山東昆崳山國家級自然保護區(qū)鳥獸資源初步調(diào)查

時 良 姜 斌 吳曉明 郭曉蕾 李建偉

(1.山東省煙臺市昆崳山林場，煙臺，264112；2.山東昆崳山國家級自然保護區(qū)管理局，煙臺，264112)

建立自然保護區(qū)是生物多樣性保護最有效的方法之一，對保障國家生態(tài)安全至關重要[1]。野生動物多樣性監(jiān)測是自然保護區(qū)開展保護管理工作的基礎[2]，構建系統(tǒng)的監(jiān)測體系、開展長期的野外監(jiān)測是實現(xiàn)生物多樣性保護的基礎，也是評估生物多樣性保護成效的有效途徑[3]。鳥類和獸類是生物多樣性保護和評價中的重要指標類群[4-6]，因受環(huán)境復雜性、獸類活動的隱秘性及活動空間的多樣性等因素影響，傳統(tǒng)的調(diào)查方法如樣線法、樣方法和訪問調(diào)查等[7-8]，監(jiān)測難度大且無法滿足深入監(jiān)測的需要[9]。紅外相機技術是“非損傷性”調(diào)查野生動物新方法，因具有長期性、隱蔽性和干擾較小等優(yōu)點，適于調(diào)查數(shù)量稀少、活動隱蔽的野生動物[10-11]，已廣泛應用于野生動物生態(tài)學和保護生物學的研究[12-14]。

山東昆崳山保護區(qū)始建于1998年，2008年晉升為國家級自然保護區(qū)。建區(qū)初期，保護區(qū)開展了全面的科學考察，記錄野生陸生脊椎動物4綱24目65科311種，其中獸類6目13科29種，鳥類15目41科260種[15]。但這些調(diào)查主要是通過實地點源性調(diào)查和樣線法調(diào)查來記錄所見實體或痕跡，從而確定該區(qū)域內(nèi)野生動物物種分布情況，由于該方法缺乏記錄物種的影像資料，并且過度依賴過去文獻的記載，因此不能完全地反映當前保護區(qū)動物資源的真實情況。因此，本研究應用紅外相機監(jiān)測技術，于2017年11月—2019年11月，在昆崳山保護區(qū)開展獸類和鳥類調(diào)查，以期補充保護區(qū)的本底資源清查和進行物種編目，為建立保護區(qū)野生動物資源常態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡和監(jiān)測數(shù)據(jù)公共信息平臺，實現(xiàn)野生動物資源的信息化管理提供基礎資料和參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

山東昆崳山國家級自然保護區(qū)地處膠東半島，跨煙臺市牟平區(qū)和威海市文登區(qū)，地理坐標為37°11′50″—37°17′22″N，121°41′34″—121°48′4″E，屬長白山系嶗山山脈，主峰泰礴頂，海拔923 m，相對高差近900 m，構成了山東半島之屋脊。巖石以花崗巖分布最廣，片麻巖、石英斑巖有少量分布。土壤以棕壤為主，局部有少量山頂草甸土，質(zhì)地多為砂壤，腐殖質(zhì)層厚度變化很大，有機質(zhì)及養(yǎng)分含量較高。地下水為松散巖孔隙水和基巖裂隙水，屬含偏硅酸重碳酸鈣鈉型礦泉水。氣候?qū)倥瘻貛Ъ撅L型大陸性氣候，有四季分明、季風顯著、雨熱同期、空氣濕潤、溫差較小和光照充足等特點。年均氣溫11.9℃，年均降水984.4 mm，年均蒸發(fā)量1 923.4 mm，年均相對濕度71%，無霜期200 d左右。具有典型的暖溫帶植物區(qū)系成分，是我國赤松(Pinusdensiflora)天然分布中心，分布有我國面積最大、保護最完整的天然赤松林生態(tài)系統(tǒng)[16]。此外，主要植物群落還有赤松闊葉混交林、櫟類落葉闊葉林、灌草叢、草甸等植物。保護區(qū)內(nèi)擁有森林面積14 203.6 hm2，森林覆蓋率為92.1%，活立木總蓄積量508 063 m3[17-18]。

2 研究方法

2.1 相機布設方案

借助地理信息系統(tǒng)(GIS)在保護區(qū)全境布設公里網(wǎng)格。以核心區(qū)為中心，每個公里網(wǎng)格設置1個監(jiān)測位點，并布設1臺紅外相機，共布設67臺(圖1)，相機型號為獵科ltl6210、夜鷹SG990V和易安衛(wèi)士L710。相鄰網(wǎng)格的監(jiān)測位點之間相隔距離至少300 m，所有位點均不放置任何誘餌。相機布設位點選擇動物痕跡，如糞便、獸徑、足跡、遺落物等較多地點，將相機固定在離地面50—80 cm的樹干上。記錄相機安裝時間、GPS位點、植被類型等生境信息。相機設置模式為：拍照1張+視頻(10 s)、時間間隔0 s、靈敏度中，每4個月采集1次數(shù)據(jù)，換取1次相機存儲卡和電池。

