周 剛，趙榮榮

(陜西佛坪國家級自然保護區(qū)管理局，陜西 佛坪 723400)

1 引言

在自然區(qū)域中，受法律保護和管理的具有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)和特殊意義的自然遺跡、珍稀瀕危野生動植物等保護對象所在的生態(tài)空間稱為自然保護區(qū)，它的重要作用體現(xiàn)在對野生動植物資源、生態(tài)系統(tǒng)的保護和對生態(tài)平衡的維持。通過生物多樣性監(jiān)測工作可及時獲取監(jiān)測對象的實時數(shù)據(jù)，并了解自然保護區(qū)的生物多樣性動態(tài)變化及保護效果，這為自然保護重點任務的完成提供理論支撐，使保護、宣傳教育、生態(tài)學研究、生態(tài)旅游及社區(qū)發(fā)展等功能實現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展。哺乳動物是生態(tài)系統(tǒng)中最為活躍的生物成分之一,對哺乳動物多樣性開展研究,在理解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構和功能方面具有重要意義[1～4]。

為了更好地給陜西佛坪國家級自然保護區(qū) (以下簡稱佛坪保護區(qū))哺乳動物多樣性的保護和管理提供理論和數(shù)據(jù)上的支撐，本研究依據(jù)佛坪保護區(qū)2018～2020年的野外巡護監(jiān)測數(shù)據(jù)，對佛坪保護區(qū)內(nèi)監(jiān)測到的哺乳動物多樣性進行了初步研究分析[5]。

2 研究區(qū)域概況

佛坪保護區(qū)是以保護大熊貓及其棲息地為主的國家級自然保護區(qū)，1978年經(jīng)國務院批準建立，位于陜西省佛坪縣西北部，地處秦嶺中段南坡的秦嶺自然保護區(qū)群核心區(qū)域，保護區(qū)總面積為29240 hm2，地理坐標東經(jīng)107°41′～107°55′，北緯33°33′～33°46′(圖1)。保護區(qū)地形為“M”形，最低點大古坪泡桐溝海拔為980 m，最高點魯班峰海拔為2904 m。轄區(qū)年降水量800～2000 mm，其中夏季降水占全年一半以上，屬典型亞熱帶北緣山地暖溫帶氣候，年均氣溫11.5 ℃，年均日照1726.5 h。保護區(qū)內(nèi)土壤地帶性分布受地形、生物、母質(zhì)、氣候、時間等成土因素的綜合影響較為明顯，棕壤、黃棕壤、暗棕壤為主要的3種類型。森林植被垂直帶主要劃分為低山落葉闊葉林帶、針闊混交林帶、中山落葉闊葉小葉林帶和亞高山針葉林帶[6,7]。保護區(qū)共有哺乳動物7目26科73種，其中食蟲目3科11種；翼手目2科4種；嚙齒目7科30種；兔形目2科2種；食肉目7科18種；靈長目1科1種；偶蹄目4科7種[8]。

圖1 研究區(qū)示意

3 研究方法

3.1 巡護監(jiān)測方案與數(shù)據(jù)采集

佛坪保護區(qū)自2000年左右以來開始進行系統(tǒng)的野外巡護監(jiān)測，所用設備包括GPS手持定位儀、地形圖、數(shù)碼相機等。按照地形地貌、植被特征、路線可通過性等實際情況，將最短距離通過最多生境類型作為野外巡護監(jiān)測樣線的設立原則，保護區(qū)內(nèi)共設置50條固定的野外巡護監(jiān)測樣線,分布于岳壩、大古坪、三官廟、涼風埡4個保護站(表1)。巡護監(jiān)測樣線的海拔范圍在1060～2800 m，調(diào)查范圍大約覆蓋保護區(qū)總面積的98%。在調(diào)查過程中，詳細記錄了樣線上觀測到的野生動物實體以及痕跡(糞便、足跡、食跡、咬痕、臥跡、毛發(fā))等重要信息，并對痕跡出現(xiàn)處的海拔、經(jīng)緯度、地形地貌、生境類型等特征進行了詳細記錄。

表1 佛坪保護區(qū)各保護站所在位置及樣線信息

為避免重復記錄，沿樣線100 m以內(nèi)遇見的相同活動痕跡記為同1只動物。數(shù)據(jù)采集工作由各保護站固定的工作人員完成。由于每個保護站每月調(diào)查次數(shù)和樣線長度各不相同，為了便于比較，每個站每月調(diào)查數(shù)據(jù)對應求和后，分別除以相應站當月調(diào)查次數(shù)和樣線總長度，以對數(shù)據(jù)進行標準化[9～11]。

