動的影響。物種及其種群的區(qū)域差異、生境變化對物種的影響以及物種對環(huán)境變化的響應(yīng)等，這些問題必需用長期連續(xù)數(shù)據(jù)才能得到科學(xué)的答案，因此生物物種資源的長期監(jiān)測顯得十分重要。同時，生物物種資源監(jiān)測是實(shí)施生物多樣性保護(hù)的基礎(chǔ)，是一項長期而艱巨的任務(wù)，必需制訂一個長期監(jiān)測計劃，并作為一項長期投資來綜合考慮。監(jiān)測工作一旦啟動，應(yīng)長期堅持，并保證數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確。為保持監(jiān)測計劃的持續(xù)性，盡量在現(xiàn)有監(jiān)測工作基礎(chǔ)上開展監(jiān)測，并利用現(xiàn)有監(jiān)測力量［12］。與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)保持良好的關(guān)系，滿足當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的需要，盡量利用志愿者和現(xiàn)有專家網(wǎng)絡(luò)來采集數(shù)據(jù)［12］。

2 監(jiān)測計劃的制訂

生物物種資源監(jiān)測一般包括制訂監(jiān)測計劃、開展野外監(jiān)測、分析和報告監(jiān)測結(jié)果、評估監(jiān)測計劃等階段。監(jiān)測計劃的制訂包括以下環(huán)節(jié):(1)確定監(jiān)測目標(biāo)，監(jiān)測目標(biāo)必須是明確的、可測量的、能完成的、有現(xiàn)實(shí)意義并有明確的時空范圍;(2)評估現(xiàn)有數(shù)據(jù)和資源，監(jiān)測工作應(yīng)盡量建立在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)之上，充分利用和整合現(xiàn)有監(jiān)測資源;(3)確定目標(biāo)區(qū)域和目標(biāo)總體;(4)評估現(xiàn)有監(jiān)測資源并制定預(yù)算;(5)確定監(jiān)測內(nèi)容和指標(biāo)，主要包括所監(jiān)測物種的種類、群落組成、分布、多度、重要值、受威脅程度等;(6)確定合適的監(jiān)測時間和頻次，應(yīng)針對動物的活動規(guī)律確定監(jiān)測時間，避免超過客觀需要的頻繁監(jiān)測;(7)設(shè)計抽樣方案;(8)建立穩(wěn)健的統(tǒng)計方法;(9)制定野外操作規(guī)范;(10)設(shè)計數(shù)據(jù)管理系統(tǒng);(11)制定質(zhì)量控制程序;(12)實(shí)施監(jiān)測計劃;(13)分析和報告監(jiān)測數(shù)據(jù);(14)評估監(jiān)測計劃。

3 監(jiān)測對象與指標(biāo)的確定

3.1 監(jiān)測對象的選擇

監(jiān)測對象的選擇取決于保護(hù)目標(biāo)和監(jiān)測目標(biāo)。針對多物種或區(qū)域保護(hù)項目，在選擇監(jiān)測對象時，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下物種:(1)受威脅物種;(2)具有社會或經(jīng)濟(jì)價值的物種;(3)對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過程的維持有重要作用的物種;(4)受管理影響強(qiáng)烈的物種;(5)對生態(tài)系統(tǒng)或生境變化反映敏感的物種。

由于監(jiān)測和管理所有物種是非常困難的，Pearson［13］等建議采用簡捷的方法來監(jiān)測個別物種，即對指示物種進(jìn)行監(jiān)測。指示物種是一組生物類群或功能群，它們的多樣性反映了一個生境或一組生境中其他生物類群的多樣性［14］。指示物種具有如下特點(diǎn):(1)分類上比較熟悉和穩(wěn)定;(2)生物學(xué)和生活史比較清楚;(3)種群容易調(diào)查和控制;(4)出現(xiàn)于更大范圍和更多樣的生境;(5)對生境變化比較敏感;(6)指示物種中觀察到的變化格局在其他相關(guān)和不相關(guān)的類群中也能觀察到［13，15］。

