周永祥劉建泉周多良吳昊楊曉梅王天暉薛亞東

（1甘肅安南壩野駱駝國家級自然保護(hù)區(qū)管護(hù)中心，阿克塞 736400）（2中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護(hù)研究所，生物多樣性保護(hù)國家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091）

水源被認(rèn)為是干旱荒漠地區(qū)影響野生動物分布和活動的主要因素(Richet al.,2019)。因此修建人工水源點(diǎn)成為荒漠地區(qū)野生動物管理和保護(hù)的一個主要手段(Grant and Saito,2013)。在水源稀缺的荒漠或半荒漠地區(qū)，修建人工水源點(diǎn)或維持人工水源點(diǎn)水量終年不斷可能帶來的水資源浪費(fèi)，一直存在爭議(Krausmanet al.,2006)，如果這些措施對野生動物不能起到有效的作用，代價(jià)將是極其昂貴的。因此荒漠地區(qū)珍稀瀕危有蹄類人工水源點(diǎn)的修建，應(yīng)先進(jìn)行其利用水源點(diǎn)分布、水源利用頻率和季節(jié)性利用差異以及相關(guān)因素的研究(Aldermanet al.,1989;Cain IIIet al.,2006,2008)，具體水源管理措施的制定應(yīng)依據(jù)動物對水源利用情況的評估來進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施(Huntsingeret al.,2017)。在水源稀缺的荒漠或半荒漠地區(qū)，水源點(diǎn)是野生動物活動的熱點(diǎn)區(qū)域，在水源點(diǎn)使用紅外相機(jī)或視頻監(jiān)控，為研究干旱荒漠地區(qū)不同物種水源利用規(guī)律(Xueet al.,2015)，以及探索荒漠地區(qū)動物的競爭和共存機(jī)制提供了可能(Xueet al.,2018;Connollyet al.,2021)。

野駱駝(Camelus ferus)被世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)列為極度瀕危物種(Hare,2008)，我國也將野駱駝列入國家一級重點(diǎn)保護(hù)野生動物名錄。目前世界上野駱駝的野外種群約1 000峰(Hare,2008)。為應(yīng)對自然環(huán)境和氣候變化，保障野駱駝等野生動物的飲水，野駱駝保護(hù)區(qū)重點(diǎn)開展了人工水源點(diǎn)建設(shè)和管理工作。為揭示人工水源點(diǎn)的野生動物利用特征，本研究利用視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了人工水源點(diǎn)訪問物種的組成及其頻率，重點(diǎn)分析了主要保護(hù)對象野駱駝在人工水源點(diǎn)的活動規(guī)律和季節(jié)差異。本研究為進(jìn)一步揭示野駱駝行為生態(tài)習(xí)性、保護(hù)區(qū)人工水源管理和監(jiān)測方法應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)和建議。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

甘肅安南壩野駱駝國家級自然保護(hù)區(qū)(以下簡稱：安南壩保護(hù)區(qū))位于甘肅省酒泉市阿克塞哈薩克族自治縣境內(nèi)西部，地處阿爾金山北麓、庫姆塔格沙漠南緣，地理位置介于北緯39°02′~39°47′，東經(jīng)92°20′~93°19′，總面積3 960 km2。保護(hù)區(qū)位于“庫姆塔格生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域”，屬于典型的荒漠生態(tài)系統(tǒng)類型，年降水量僅67.9~83.4 mm，年蒸發(fā)量則達(dá)到2 914.9 mm。降雨主要集中在6—9月，空間分布極不均衡，主要分布在保護(hù)區(qū)南部的阿爾金山北麓區(qū)域，保護(hù)區(qū)北部的戈壁沙漠區(qū)域極端干旱。保護(hù)區(qū)共有脊椎動物22目55科216種，其中國家一級和二級重點(diǎn)保護(hù)野生動物分別有8種和31種，保護(hù)區(qū)的主要保護(hù)對象是野駱駝及其棲息地，保護(hù)區(qū)域內(nèi)荒漠植被較好，是庫姆塔格沙漠地區(qū)野駱駝棲息地和繁殖地的重要組成部分(劉建泉等，2019)。

