天津盘山风景名胜区哺乳动物和鸟类多样性

张宇硕 卢宪旺 关洪武 张卫兵 孙宝军 冀贺莲 田雅慧 李佳琦 赵大鹏*

(1.天津师范大学生命科学学院，天津，300387；2.中国天津盘山风景名胜区管理局，天津，301900；3.生态环境部南京环境科学研究所，南京，210042)

中国自然保护地类型多样，按生态价值和保护强度高低依次分为国家公园、自然保护区和自然公园三大类[1]。建立以国家公园为主体、自然保护区为基础、各类自然公园为补充的自然保护地分类系统，是贯彻习近平生态文明思想的重大举措。野生动植物本底资源监测调查和物种编目评估是自然保护地体系建立与完善过程中的重要工作内容之一[2]。

红外相机技术是红外触发相机陷阱技术的简称，是一种无人操作的红外感应设备[3-4]。红外相机技术以拍摄照片或者视频的方式来记录野生动物的种类、数量、行为等基础信息[5]，具有非损伤、低干扰、持续24 h工作等特点，较少受到环境条件和研究人员等限制[6]，特别是对活动隐秘物种能够进行有效监测[7]。红外相机技术在自然保护地野生动物资源调查监测中发挥着重要作用[3，8-9]，可提供野生动物的多样性和动态变化的资料[10]，还可以与不同的数据分析方法、模型结合，解决各种生态学问题[11]。

风景名胜区属于自然保护地的自然公园类别，在自然保护地体系中的作用不容忽视[12]。天津盘山风景名胜区是国家5A级风景名胜区，2015年被环境保护部列入中国生物多样性保护优先区域范围之一。天津盘山风景名胜区迄今尚未系统开展过野生动物资源专项监测调查。本研究首次应用红外相机技术对天津盘山风景名胜区开展野生哺乳动物和鸟类资源监测，为今后野生动物资源保护与科学管理提供参考依据。

1 研究区域概况

盘山旧名无终山、徐无山、盘龙山等。据《盘山志》记载，自魏武帝曹操开始，历代多位帝王都曾游览盘山，其中乾隆皇帝曾先后32次亲临盘山，并感叹道“早知有盘山，何必下江南！”1984年12月，经天津市政府批准，建立盘山风景名胜古迹保护区。1994年1月，经国务院批准，盘山成为国家级风景名胜区，规划总面积110.9 km2。天津盘山风景名胜区位于燕山山脉南缘、天津市蓟州区城西12 km处，地理位置40°4′45″—40°6′25″N，117°14′40″—117°17′20″E，地势北高南低，最高峰挂月峰864.4 m；其气候属于暖温带季风型气候，四季分明，年降水量800 mm左右；其主要植被类型包括针叶林、阔叶林、针阔混交林等。

2 研究方法

2.1 相机布设和数据收集

借助地理信息系统，在天津盘山风景名胜区范围内按照1 km×1 km公里网格布设法布设红外相机，共选择40个网格区域，网格之间尽量保持连续形态，在每个网格中选择合适位置布设1台红外相机(相机型号：BG526)，一共布设40台(图1)。红外相机的布设位点通常选择在有野生动物出没痕迹的地点，如兽道、水源地附近。红外相机选择安装固定于合适的树干或岩石上，距离地面高度约0.5 m。红外相机的基础参数设置包括1 s的拍摄间隔、3张连拍、中度敏感度、全天24 h工作等。红外相机监测起止时间为2019年7月—2020年5月，监测期间平均每3—4个月更换1次相机电池和存储卡。

2.2 数据分析

依据《中国鸟类图鉴》[13]、《中国兽类野外手册》[14]、《中国哺乳动物多样性与地理分布》[15]及《中国鸟类分类与分布名录》(第3版)[16]来完成红外照片中哺乳动物(Mammalia)与鸟类(Aves)物种的鉴定并对其居留类型以及区系组成归类。由于啮齿动物(Rodentia)个体较小且主要在夜间活动，其个体特征较难识别，故统一归类为小型啮齿动物，不列入物种名录中。