在遴選指示物種時，一般考慮在生態(tài)系統(tǒng)中占有重要地位的物種或類群，也有的把瀕危物種或公眾關(guān)注度較大的物種作為指示物種。但對指示物種的作用存在較大的爭議。這一方面是由于對指示物種所代表的含義不明確，另一方面是由于在局部尺度上，各生物類群之間的相關(guān)性非常弱。大多研究表明，試圖用一個或有限的幾個指示物種來預(yù)測其他生物類群的變化，往往會造成誤解。一些學(xué)者認(rèn)為，蝴蝶多樣性能代表植物多樣性，因?yàn)橛紫x與寄主植物的關(guān)系通常是非常特殊的。但研究表明，蝴蝶群落數(shù)據(jù)并不是植物多樣性或群落組成的很好指標(biāo)［16］。觀察的尺度對指示物種也是重要的。大型脊椎動物可能是同樣需要大規(guī)模、連續(xù)生境的其他物種的指示物種，但它們不可能是昆蟲的指示物種，昆蟲可在破碎化較嚴(yán)重的生境中生存［17］。對指示物種的爭議，可能是由于所討論的類群不同，分析的尺度不同，檢驗(yàn)指示物種的方法不同［18］。從理論和經(jīng)驗(yàn)角度分析，不能以所謂的指示物種的監(jiān)測數(shù)據(jù)來代替其他物種的種群動態(tài)［19］。各種生物由于生物學(xué)、生態(tài)學(xué)上有很大差異，有必要選擇代表不同生態(tài)特性的一系列物種作為監(jiān)測對象。對于多物種或區(qū)域保護(hù)項目，監(jiān)測物種多樣性變化，需要選擇不同類群的物種，物種應(yīng)有不同的生態(tài)需求和生活史［20］。因此，應(yīng)從具有不同生態(tài)需求和生活史的類群中選擇監(jiān)測對象［13］。

3.2 監(jiān)測指標(biāo)

生物物種資源監(jiān)測指標(biāo)是指一些簡化的生物或者環(huán)境特征參數(shù)，說明生物物種資源的現(xiàn)狀和變化趨勢，以及人類活動對生物物種資源的影響，以促進(jìn)科技界、政府和公眾間的相互溝通，提高生物物種資源管理水平［21］。監(jiān)測指標(biāo)可以是直接的指標(biāo)，如物種種群的絕對數(shù)量。但有時直接指標(biāo)很難獲取，在實(shí)際監(jiān)測工作中不得不選用間接指標(biāo)，以反映物種種群的相對數(shù)量或變化趨勢。例如動物的痕跡與排泄物的數(shù)量是較為常用的間接指標(biāo)。對大尺度監(jiān)測來說，隨著時間的推移或空間的擴(kuò)展，指標(biāo)與其代表的參數(shù)之間的關(guān)系必須是可預(yù)測的。例如，一個好的指標(biāo)是隨著物種數(shù)量的上升，指標(biāo)值也隨之升高。

根據(jù)所代表的內(nèi)容及其特征，生物多樣性指標(biāo)可以劃分為生物、環(huán)境、壓力和管理四種類型［22］。選擇監(jiān)測指標(biāo)時，設(shè)計者需要考慮四個方面的內(nèi)容:監(jiān)測目標(biāo)、所提出的干預(yù)或管理行為的類型、不同類型信息和數(shù)據(jù)收集的可行性和成本及把指標(biāo)整合到分析和決策中的能力。

有效的監(jiān)測指標(biāo)應(yīng)該滿足以下標(biāo)準(zhǔn):可測量的，可揭示有意義的變化趨勢，可直接指出目標(biāo)區(qū)域生物物種資源狀況或某管理行為對生物物種資源的影響，有科學(xué)基礎(chǔ)，定義清晰且易被不同人群所理解接受，是可靠穩(wěn)定的(如可以進(jìn)行長期監(jiān)測)，低成本-高效益的，與國家尺度的監(jiān)測指標(biāo)以及其他保護(hù)區(qū)的指標(biāo)保持一致等。另外還有其他選擇標(biāo)準(zhǔn)［23］。指標(biāo)很難同時滿足上述所有的標(biāo)準(zhǔn)，其中最重要的是指標(biāo)必需有實(shí)踐和現(xiàn)實(shí)意義，應(yīng)該在國家和地方水平上都有效。選擇指標(biāo)后還需要通過野外試驗(yàn)檢驗(yàn)其是否能清楚地反應(yīng)出相應(yīng)的變化。

不同類群生物的監(jiān)測指標(biāo)

(1)植物

喬木:種類、胸徑、高度、枝下高、冠幅、分支、物候期(芽開放期、展葉期、開花始期、開花盛期、果實(shí)成熟期)、生活型。灌木:種類、多度、平均高度、蓋度、物候期(同喬木)、生活型。草本:種類、多度(叢)、平均高度、蓋度、物候期(萌動期、開花期、果實(shí)成熟期)、生活型。