受地形和降水影響，安南壩保護(hù)區(qū)內(nèi)自然水源多分布在阿爾金山北麓區(qū)域，是野駱駝、巖羊(Pseudois nayaur)、鵝 喉 羚(Gazella subgutturosa)、雪豹(Panthera uncia）、狼(Canis lupus)等物種水分補(bǔ)充的重要來源。保護(hù)區(qū)北部自然水源極為稀缺。黃羊溝人工水源點(diǎn)位于保護(hù)區(qū)西北部，是野駱駝出現(xiàn)較頻繁的區(qū)域，該人工水源點(diǎn)建于2018年，從46 km以外的安南壩河引水修建，飲水池為邊長20 m的正方形碟狀式澇池，容積500 m3，距東面最近的大紅山雙岔溝季節(jié)性泉眼直線距離為22 km，距西面最近的胡楊泉季節(jié)性泉眼直線距離為30 km(圖1）。受降水量的影響，季節(jié)性泉眼年出水量十分有限，胡楊泉在降水量大的情況下，一年中約8個月有水出露，大紅山雙岔溝最多3~5個月，而黃羊溝人工水源點(diǎn)保持一年不斷流。

圖1 甘肅安南壩野駱駝國家級自然保護(hù)區(qū)水源點(diǎn)分布Fig.1 The distribution of water sources in Gansu Annanba Wild Camel National Nature Reserve

1.2 視頻監(jiān)控

2020年8月，安南壩保護(hù)區(qū)在黃羊溝人工水源點(diǎn)旁邊安裝了一套雷達(dá)自動追蹤監(jiān)測設(shè)備，對野駱駝及其他野生動物在人工水源點(diǎn)的活動進(jìn)行監(jiān)測。在300 m監(jiān)測范圍內(nèi)，只要有物體出現(xiàn)或移動，雷達(dá)追蹤器便利用紅外熱成像原理自動鎖定目標(biāo)，通過云臺自動調(diào)整攝像焦距，以獲得最佳成像，并進(jìn)行有效的跟蹤錄像和信息保存，拍攝視頻的截圖(圖2)。前端監(jiān)測設(shè)備包括自動追蹤系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)和供電系統(tǒng)三部分。其中自動跟蹤系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)安裝在飲水池以南30 m、高10 m的小山頭上，可避免攝像逆光，且滿足以飲水池為中心左右各45°的雷達(dá)自動追蹤范圍。

圖2 視頻監(jiān)控設(shè)備記錄到的物種照片F(xiàn)ig.2 Species photos recorded by video surveillance

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

選取2020年8月12日至2021年8月11日共計(jì)533條視頻記錄進(jìn)行處理分析。人工鑒定每段視頻的出現(xiàn)物種、出現(xiàn)日期、出現(xiàn)時間、離開時間和物種數(shù)量。物種的鑒定主要參考《中國獸類野外手冊》(Smith和解焱，2009)和《中國鳥類野外手冊》(約翰·馬敬能等，2000)，物種保護(hù)等級參考《國家重點(diǎn)保護(hù)野生動物名錄》(中國野生動植物保護(hù)司，2021)。在處理連續(xù)記錄時，為降低同一物種的自相關(guān)，按30 min的間隔，做獨(dú)立記錄統(tǒng)計(jì)(Yasuda,2004;Michalski and Peres,2007)。

為了解野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時長和群體大小的關(guān)系，首先采用單樣本K-S檢驗(yàn)方法(One-sample Kolmogorov-Smirnov test)對野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時長和群體大小數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，對符合正態(tài)分布的樣本利用皮爾遜(Pearson)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，如不符合正態(tài)分布，則利用斯皮爾曼(Spearman)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析。將研究期劃分為4個季節(jié)：春季(3—5月)、夏季(6—8月)、秋季(9—11月)、冬季(12月至次年2月)，利用單因素方差分析(ANOVA)或Kruskal-Wallis檢驗(yàn)比較各個季節(jié)野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時長、群體大小的差異。同時也選取野駱駝群體在人工水源點(diǎn)停留時長的平均值、最大值和最小值，以及野駱駝群體大小平均值、最大群和最小群為參考指標(biāo)。

為分析野駱駝訪問人工水源點(diǎn)的年活動規(guī)律，統(tǒng)計(jì)了各個月份野駱駝出現(xiàn)在人工水源點(diǎn)的視頻數(shù)和出現(xiàn)天數(shù)，考慮到各月的總天數(shù)并不一致，使用各月野駱駝出現(xiàn)天數(shù)占一年出現(xiàn)總天數(shù)的百分比，作為野駱駝各月人工水源利用強(qiáng)度的指標(biāo)。為分析野駱駝訪問人工水源點(diǎn)的日活動規(guī)律，參照陳爾駿等(2022)和謝培根等(2022)的研究，利用核密度估計(jì)法(Ridout and Linkie,2009;Meredith and Ridout,2016)對野駱駝不同季節(jié)和全年的日活動規(guī)律構(gòu)建模型，相關(guān)做圖和分析利用R軟件的“overlap”程序包(Meredith and Ridout,2016)。野駱駝訪問人工水源點(diǎn)的年活動規(guī)律和日活動規(guī)律均基于獨(dú)立記錄進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 人工水源點(diǎn)訪問物種的組成