2.2 數(shù)據(jù)分析

2.2.1 物種識別和分類

對動物的物種鑒定和分類依據(jù)《中國哺乳動物多樣性》[19]和《中國鳥類分類與分布名錄》(第3版)[20]，國家重點保護野生動物等級和瀕危等級參考《國家重點保護野生動物名錄》[21]、《中國物種紅色名錄：第2卷：脊椎動物》[22]。

2.2.2 物種豐富度

通過計算相對多度指數(shù)(RAI，量符號為IRA)[23-24]，比較獸類和鳥類的多度。作為評估動物物種的相對種群數(shù)量的指標，RAI為某一調(diào)查區(qū)域內(nèi)，每100個單位相機日獲取的某一物種在所有相機位點的獨立有效照片數(shù)。RAI以紅外相機調(diào)查中的拍攝率為基礎，計算方法為：

IRA=(獨立有效照片數(shù)/總有效相機工作日)×100

其中，獨立有效照片數(shù)(有效探測)的定義為單個位點上紅外相機拍攝到某物種就記為對該物種的1次有效探測(獨立有效照片數(shù))；從拍攝到此物種的第1張照片開始，之后30 min內(nèi)這個位點上連續(xù)拍攝到的相同物種(不管是否是相同個體)的照片都算作同一次探測，即1份獨立有效照片數(shù)；獨立有效照片數(shù)與單張照片或單次探測中拍攝到的同種動物個體數(shù)量無關。

2.2.3 網(wǎng)格占有率

也被稱為物種相機位點出現(xiàn)率(G)，指某一調(diào)查區(qū)域內(nèi)，某物種被拍到的網(wǎng)格單元數(shù)占所有正常工作的網(wǎng)格單元數(shù)的比例。

G=ni/N×100%

式中：ni為物種i被記錄到的網(wǎng)格單元數(shù)；N為所有正常工作的網(wǎng)格單元數(shù)。

3 結果與分析

3.1 取樣量

2017年11月—2019年11月，在67個公里網(wǎng)格中布設67個相機位點，覆蓋100—830 m的海拔范圍，總有效相機工作日31 650 d，照片和視頻總數(shù)218 600份，獨立有效照片14 948份。

從捕獲日(圖2)看，獸類物種數(shù)在2 900個捕獲日時取樣趨于飽和，鳥類物種數(shù)在3 800個捕獲日后也基本趨于飽和，偶爾因不常于地面活動的林冠層鳥類觸發(fā)紅外相機導致種類略有增加。從監(jiān)測位點(圖3)看，獸類物種數(shù)在39個監(jiān)測位點時取樣趨于飽和，鳥類物種數(shù)隨監(jiān)測位點數(shù)量增加而增加，說明獸類取樣比較充分，鳥類仍需增加監(jiān)測位點，增加取樣量。

3.2 物種組成

共記錄物種36種，隸屬11目22科。其中獸類9種，隸屬5目7科；鳥類27種，隸屬6目15科(表1)。其中國家一級重點保護野生動物1種，為梅花鹿(Cervusnippon)；國家二級重點保護野生動物5種，分別為赤狐(Vulpesvulpes)、貉(Nyctereutesprocyonoides)、鳳頭蜂鷹(Pernisptilorhynchus)、雀鷹(Accipiternisus)和鴛鴦(Aixgalericulata)，其余均為國家“三有”物種。

表1 山東昆崳山國家級自然保護區(qū)紅外相機記錄物種名錄Tab.1 List of mammals and birds recorded by infrared cameras in Kunyushan National Nature Reserve，Shandong

續(xù)表1

續(xù)表1

3.3 相對多度和網(wǎng)格占有率

由表1可見，所記錄獸類物種的相對多度指數(shù)(RAI)前5位依次為亞洲狗獾(Melesleucurus，18.344)、東北兔(Lepusmandshuricus，11.608)、黃鼬(Mustelasibirica，2.433)、貉(2.281)和鼠類(1.848)；鳥類物種的相對多度指數(shù)前5位依次為山斑鳩(Streptopeliaorientalis，0.650)、虎斑地鶇(Zootheraaurea，0.464)、斑鶇(Turduseunomus，0.389)、環(huán)頸雉(Phasianuscolchicus，0.278)和喜鵲(Picapica，0.250)。獸類物種的網(wǎng)格占有率前5位依次為亞洲狗獾(100.00%)、東北兔(100.00%)、黃鼬(97.01%)、貉(70.15%)和鼠類(70.15%)；鳥類物種網(wǎng)格占有率前5位依次為虎斑地鶇(61.19%)、山斑鳩(59.70%)、環(huán)頸雉(35.82%)、斑鶇(32.84%)和燕雀(Fringillamontifringilla，31.34%)。