(2)魚類

種類組成、魚類群落結(jié)構(gòu)(數(shù)量、體長、體重)、魚類資源密度、魚類資源量、環(huán)境指標(biāo)(地理信息，水文、氣象及生態(tài)數(shù)據(jù))。

(3)兩棲爬行動物

物種數(shù)量、種群密度、種群數(shù)量。

(4)鳥類

種類、數(shù)量、行為狀態(tài)、性比、成幼比、出現(xiàn)(或離開)時間等。

(5)哺乳動物

種類、數(shù)量、行為類型、性比、成幼比。

(6)生境

土地利用結(jié)構(gòu)及變化、植被類型、群落名稱、面積。

(7)所在行政區(qū)域的社會經(jīng)濟(jì)狀況及威脅因素

面積、人口、鄉(xiāng)村人口、人均GDP、三次產(chǎn)業(yè)占GDP比重、人均耕地面積;水質(zhì)(CODcr、BOD5、非離子氨、石油類和揮發(fā)酚的濃度，赤潮面積和次數(shù));外來入侵物種:重要種類、分布、發(fā)生面積、造成的損失。

4 抽樣設(shè)計

生物物種資源監(jiān)測應(yīng)采用隨機(jī)抽樣設(shè)計的思想。如果不采用隨機(jī)抽樣設(shè)計，就無法確定監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性，就無法把結(jié)論從抽樣區(qū)推斷到目標(biāo)區(qū)域，也沒有根據(jù)對總體的參數(shù)進(jìn)行可信度評估［24］。一些監(jiān)測計劃的目標(biāo)不明確，僅僅是收集更多的信息而已，監(jiān)測是在不具代表性的地點(diǎn)開展的。例如，北美繁殖鳥調(diào)查，它沿路邊進(jìn)行，對整個區(qū)域不可能有代表性，因?yàn)橛行┪锓N不會在這些區(qū)域活動。如果僅沿著道路和小徑進(jìn)行抽樣，則僅可以得到沿著道路和小徑區(qū)域的結(jié)論，不能把結(jié)果推斷到遠(yuǎn)離道路和小徑的區(qū)域。如果僅在所謂的“最佳位置”進(jìn)行抽樣，那么只能得出關(guān)于這些“最佳位置”變化的推論。很多調(diào)查剛開始時沒有什么問題，但隨著時間的推移，缺陷逐漸顯現(xiàn)出來。很多有缺陷的方法一直在使用，惟一目的是不中斷長期和有價值的時間序列數(shù)據(jù)［1］?，F(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)是擴(kuò)大現(xiàn)有物種及其生境監(jiān)測的尺度、范圍和一致性。特別是，要大力提高所監(jiān)測類群、生境和地理的覆蓋范圍。這就需要科學(xué)設(shè)計抽樣方法。另外，需要建立新的系統(tǒng)，來監(jiān)測生境和種群動態(tài)的細(xì)微及定量變化，更加清晰地描述退化的情景、生境和種群生存力的變化，以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的變化［25］。

4.1 抽樣計劃的制定

對每一個具體的監(jiān)測計劃，必須選擇一個抽樣設(shè)計以滿足相應(yīng)的監(jiān)測目標(biāo)。抽樣設(shè)計在于確定樣本在空間和時間上的分布，如果抽樣設(shè)計沒有很好規(guī)劃，可能會大大削弱監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計推斷能力。抽樣地點(diǎn)的設(shè)計，應(yīng)允許對更大范圍的區(qū)域作出推斷。作為一個基本原則，應(yīng)該從目標(biāo)總體中隨機(jī)選擇抽樣單元，有必要的情況下，還需要采用分層抽樣的方式，以便反映目標(biāo)區(qū)域的特征，盡量減小空間誤差或者調(diào)查誤差。

4.2 抽樣方法的選擇

表1列出了多種抽樣方法的優(yōu)點(diǎn)和不足，可結(jié)合實(shí)際情況，選擇相關(guān)抽樣方法或采用多種抽樣方法。在多種情況下，抽樣總體是由幾個不同的成分或者層構(gòu)成的。可根據(jù)不同層的特性將目標(biāo)總體分層，然后分別對各個層進(jìn)行估測。分層抽樣有兩個優(yōu)點(diǎn):第一，調(diào)查人員可對比較熟悉的層進(jìn)行調(diào)查;第二，所獲得的數(shù)據(jù)較簡單隨機(jī)抽樣精確，能提高估計的精度［27］。許多針對動物痕跡的調(diào)查都采用分層抽樣方法［28-29］。

