贵阳市观山湖区两栖类物种多样性和栖息生境差异性的分析

聂 强 罗祖奎

(1.贵州茂兰国家级自然保护区管理局 荔波 558400；2.贵州凯里学院环境与生命科学学院 凯里 556011)

在全球气候变化、环境污染加剧的背景下，物种多样性遭到极大的威胁，加上人类活动干扰程度不断增大，物种栖息生境遭到破坏，加剧了部分物种种群数量的下降，甚至造成物种灭绝[1]。两栖类物种是生物链中重要的组成部分，在自然生态系统中具有重要地位。生境丧失、气候变化、入侵物种影响、捕捉和免疫系统遭到破坏等因素，导致了两栖动物种类及种群数量的不断降低，从而导致其他物种受到影响，不利于生态系统的稳定[2]。两栖动物是生态环境的风向标，在生态环境监测方面发挥着重要作用，同时也是生态环境保护成效的重要指示物种[3]。贵阳市观山湖区于2012年12月挂牌建区，该区立足于生态文明建设理念，规划了一系列重点项目，对该区生态效益影响进行评估，既能彰显生态文明建设成就，又能为政府决策提供基础数据。为此，笔者于2017年7月～2017年8月对贵阳市观山湖区两栖类物种进行调查，通过分析观山湖区两栖类动物多样性特征及栖息生境的差异性，找到影响该区域两栖类物种多样性的潜在威胁因素，旨在为观山湖区未来的建设规划提供理论依据。

1 研究地概况

贵阳市观山湖区地处黔中山原丘陵中部长江与珠江分水岭地带，总地势西南高、东北低，剥蚀丘陵与盆地、谷地、洼地相间，相对高差100m～200m。地貌属于以山地、丘陵为主的丘原盆地地区，南接三桥马王庙片区，北与白云区相接，东临黔灵山脉，西靠清镇市，属亚热带湿润温和型气候，平均海拔1200m，年平均温度15℃，年平均降雨量1200mm，地理位置为106°33′～106°41′E，26°3′3～26°40′N。该区下辖3 个乡镇，9 个社区服务中心，39个行政村，国土面积约307 km2，是贵阳市的新城区、中心区、窗口区、生态区和试验区，也是贵阳市的政治、经济、金融、文化、交通中心。区内不仅有优越的自然湿地环境，如观山湖、金华湖、十二滩水库，其中金华湖总面积达20万m2，最深达20m，观山湖库容量15万m3，十二滩水库有效库容36万m3，而且有丰富的森林及动物资源，如白玉兰、垂柳枫香、广玉兰、桂花和大鲵、鸳鸯、八哥等多种动植物资源[4]。

2 研究方法

2.1 两栖类调查

2017年7月～2017年8月，采用样线法，对朱昌镇、百花湖乡、百花湖公园及其周边区域两栖类物种进行调查，每条样线长50m、宽2m，共计131条样线(图1)。根据样线的生境特点，将样线的生境划分为森林、城市、湿地、农田4种生境类型，调查时间选择19:00～22:00[5]，使用头灯沿着有水体的生境走样线进行调查，记录两栖动物的种类、数量。物种鉴定参考《贵州两栖类志》[6]及《中国两栖动物及其分布彩色图鉴》[7]，每种两栖类浸泡标本2～3只，对国家级保护物种只拍摄照片不采集标本。

图1 观山湖区两栖类调查样线布设图

2.2 生境调查

对朱昌镇、百花湖乡、百花湖公园及其周边区域两栖类生境进行调查，每条样线随机选取10m×2m的样方，直接调查海拔高度、水面积、硬质地面积、裸露土壤面积、植被盖度、植被种类、人为干扰等，其中使用GPS调查样方海拔；水面积、硬质地面积、裸露土壤面积均为占样方面积的比例；植被种类为调查高度≥1m植被种类；人为干扰为连续记录1小时内出现在样方内人数的平均数，人为干扰程度(1～3级)：1(1～5人)、2(5～10人)、3(10人以上)。

2.3 数据处理

丰富度采用Margale指数(dMA)进行计算，均匀度采用Pielou(J)指数计算，多样性指数采用G-F指数进行计算[8]，其中属间多样性指数为G，科间多样性指数为F。

(1)dMA=(S-1)/lnN，其中S为名录中总的物种数，N为所有物种个体数之和；

表1 贵阳市观山湖区两栖类物种名录

注：E:为列入《国家保护动物的有益的或者有重要经济科学研究价值的陆生野生动物名录》；N为表示列入《国家二级保护动物名录》；D为列入《中国物种红色名录》；资源现状：+稀有种，<1﹪；++ 常见种，>1﹪；+++ 优势种，>10﹪。

(2)J=H′/Hmax=(-∑pilnpi)/lnS，

其中pi=Ni/N，Ni为观察到的第i个物种总数，N为个体的总数；

(3)G指数DG=-∑DGj=-∑qilnqi

其中qi为Sj/S，Sj为j属中的物种数，S为总的物种数，G指数为名录中所有的DGj指数之和；

(4)DFK=-∑pilnpi

其中pi=Ski/Sk，Ski为名录中K科i属中的物种数，Sk为名录中K科中的物种数；

(5)F指数DF=-∑DFK，F指数为名录中所有科DFK指数之和；

(6)DGF=1-DG/DF

分析不同生境中环境因子的差异性时，选用Shapiro-Wilk检验数据是否符合正太分布。在海拔高度、水面积、硬质地面积、裸露土壤面积、植被盖度、植被种类、人为干扰等7种环境因子中，仅海拔高度符合正太分布要求，选用One-way AAngA进行差异性检验；水面积、硬质地面积、裸露土壤面积、植被盖度、植被种类、人为干扰不符合正太分布要求，选用Kruskal-Wallis H检验比较其在4种生境中的差异性[9]。文中数据采用均值±标准误(Mean±SE)表示，显著水平为P<0.05，极显著水平为P<0.001，数据分析在Excel 2007和SPSS19.0上运行，制图采用AutoCAD2007。