3.2 數(shù)據(jù)分析

3.2.1 物種相對豐富度

分別以4個保護站點為計算單元，計算各保護站點各物種的相對豐富度(Relativa species abundance，RA)[12]，計算公式如下：

RA=Ni/N

(1)

式(1)中：Ni表示第i個物種在某保護站點的數(shù)量，N表示某保護站點物種總個體數(shù)。在計算時，按保護站點分別將3年的數(shù)據(jù)以求和的方式合并。

3.2.2 Alpha多樣性指數(shù)

用Shannon多樣性指數(shù)(H)[13]，均勻度指數(shù)用Pielou指數(shù)(J)[14]來衡量各保護站點監(jiān)測范圍內(nèi)的alpha多樣性。計算時以每月調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎，使用R語言環(huán)境中的vegan包的diversity( )函數(shù)分別進行計算每個保護站點監(jiān)測范圍內(nèi)的Alpha多樣性指數(shù)。

利用三因素方差分析來比較alpha多樣性指數(shù)在不同保護站點、不同年份、不同月份間是否存在差異。

3.2.3 Beta多樣性指數(shù)

各保護站間物種組成的相似性，主要通過主坐標來進行分析(PCoA)。樣本的距離越接近，反映了物種組成結(jié)構的相似度越高。本研究中各保護站之間物種組成的相異性采用Bray-Crutis來衡量。通過逐月計算整個佛坪保護區(qū)哺乳動物的Bray-Crutis距離，在每月調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎上，將各個保護站點3年的調(diào)查數(shù)據(jù)以求和的方式按月份進行合并，以合并后的數(shù)據(jù)作為基礎，利用R語言環(huán)境中的vegan包的vegdist( )函數(shù)計算Beta多樣性指數(shù)，并利用vegan包的adonis2( )函數(shù)來比較Beta多樣性指數(shù)在不同保護站點間是否存在差異，其中R2越大，反映了分組對差異的解釋度越高；Pr(>F)為顯著性P值，默認P<0.05即存在顯著差異。[15]

所有計算都在R version 4. 1. 0 環(huán)境下完成，顯著性水平設為α=0.05。

4 結(jié)果

分析3年的野外巡護監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，佛坪保護區(qū)內(nèi)監(jiān)測到12種哺乳動物，其中食肉目3種、靈長目1種、嚙齒目1種、偶蹄目7種，占佛坪保護區(qū)歷史有記錄哺乳動物物種總數(shù)的16.44%(表2)。

表2 佛坪保護區(qū)2018～2020年監(jiān)測到的哺乳動物名錄

大熊貓、川金絲猴、毛冠鹿、斑羚、羚牛、林麝、野豬在所有站點監(jiān)測范圍內(nèi)均調(diào)查到，豪豬、小麂、鬣羚、黑熊在岳壩、大古坪、三官廟三個站點監(jiān)測范圍內(nèi)均被調(diào)查到，僅在涼風埡保護站點沒有被調(diào)查到。此外，豹貓在大古坪和三官廟保護站點被調(diào)查到。野豬和羚牛在岳壩、大古坪、涼風埡站點是優(yōu)勢物種，但在三官廟站點，大熊貓是優(yōu)勢物種 (表3) 。

表3 佛坪保護區(qū)調(diào)查到的物種組成及其相對豐度

各保護站點監(jiān)測范圍內(nèi)哺乳動物群落 alpha 多樣性指數(shù)有顯著差異，其中香農(nóng)—威納指數(shù)有顯著差異(各站點間F= 16.291，P< 0.0001)(圖2a)，均勻度指數(shù)也有顯著差異(各站點間F=3.173，P=0.033)(圖2b)。Shannon多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)最高均是大古坪，最低是涼風埡。與涼風埡相比，大古坪、三官廟和岳壩站點顯著較低 (大古坪:P<0.0001；三官廟:P<0.0001；岳壩：P<0.0001)。香農(nóng)—維納指數(shù)在年份間(F=1.166，P=0.355)、月份間(F=0.580，P=0.832) 沒有顯著差異，每年9月份與1月份相比明顯偏低 (P=0.086) (圖2c，e)。均勻度指數(shù)在年份間(F=1.225，P=0.338)、月份間 (F=0.740，P=0.694) 也沒有顯著差異，同樣也是每年9月份與1月份相比明顯偏低 (P=0.097) (圖2d，f)。