表1 各種抽樣方法的優(yōu)點(diǎn)和不足［26］Table1 Advantages and disadvantages of different sampling methods

4.3 空間變異性和可檢測率

很多監(jiān)測計劃面臨著兩個重要的變異來源:空間變異性和可檢測率［30-31］。生物物種資源在不同地點(diǎn)往往有較大的變異。調(diào)查人員可能無法在整個目標(biāo)區(qū)域?qū)嵤┍O(jiān)測，只能從目標(biāo)區(qū)域選取抽樣區(qū)域，對這些抽樣區(qū)域開展監(jiān)測活動，并從這些抽樣區(qū)域獲得的結(jié)果來推斷整個目標(biāo)區(qū)域［30］。抽樣區(qū)域的代表性程度將影響推斷結(jié)論的可靠性［1，32-33］。監(jiān)測計劃應(yīng)考慮這種空間變異性。對于區(qū)域或全球生物物種資源監(jiān)測，這一點(diǎn)顯得更加重要［31］。采用適當(dāng)?shù)目臻g抽樣方法，可降低因空間變異性帶來的估計誤差。

可檢測率指的是如果一個物種出現(xiàn)在抽樣區(qū)域，其被檢測到的概率。監(jiān)測計劃一般假設(shè)每個分布于現(xiàn)場的物種具有相同的被記錄的概率，即在空間和時間上每個物種的可檢測率沒有差異。然而，對于大部分物種來說，可檢測率是不同的［34-35］。瑞士的案例發(fā)現(xiàn)，物種檢測率平均為85%，即在現(xiàn)場的15%物種在調(diào)查時被忽略了［36］。Boulinier等［34］對北美繁殖鳥類調(diào)查的分析表明，物種可檢測率在美國各州有較大差異，有經(jīng)驗(yàn)觀察者的可檢測率較高?？蓹z測率的不同是由觀測者、生境和天氣狀況等的不同造成的。如果沒有考慮到可檢測率，那么監(jiān)測數(shù)據(jù)往往會有偏差［33］。在生境隨空間和時間變化的景觀中，長期監(jiān)測計劃應(yīng)關(guān)注生境對可檢測率可能產(chǎn)生的影響［35］。監(jiān)測計劃必須確保不同物種和不同時間的可檢測率的一致，這樣才能保證所獲得的有關(guān)多樣性變化的監(jiān)測數(shù)據(jù)是源于真實(shí)的多樣性隨時間的變化結(jié)果，而不是因?yàn)榭蓹z測率差異引起的“假變化”。比如，在不同的季節(jié)進(jìn)行調(diào)查時，動物的可檢測率會因?yàn)闂h(huán)境的不同而異，會導(dǎo)致動物數(shù)量的變化。規(guī)范化抽樣方法和監(jiān)測努力，能減少這種不均勻性，但不會消除這種不均勻性。如果不了解可檢測率的一些性質(zhì)，就不能對監(jiān)測系統(tǒng)作出穩(wěn)健的推斷。避免該誤差的主要方式是對可檢測率進(jìn)行估測，并對結(jié)果加以糾正。如采用眾多志愿者的英國繁殖鳥調(diào)查，通過樣線調(diào)查法，借助距離抽樣法，糾正可探測率誤差［37］。具體方法是在樣線調(diào)查中采用3種距離間隔計算可檢測率。美國水鳥繁殖種群和棲息地調(diào)查，則采用分層抽樣法，分別借助飛機(jī)和陸地抽查，即相同調(diào)查人員進(jìn)行的兩次調(diào)查，校正可檢測率。這樣做的前提是從空中和地面所獲得的動物其可檢測率是相同的［1］?？刹捎脙蓚€觀測者同時進(jìn)行同一項調(diào)查，校正檢測誤差［38］。在北美繁殖鳥類調(diào)查中估計物種豐富度時，Boulinier等［34］提出了處理可檢測率的八種模型。Buckland等［39］提出了在樣線法中考慮可檢測率的種群數(shù)量估計模型。