根据研究区域暖温带季风性气候的特点，将3—5月划分为春季，6—8月划分为夏季，9—11月划分为秋季，12月—翌年2月划分为冬季。依据红外监测区域海拔范围(148—779 m)划分了4个海拔梯度类型，分别为0—200、201—400、401—600、601—800 m。采用相对多度指数(RAI，量符号为IRA)、物种相机位点出现率(TO，量符号为OT)、Shannon-Wiener多样性指数(H)来对鸟类与哺乳动物的多样性与丰富度进行分析。

相对多度指数体现研究区域内鸟类和哺乳动物的相对种群数量，计算公式[17-18]如下：

IRA=Ai/T×100

式中：Ai代表第i种(i=1，2，…，50)物种的独立有效照片数；T代表相机总的有效工作日。独立有效照片定义为同一相机位点含相同个体的相邻有效照片，且间隔时间至少为30 min。

物种相机位点出现率的计算方式[19]如下：

OT=Ci/S×100

式中：Ci表示某i类物种出现的相机位点数；S表示正常工作的相机位点总数。

用Shannon-Wiener多样性指数分析比较不同区域的物种多样性特征[20]，计算公式如下：

式中：S为物种数目；H为Shannon-Wiener多样性指数；Pi为第i种兽类或鸟类的独立有效照片数占独立有效照片总数的比例。

以每台相机位点作为一个独立样本，通过计算其各自物种多样性指数的平均值来代表不同季节时段、不同海拔区段的物种分布特点[21]。应用SPSS 20.0软件中Kruskall-Wallis 检验、Friedman检验和Wilcoxon检验分析Shannon-Wiener多样性指数的季节与海拔差异，显著差异水平α=0.05。

3 结果与分析

3.1 物种种类

有效监测日为11 886 d，可确定野生动物的独立有效照片有2 936张，共鉴定出哺乳动物5目8科13属13种和鸟类6目16科30属37种(表1)。基于红外监测下物种数量累计曲线(图2)可以发现，在最初60个工作日内，哺乳动物的物种数增长快于鸟类，哺乳动物在约65个工作日后保持平整，鸟类物种数在之后继续缓慢增长，直至约200个工作日后保持平稳。

由表1可见，关于哺乳动物物种，在物种组成方面以食肉目(Carnivora)为主(46.15%)，在区系组成方面以古北界物种为主(53.85%)；在物种保护级别方面，以国家“三有”动物为主(84.62%)，国家二级重点保护野生物种2种(15.38%)，列入世界自然保护联盟(IUCN)红色名录“LC”等级的物种12种(92.31%)，列入IUCN红色名录“VU”等级的物种1种(7.69%)，列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录Ⅱ、附录Ⅲ的分别为1、2种，各占7.69%和15.38%)；在物种丰富度方面，位居前3位的是松鼠(Sciurusvulgaris，IRA=3.47)、蒙古兔(Lepustolai，IRA=3.28)和岩松鼠(Sciurotamiasdavidianus，IRA=3.23)。

关于鸟类物种(表1)，在物种组成方面以雀形目(Passeriformes)为主(81.08%)；在区系组成方面以广布种为主(51.35%)，在居留类型方面，以留鸟物种为主(45.95%)；在物种保护级别方面，以国家“三有”动物为主(89.19%)，国家二级重点保护物种3种(8.10%)，全部被列入IUCN红色名录“LC”等级，列入CITES中附录Ⅱ和附录Ⅲ的物种各1种(2.70%)；在物种丰富度方面，位居前3位的是红嘴蓝鹊(Urocissaerythroryncha，IRA=1.98)、山噪鹛(Garrulaxdavidi，IRA=1.51)和环颈雉(Phasianuscolchicus，IRA=1.14)。