4 討論

與傳統(tǒng)的調(diào)查方法相比，紅外相機技術能夠彌補夜行性動物和林下鳥類調(diào)查的不足[25]，能更準確、更有效地記錄活動隱秘的物種[12]。本研究利用紅外相機系統(tǒng)性地調(diào)查了山東昆崳山國家級自然保護區(qū)的獸類和鳥類多樣性，監(jiān)測到9種獸類和27種鳥類，分別為山東昆崳山自然保護區(qū)綜合科學考察報告(2005年)[15]獸類(29種)和鳥類(260種)記錄的31.03%和10.38%，其中，新紀錄1種，為巖松鼠(Sciurotamiasdavidianus)。雖然本研究監(jiān)測記錄的物種數(shù)量不及傳統(tǒng)方法，但通過監(jiān)測獲得了大量的野生動物圖片和視頻資料，可以作為物種真實存在的有力證據(jù)，為傳統(tǒng)調(diào)查提供有力補充。特別要提及的是梅花鹿，昆崳山保護區(qū)并非該物種的固有分布區(qū)，20世紀60—80年代，昆崳山林場引進梅花鹿進行人工飼養(yǎng)，后逐步放歸野外并定居。因梅花鹿活動的隱蔽性，多年來始終無法確定其野外生存狀態(tài)，但紅外相機技術數(shù)據(jù)分析顯示，梅花鹿已在野外形成一定數(shù)量的種群，其相對多度指數(shù)和網(wǎng)格占有率處于中等水平(表1)。

與保護區(qū)早期記錄對比，獸類名錄基本相同，但未監(jiān)測到曾有分布的狼(Canislupus)、果子貍(Pagumalarvata)和豹貓(Prionailurusbengalensis)。原因如下：一是保護區(qū)原始記錄數(shù)據(jù)大多來自傳統(tǒng)調(diào)查方法，無實體證明，數(shù)據(jù)準確性有待考證；二是本研究是以保護區(qū)核心區(qū)為中心布設相機，緩沖區(qū)和實驗區(qū)調(diào)查不充分，且相機位點植被類型以針葉林和針闊混交林為主，其他植被類型涉及很少，使得監(jiān)測取樣不夠充分；三是昆崳山位于山東半島經(jīng)濟發(fā)達、人口密集的城市群腹地，距離市區(qū)僅20余km，野生動物棲息地減少和人類活動頻繁增加，野生動物食物來源的減少，種間和種內(nèi)競爭愈加激烈，導致適合野生動物生存的環(huán)境正逐漸喪失，部分物種可能已從保護區(qū)消失。因此建議在繼續(xù)深入開展基于常規(guī)調(diào)查方法的綜合考察的同時，更加科學合理地布設紅外相機，以便獲得更為準確的調(diào)查數(shù)據(jù)。

紅外相機對于地面活動的小型獸類難以進行有效探測，這是紅外相機自身的局限性[13，26]，因此本研究選擇部分相機位點放置鼠籠，捕獲嚙齒目(Rodentia)動物并進行實體鑒定，這也是對調(diào)查結果的有效補充。目前已鑒定嚙齒目動物3種，分別為大倉鼠(Tscherskiatriton)、黑線姬鼠(Apodemusagrarius)和褐家鼠(Rattusnorvegicus)。

本研究記錄到的鳥類種類較少，主要是因為紅外相機安裝高度的拍攝范圍局限于地面，調(diào)查以地面和林冠下層鳥類為主，而對于林冠層活動鳥類無法調(diào)查記錄。因此利用紅外相機無法真實反映保護區(qū)鳥類多樣性。但紅外相機記錄的雉科(Phasianidae)、鶇科(Turdidae)等鳥類可有效彌補傳統(tǒng)樣線調(diào)查對林下鳥類統(tǒng)計的不足[27]，有助于更全面地了解保護區(qū)內(nèi)的鳥類群落組成。

紅外相機監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，人為干擾主要有人類活動(IRA=4.414)和家畜活動(IRA=1.858)，其中人類活動較為頻繁，在有效監(jiān)測的67個相機位點中65個有人類活動記錄，挖藥、捕獵、放牧、采伐、旅游等行為均有記錄。在有效監(jiān)測的67個相機位點中47個有家貓、狗、羊等家畜活動，在一定程度上破壞了野生動物的棲息環(huán)境并形成食物競爭。昆崳山保護區(qū)周邊人口密度較大，生態(tài)環(huán)境脆弱，建議加強保護區(qū)人類活動監(jiān)管，以降低人為因素對野生動物棲息環(huán)境的影響，采取有效保護措施恢復保護區(qū)野生動物的棲息地和種群數(shù)量。

本研究獲得的數(shù)據(jù)，真實反映了昆崳山保護區(qū)獸類和鳥類的本底信息，為保護區(qū)野生動物長期監(jiān)測和野生動物保護管理提供依據(jù)。本研究結果表明，紅外相機技術可以作為其他傳統(tǒng)調(diào)查方法的有效補充，因此后續(xù)工作應進一步擴大紅外相機的布設密度和范圍，在同一網(wǎng)格設置多點監(jiān)測，在保護區(qū)緩沖區(qū)、實驗區(qū)和外圍保護區(qū)增設相機位點，更加深入和全面地掌握昆崳山保護區(qū)的野生動物多樣性和分布情況。