4.4 樣本量和抽樣單元的大小、形狀及位置

在取樣和數(shù)據(jù)收集過程中，由于有空間變異性和可檢測率這兩個主要的誤差來源，如何使得抽樣總體代表整個區(qū)域，是監(jiān)測的關(guān)鍵。所以每個監(jiān)測計劃，應(yīng)該選擇最符合監(jiān)測目標(biāo)的抽樣設(shè)計，樣本應(yīng)該為目標(biāo)總體提供無偏估計。所有類型的監(jiān)測，樣本量一定要在所要求的置信水平上能足夠探測到實(shí)際變化。單個物種監(jiān)測的抽樣設(shè)計也必須考慮一個物種的生活史和生境等具體情況，所得數(shù)據(jù)才能最優(yōu)化且可以對所得結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕忉?。這些具體包括動物活動范圍、領(lǐng)域、季節(jié)利用格局和自然種群波動。動物活動范圍和領(lǐng)域行為會影響樣本量和抽樣框內(nèi)樣地間的距離，以及對生境利用格局的解釋。季節(jié)利用格局可以確定最優(yōu)抽樣時間，以進(jìn)行物種調(diào)查，解釋每年由于新生幼仔出現(xiàn)而產(chǎn)生的季節(jié)波動，以及解釋所觀測到的物種或生境利用方面的變化。對多物種的監(jiān)測，抽樣設(shè)計應(yīng)該在抽樣季節(jié)內(nèi)多次取樣，所得數(shù)據(jù)就不會由于物種季節(jié)性的不同而發(fā)生偏差;在取樣時間方面，所有樣地需同時或者隨機(jī)進(jìn)行，這樣某個生境或地區(qū)就不會過早或過晚取樣。

樣本量受以下因素的影響:(1)監(jiān)測目標(biāo);(2)數(shù)據(jù)的變異程度;(3)檢測變化或趨勢的精度;(4)能檢測到變化趨勢所需要的年數(shù);(5)每個點(diǎn)每年需要調(diào)查的次數(shù);(6)投入的資金和人力。樣本量的計算首先需要明確能檢測到的最低變化率和能檢測到變化的最低時間。這些閾值是監(jiān)測計劃要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。提高功效的簡單做法是增加樣本量，但這樣會增加時間、成本。應(yīng)在樣本量與監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量之間尋求平衡［40］。最優(yōu)的抽樣設(shè)計是在一定的管理目標(biāo)、預(yù)算條件下，使統(tǒng)計效率最大，或使所花費(fèi)的成本最小。最小樣方數(shù)的確定可通過繪制方差與樣方數(shù)的曲線來完成，曲線擺動趨于平緩時的樣方數(shù)就是最小樣方數(shù)［41］。

在抽樣過程中，需要考慮另外一個因素是抽樣單元的大小、形狀和位置。有關(guān)不同抽樣單元大小的優(yōu)缺點(diǎn)已經(jīng)引起了很多的爭論［42-43］。在自然植物群落中，群落特征隨調(diào)查樣方面積增加而增加，但到一定程度后就不再增加，這時的樣方面積即為最小樣方面積［44］。確定最小樣方面積的方法有種-面積曲線法、巢式樣方法［41］。在調(diào)查區(qū)域采用系統(tǒng)抽樣或者隨機(jī)抽樣的樣方通常為圓形［43］。這個方法有效地綜合了樣方和樣線調(diào)查法的優(yōu)勢。但迄今還沒有任何一種方法是十全十美的。總的來講，確定抽樣單元大小和形狀的原則是確保精度最高，效率最好。大量的小樣方調(diào)查顯然較少量的大樣方的精度要高［45］。換句話說，為達(dá)到相同的統(tǒng)計學(xué)精度，從總的調(diào)查面積上看，選擇小樣方較選擇大樣方的調(diào)查面積少。而且，小樣方也更有效率［42］。另外，可以采用不同大小和形狀的樣方組合來檢驗(yàn)所采用的設(shè)計是否是滿足監(jiān)測目標(biāo)的最佳設(shè)計。