3 结果与分析

3.1 物种组成

本次调查共记录两栖类动物14种，隶属4科8属(表1)，入侵物种牛蛙(Rana catesbeiana)。其中小弧斑姬蛙(Microhyla heymonsi)和饰纹姬蛙(Microhyla ornate)为优势种，占物种总数的88.42%；比较4种生境下两栖类的种群数量依次为湿地>农田>城市>森林，其中湿地中两栖类物种数量比例明显高于其他3种生境，占总物种数的89.43%，森林中两栖类物种数量所占比例最低为0.11%(图2)。

图2 不同生境中两栖类组成结构

3.2 物种多样性

通过G-F多样性指数分析，贵阳观山湖区两栖类多样性为-0.0562，属间多样性为0.5112，科间多样性指数为0.4840；丰富度指数为1.5970；均匀度指数为0.4207。

3.3 不同生境间的差异性

比较森林、城市、湿地、农田4种生境之间环境因子差异性结果如下(表2)：4种生境环境因子的差异性均具有高度统计学意义，其中海拔高度(F=4.809P<0.05)为有显著性差异；水面积(χ2=64.613P<0.001)为极显著差异；硬质地面积(χ2=59.024p<0.001)为极显著差异；裸露土壤面积(χ2=16.920P=0.001)为显著性差异；植被盖度(χ2=17.089P=0.001)为显著性差异；植被种类(χ2=37.714P<0.001)为极显著差异；人为干扰(χ2=23.404P<0.001)为极显著差异。比较不同生境的平均值结果显示：湿地生境中海拔高度、水面积均值最高；农田中裸露土壤面积均值最高；城市生境中硬质地面积、植被种类均值最高，且水面积为0，人为干扰程度为3级(10人以上)；森林生境中植被盖度均值最高。

表2 不同生境间环境因子的差异性

3 讨论与建议

3.1 观山湖区两栖类多样性

贵阳市观山湖区是贵州省新建的生态文明试验区，对平衡生态环境保护与经济发展起到前引性作用，开展生物多样性调查有利于为观山湖区的发展和规划提供理论基础。本次调查中，以小弧斑姬蛙(Microhyla heymonsi)和饰纹姬蛙(Microhyla ornate)两种数量最多，湿地是小弧斑姬蛙和饰纹姬蛙的主要分布生境，且湿地包含了调查的所有两栖类种类。以农田为栖息地的生境是仅次于湿地的分布生境，且两栖类种类占比超过一半以上，数量占比为10%，而以城市和森林为栖息地的两栖类数量和种类远远低于湿地和农田，其主要原因是湿地和农田的地表水面积远远高于城市和森林。在G-F指数体系中，G-F是基于物种数量快速有效的测度多样性的方法，F包括了科内与科间的多样性，G包括了属内与属间的多样性[9]，地区的丰富度、均匀度指数的差异也会导致G-F系数的差异[10]。根据G-F多样性系数结果显示，贵阳市观山湖区两栖类多样性为负数，说明该地区两栖类物种数量较少，单种科较多，物种分布不均匀，两栖类物种稳定性较低， 极易发生由于单种科物种灭绝导致该科在该地区消失。

3.2 两栖类栖息生境的差异性对两栖类的影响

生态环境影响物种的地理分布，不同的生境栖息着不同的两栖类动物，栖息生境的差异性决定了两栖类的数量和种类，两栖类的多样性受到资源丰富度、气候条件和地理环境的影响[11]。根据One-way AAngA和Kruskal-Wallis的结果可知，选定的7种环境因子在4种生境间存在较大的差异性，而物种对不同栖息生境具有选择性，一是由于生境资源限制，食物来源下降，两栖类物种竞争激烈；二是两栖类在繁殖期对繁殖环境的选择；三是不同物种对环境的要求不同，导致分布差异[1]。食源越是丰富，物种的种类和数量越丰富，有水环境能够为微生物提供丰富的食物来源，同时能够为两栖类提供阴湿的环境，以保持两栖类皮肤表面的水分。在调查的4个生境中，湿地和农田水面积远远高于城市和森林，湿地和农田能够为两栖类提供充足的食物来源，同时有水环境更加有利于两栖类繁殖，从而导致湿地与农田是两栖类分布的主要区域。一般来说，两栖类对水具有一定的依赖性，地表水源不充足的区域，两栖类分布数量较少，但部分两栖类适应能力较强[12]，如中华蟾蜍(BufogargarizansCantor) 对水质要求不高，因此，中华蟾蜍在四种生境中均有分布。

3.3 入侵物种的影响

本次调查过程中发现的入侵物种牛蛙(Rana catesbeiana)是被IUCN列为100种危害性最高的外来入侵种[13]， 入侵物种由于没有天敌限制，加上生存环境适宜，往往能在极短的时间内大量繁殖。牛蛙可通过食物竞争、捕食传播疾病等多种方式对本地物种造成危害，导致本地两栖类物种数量急剧下降。与植物入侵相同，动物外来入侵往往造成大量危害后才逐渐被重视，尤其是各种入侵行为对生态环境造成破坏后才进入人们视野，导致入侵物种大量繁殖，加剧对本地物种的危害。