圖2 2018～2020年佛坪自然保護區(qū)保護站監(jiān)測點及年份間、月份間alpha 多樣性指數(shù)的變化

研究發(fā)現(xiàn)基于Bray-Curtis距離的多樣性存在顯著差異(P=0.001，R2= 0.595)，表示不同的保護站點間物種組成差異顯著。其中涼風埡和三官廟的物種組成結(jié)構不同，大古坪和三官廟的物種組成相似，并且岳壩介于涼風埡和三官廟之間(圖3)。

圖3 佛坪自然保護區(qū)不同保護站點間物種組成的相異性

5 討論

由于受到調(diào)查方法的限制，食蟲目、翼手目、兔形目和除豪豬科以外的嚙齒目沒有出現(xiàn)在本調(diào)查結(jié)果中。扣除這個因素，大部分佛坪保護區(qū)歷史有記錄的哺乳動物都出現(xiàn)在本調(diào)查結(jié)果中，但由于金錢豹、豬獾、水獺等哺乳動物實體及痕跡的監(jiān)測信息在收集的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)頻率極低且不穩(wěn)定，未納入本次研究分析。

5.1 哺乳動物多樣性分析

從調(diào)查結(jié)果看，此次所涉及的12種哺乳動物在4個保護站監(jiān)測范圍內(nèi)的物種相對豐富度并不相同，其中野豬和羚牛在岳壩、大古坪、涼風埡3個站點是優(yōu)勢物種，這可能是由于野豬屬于雜食性動物，且其環(huán)境適應性極強；羚?？扇∈撤N類較雜，且會為選擇優(yōu)質(zhì)的食物做季節(jié)性的垂直遷徙活動。但在三官廟站點，大熊貓是優(yōu)勢物種，這與前人所研究的結(jié)果一致，這是由于大熊貓的分布具有選擇性，其主要分布在中高海拔、坡度較為平緩、森林覆蓋率高的針闊混交林和距人類活動較遠的區(qū)域[16]。

佛坪保護區(qū)不同保護站點的生物多樣性水平有著顯著的差異，這可能是受到環(huán)境因素(如氣候、水熱、植被、外來物種的干擾等)和人為因素(如人類的生產(chǎn)和活動、濫捕濫獵等)共同影響的結(jié)果。從alpha指數(shù)看，涼風埡顯著低于其他3個站點，且物種數(shù)量最少，這是由于涼風埡位于佛坪保護區(qū)的邊界，人為活動相對頻繁，干擾較大，對哺乳動物的正常棲息有一定的影響，致使Shannon多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)均最低，但從年份和月份間來看，各保護站不存在顯著差異，這反映出佛坪保護區(qū)內(nèi)哺乳動物的多樣性相對比較穩(wěn)定。

佛坪保護區(qū)各保護站點間物種組成差異顯著，一方面可能與物種間的生態(tài)位分離有關，因為不同物種是通過利用不同生境類型、不同海拔的區(qū)域來減小種間競爭，進而實現(xiàn)物種間的共生[17]；另一方面可能與動物本身的特性有關，不同動物的繁殖能力、生活習性、活動類型、適應性等各不相同，因此各保護站在哺乳動物物種組成上存在顯著差異。本研究的4個保護站中，涼風埡與三官廟物種組成差異性最為明顯，Bray-Curtis相異性系數(shù)最大；大古坪與三官廟接壤，岳壩與涼風埡和三官廟接壤，其環(huán)境與氣候等具有一定相似性，Bray-Curtis相異性系數(shù)較小，因此各保護站間物種組成也具有一定的相似性。

5.2 建議

保護生物多樣性的一項非常重要的基礎工作就是生物多樣性監(jiān)測。由于多數(shù)哺乳動物生性機敏，野外遇見率很低，且目前的野外巡護監(jiān)測方法具有局限性，不能完全調(diào)查保護區(qū)可能存在的哺乳動物物種，因此可以結(jié)合紅外相機等數(shù)字化技術的綜合使用，提升哺乳動物多樣性監(jiān)測的科學性、準確性[5]。同時，應優(yōu)化完善我區(qū)巡護監(jiān)測樣線，進一步科學積極地開展野外巡護監(jiān)測工作，了解物種的分布和種群動態(tài)，掌握物種多樣性變化速率及其對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構產(chǎn)生的影響，從而為保護區(qū)不斷完善哺乳動物保護管理辦法提供科學依據(jù)。