固定樣地既有優(yōu)勢又有不足之處。固定樣地可以降低時間上的變異性，提高監(jiān)測的統(tǒng)計能力。固定樣地的優(yōu)勢取決于兩次連續(xù)監(jiān)測的相關(guān)程度，生命周期長的植物和領(lǐng)域廣闊的哺乳動物，采用固定樣地有較多優(yōu)勢。固定樣地的不足是:首先標(biāo)記和定位固定樣地是非常困難、耗時的;重復(fù)調(diào)查同一地點(diǎn)可能會改變或破壞所調(diào)查的生境，并導(dǎo)致樣本的代表性下降;如果固定樣地的數(shù)量比較少，則樣本可能不具代表性;生命周期短或移動的物種如1年生植物、小型哺乳動物和昆蟲，采用固定樣地則沒有太多優(yōu)勢。固定樣地也可能由于不可預(yù)見的事件如洪水而找不到，人類侵占如森林砍伐也會造成固定樣地丟失。

5 討論

調(diào)查是在一定時間內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)化的程序，開展定性或定量觀測的一種活動，但不設(shè)任何預(yù)先假設(shè);監(jiān)視是一種擴(kuò)展的調(diào)查計劃，其目的是提供時間序列數(shù)據(jù)，查明狀況或指標(biāo)的時間變化或分布范圍，但不設(shè)任何假設(shè);監(jiān)測是一種周期性的(定期或不定期)監(jiān)視活動，以查明與預(yù)期目標(biāo)的一致或背離程度［46］。成功的監(jiān)測應(yīng)該能在一定的時間范圍內(nèi)和空間尺度上，探測到與決策目標(biāo)相關(guān)的變化，能及早發(fā)現(xiàn)問題以便做出補(bǔ)救。監(jiān)測作為一個早期預(yù)警系統(tǒng)，可以完善今后的研究工作和保護(hù)措施，還可以評價保護(hù)政策的效率。

本文討論了生物物種資源監(jiān)測的原則、計劃制定、監(jiān)測對象和指標(biāo)的確定、抽樣方法與樣地設(shè)置等問題。在具體監(jiān)測工作中，還應(yīng)考慮監(jiān)測的尺度、手段和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化等問題?？臻g尺度大體可劃分為個體空間、局域斑快、區(qū)域尺度和生物地理學(xué)尺度等。物種多樣性沿地理梯度的變化規(guī)律一直是生物多樣性研究的重要內(nèi)容，近半個世紀(jì)以來，國內(nèi)外很多學(xué)者對物種豐富度的緯度格局進(jìn)行了諸多的研究，結(jié)果不一，形成了物種多樣性眾多解說［47］。不同研究案例中取樣尺度的差異可能是造成上述爭議的原因之一。因此，物種資源監(jiān)測應(yīng)考慮取樣尺度問題。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測手段在不斷提升。新的儀器和設(shè)備應(yīng)用于物種資源監(jiān)測，可提高監(jiān)測的自動化程度、精度和工作效率。例如，利用掌上電腦(PDA)開發(fā)監(jiān)測專用軟件，進(jìn)行調(diào)查數(shù)據(jù)的采集和處理，改變了傳統(tǒng)的手工記錄調(diào)查數(shù)據(jù)的方法，實(shí)現(xiàn)了無紙化和一體化作業(yè)流程，使外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)的采集更加準(zhǔn)確、方便、快捷。

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化貫穿于監(jiān)測的各個環(huán)節(jié)。提高數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化程度的關(guān)鍵:一是嚴(yán)格按照相關(guān)要求進(jìn)行樣地的選址、設(shè)置和采樣，并做好樣地資料的檔案管理和樣地的維護(hù)工作;二是觀測人員熟練掌握野外監(jiān)測規(guī)范和相關(guān)知識，嚴(yán)格按照監(jiān)測規(guī)范要求完成監(jiān)測工作，按要求填寫監(jiān)測數(shù)據(jù);三是制定和落實(shí)數(shù)據(jù)審核程序，從數(shù)據(jù)的正確性、一致性和完整性對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、細(xì)致的審核，發(fā)現(xiàn)可疑、缺漏數(shù)據(jù)，及時進(jìn)行必要的補(bǔ)測和重測;四是把監(jiān)測數(shù)據(jù)和文檔進(jìn)行備份(光盤、硬盤)，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)長期的安全。對觀測人員進(jìn)行培訓(xùn)是提高數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化程度的方法之一。所有培訓(xùn)應(yīng)根據(jù)個人的需求來開展，并以工作人員的現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。利用志愿者參與監(jiān)測，一方面可以減少人力資源、資金等方面的困難，另一方面也可以滿足志愿者探索自然的愿望。由志愿者采集的數(shù)據(jù)，其質(zhì)量更多地取決于調(diào)查設(shè)計、分析方法和信息溝通手段，而不是志愿者的參與［48］。

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