數(shù)據(jù)經(jīng)處理，共獲得獨(dú)立視頻299條，其中，野駱駝的記錄最多，達(dá)到205條，鵝喉羚的記錄次之，其他物種均為個位數(shù)記錄。記錄到14個物種，其中獸類7種，鳥類7種；國家重點(diǎn)保護(hù)野生動物11種(一級5種，二級6種)。獸類主要包括野駱駝、鵝喉羚、狼、赤狐(Vulpes vulpes)、雪豹、猞猁(Lynx lynx)等；鳥類主要包括金雕(Aquila chrysaetos)、禿鷲(Aegypius monachus)、棕尾鵟(Buteo rufinus)、游 隼(Falco peregrinus)、獵 隼(Falco cherrug)、赤麻鴨(Tadorna ferruginea)、綠頭鴨(Anas platyrhynchos)等(表1)。記錄到的獸類中，除鵝喉羚只在白天出現(xiàn)外，其他獸類白天和夜間均有活動，所有鳥類均為白天的記錄。

表1 甘肅安南壩野駱駝國家級自然保護(hù)區(qū)人工水源點(diǎn)視頻記錄的獸類和鳥類Table 1 Mammal and bird species recorded at artificial water source in the Gansu Annanba Wild Camel National Nature Reserve

2.2 野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時長和群體大小

野駱駝個體或群體在人工水源點(diǎn)的平均停留時長為(15.66±15.35)min，群體大小為6.82±7.01。一年中，野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時間最長的一次記錄在8月，在飲水池停留了190 min，該群野駱駝數(shù)量為17峰。記錄到的最大一群野駱駝有37峰，出現(xiàn)在7月25日和28日，在人工水源點(diǎn)分別停留了34 min和21 min(表2)。相關(guān)性分析表明，野駱駝群體大小與在人工水源點(diǎn)停留時長有顯著的相關(guān)性(r=0.444,n=205,P＜0.001)，兩者之間存在正向的中等相關(guān)關(guān)系(圖3)。

圖3 野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時長與群體大小的相關(guān)性Fig.3 Correlation scatter plot of wild camel residence time at artificial water source and population size

表2 不同月份野駱駝在人工水源點(diǎn)停留時長和群體大小(表中平均值均為mean±SD)Table 2 Residence time and population size of wild camel at artificial water source in different months

不同季節(jié)野駱駝在人工水源點(diǎn)的平均停留時長無顯著差異(F=7.24,df=3,P＞0.005)，分別為春季17.00 min、夏季15.01 min、秋季15.19 min、冬季18.80 min；不同季節(jié)野駱駝在人工水源點(diǎn)活動的群體大小平均值有顯著差異(F=13.58,df=3,P＜0.005)，從大到小依次為：秋季8.50峰、夏季6.68峰、冬季6.06峰、春季3.48峰。

2.3 野駱駝訪問人工水源點(diǎn)的年活動規(guī)律

從整年的利用強(qiáng)度來看，8月是野駱駝利用人工水源的高峰期(圖4)，幾乎每天都有野駱駝來飲水，而且8月獲取的視頻數(shù)也最多。按季節(jié)，春季野駱駝人工水源點(diǎn)平均利用強(qiáng)度為17.35%，夏季為57.31%，秋季為51.79%，冬季為19.32%。野駱駝人工水源點(diǎn)利用強(qiáng)度由強(qiáng)到弱依次是夏季＞秋季＞冬季＞春季。

圖4 不同月份野駱駝利用人工水源點(diǎn)的年活動規(guī)律Fig.4 Monthly variation of annual activity patterns of wild camel at artificial water source

2.4 野駱駝訪問人工水源點(diǎn)的日活動規(guī)律

基于野駱駝的205次獨(dú)立記錄，分析野駱駝利用人工水源的日活動規(guī)律，結(jié)果表明，野駱駝利用人工水源點(diǎn)的日活動規(guī)律呈明顯的單峰型，活動最高峰出現(xiàn)在12:00。其利用強(qiáng)度從日出開始逐漸增強(qiáng)，12:00后逐漸降低。除秋季野駱駝有兩個活動高峰外，其他3個季節(jié)的日活動規(guī)律均表現(xiàn)出明顯的單峰型，但是冬季和春季的活動高峰稍晚于12:00(圖5)。

圖5 不同季節(jié)野駱駝利用人工水源點(diǎn)的日活動規(guī)律Fig.5 Seasonal variations of daily activity patterns of wild camel at artificial water source