表1 天津盘山风景名胜区哺乳动物和鸟类多样性与丰富度

续表1

续表1

3.2 海拔和季节差异

应用Kruskal-Wallis检验分析哺乳动物和鸟类全年及各季节不同海拔区段间的物种多样性指数(表2)发现，哺乳动物不存在显著差异；鸟类夏季和全年存在显著差异。Friedman检验分析发现哺乳动物和鸟类的物种多样性指数均存在显著季节差异(哺乳动物：χ2=25.487，df=3，P<0.000 1；鸟类：χ2=31.811，df=3，P<0.000 1)。基于Wilcoxon检验对哺乳动物两两季节间的比较分析发现，秋季物种多样性指数极显著高于其他3季，夏季物种多样性指数显著高于春季；对鸟类两两季节间的比较分析发现，秋、冬季物种多样性指数极显著高于春、夏季。

表2 天津盘山风景名胜区全年及不同季节各海拔区段物种多样性指数

4 结论与讨论

天津盘山风景名胜区自建立以来，一直缺少野生动物多样性方面的专业基础资源信息，本次的红外监测初步反映了盘山风景名胜区内哺乳动物与地栖性鸟类物种多样性的本底水平，其物种多样性与天津八仙山、北京雾灵山等相邻地区部分自然保护地[22-23]基本一致。本研究监测发现的哺乳动物主要是啮齿目和食肉目物种，主要为中小型哺乳动物，相对多度指数位居前3位的是松鼠(IRA=3.47)、蒙古兔(IRA=3.28)和岩松鼠(IRA=3.23)，未监测到大型食肉动物。天津蓟州区历史上有大型哺乳动物华北豹(Pantherapardusjaponensis)的活动记录，本次监测在天津盘山风景名胜区内没有拍摄到其活动轨迹，一方面很可能与人为干扰活动有关，另一方面也可能与监测范围有关，未能完全覆盖物种活动的核心范围[24]。大型食肉动物的缺失会对生态系统造成一定的影响[25-26]。目前天津盘山风景名胜区内没有大型哺乳动物活动，其生态系统稳定性相对较弱，这种情况下豹猫(Prionailurusbengalensis)等中型食肉动物成为生态系统中的关键物种，因此建议今后在红外相机技术的基础上综合多种传统调查方法(例如：样线法)，进一步加强监测区域内中小型哺乳动物物种多样性及其生态活动规律，以便对生态资源保护提供及时的、科学的参考依据[27-29]。

本研究监测共发现37种鸟类，包括1种天津鸟类物种新记录——画眉(Garrulaxcanorus)。但考虑到景区范围附近有人工饲养画眉，因此红外监测拍摄到的画眉物种不能完全排除逃逸种的可能性，有待今后持续监测以待进一步确定。本研究中鸟类物种相对多度指数方面，位居前3位的是红嘴蓝鹊(IRA=1.98)、山噪鹛(IRA=1.51)、环颈雉(IRA=1.14)，基本都为地面活动为主或体型相对较大的物种，而对于个体小、飞行速度快且活动区域不在地面的鸟类监测相对较少。建议在今后的监测研究中进一步调整相机灵敏度，结合样线调查等多种方法，同时兼顾地面活动、林冠层活动各类鸟类的不同生活习性[30]。此外，在使用公里网格法基础上，增加公顷网格法，在常有鸟类出没的区域使用公顷网格法，提高红外相机布设的密度[11]，从而获取更为全面的鸟类多样性资源数据信息[31]。

综上所述，本研究首次应用红外相机技术对天津盘山风景名胜区开展野生哺乳动物和鸟类资源监测，该监测成果可为今后天津盘山风景名胜区的野生动物资源保护以及天津自然保护地体系的综合管理提供科学依据；与此同时，监测结果也可以在天津盘山风景名胜区的生态旅游和科普宣教方面发挥积极作用。

致谢：天津盘山风景名胜区管理局工作人员在野外监测过程中给予了大力支持，天津师范大学野生动物资源保护研究团队多位同学协助鉴定红外相机影像资料，在此一并感谢。