3 討論

荒漠地區(qū)的水源十分寶貴，人工水源的修建和管理需要開展科學(xué)的評估。此次對安南壩保護(hù)區(qū)人工水源的監(jiān)測表明，共計(jì)有14個物種出現(xiàn)在人工水源點(diǎn)，該處人工水源已成為野生動物活動的熱點(diǎn)地區(qū)。保護(hù)區(qū)的主要保護(hù)對象野駱駝對人工水源的利用程度最高，一年中有133 d到訪。獨(dú)立視頻數(shù)表明，野駱駝是人工水源點(diǎn)的優(yōu)勢物種，這與自然水源點(diǎn)的監(jiān)測結(jié)果一致(薛亞東等，2014)；鵝喉羚是人工水源點(diǎn)獨(dú)立視頻數(shù)僅次于野駱駝的有蹄類；雪豹、猞猁等較為罕見的食肉動物均在該人工水源點(diǎn)出現(xiàn)，但獨(dú)立視頻數(shù)較少，一定程度反映了這些物種在保護(hù)區(qū)內(nèi)的種群現(xiàn)狀。盡管夏季蒸發(fā)量大，但維持水源的水量終年不斷，尤其是夏季維持該處人工水源的存在至關(guān)重要。保護(hù)區(qū)人工水源點(diǎn)的建設(shè)，對于野駱駝在內(nèi)的珍稀瀕危有蹄類的保護(hù)起到了積極的作用。

與羅布泊野駱駝保護(hù)區(qū)基于自然水源的監(jiān)測結(jié)果相比，野駱駝在自然水源與人工水源處的日活動規(guī)律均呈明顯的單峰型，而野駱駝在人工水源處表現(xiàn)出與自然水源不同的年活動規(guī)律。在自然水源，野駱駝夏季利用強(qiáng)度最低，活動高峰出現(xiàn)在4月和10月(Xueet al.,2015)，而人工水源處，野駱駝夏季利用強(qiáng)度最高，且一年中的高峰出現(xiàn)在8月，這是由于夏季的高溫是野駱駝水分需求最高的季節(jié)，該處人工水源點(diǎn)提供了穩(wěn)定和大量的水，且易于到達(dá)，因此該區(qū)域的野駱駝傾向于在夏季較多利用該處人工水源。自然條件下，野駱駝夏季優(yōu)先利用高含水量的植物、降雨過后戈壁灘上的殘留水等易于獲取的水分(Naidooet al.,2020)，因此，對山地的自然水源點(diǎn)依賴程度較低。由于人工水源出水量的穩(wěn)定性，野駱駝在人工水源點(diǎn)的停留時長為15.01~18.82 min，并不因季節(jié)變化而變化。與薛亞東(2014)基于自然水源點(diǎn)的紅外相機(jī)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，野駱駝在人工水源點(diǎn)的月平均群體大小顯著高于自然水源點(diǎn)。基于視頻監(jiān)控記錄到的最大種群(37峰)，也高于基于紅外相機(jī)視頻記錄的最大種群(30峰)，這主要是監(jiān)測設(shè)備不同造成的。相對于本研究的視頻監(jiān)控設(shè)備，紅外相機(jī)探測距離短，角度小，對于大群體野生動物和長時間活動行為記錄不夠準(zhǔn)確或者不能勝任；視頻監(jiān)控探測距離遠(yuǎn)、觀測角度大，能較為全面地記錄和觀測目標(biāo)物種群體大小和活動行為等特定信息。兩種監(jiān)測設(shè)備結(jié)合使用，有助于更為全面地開展野生動物生物學(xué)及生態(tài)學(xué)研究。

該研究摸清了野駱駝對人工水源的利用規(guī)律，為科學(xué)制定保護(hù)區(qū)水源管理計(jì)劃提供了數(shù)據(jù)支撐和解決方案。但不容忽視的是，人工水源點(diǎn)建設(shè)，尤其是開闊水面的存在，也增加了動物(包括同種動物間和不同物種間)的直接與間接接觸。本研究記錄到的赤麻鴨和綠頭鴨在自然水源點(diǎn)并未監(jiān)測到(薛亞東等，2014)，這些鳥類有可能會帶來一定的疫病傳播風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)作為保護(hù)區(qū)疫源疫病監(jiān)測工作著重考慮的問題。同時，應(yīng)從減少蒸發(fā)量的角度進(jìn)一步優(yōu)化人工水源點(diǎn)設(shè)計(jì)，在自然水源點(diǎn)和人工水源點(diǎn)統(tǒng)籌構(gòu)建長期、有效的紅外相機(jī)監(jiān)測體系，將使保護(hù)區(qū)野生動物水源點(diǎn)建設(shè)和管理更為科學(xué)。致謝：感謝中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與自然保護(hù)研究所叢微博士協(xié)助制圖。