山东昆嵛山国家级自然保护区鸟兽资源初步调查

时 良 姜 斌 吴晓明 郭晓蕾 李建伟

(1.山东省烟台市昆嵛山林场，烟台，264112；2.山东昆嵛山国家级自然保护区管理局，烟台，264112)

建立自然保护区是生物多样性保护最有效的方法之一，对保障国家生态安全至关重要[1]。野生动物多样性监测是自然保护区开展保护管理工作的基础[2]，构建系统的监测体系、开展长期的野外监测是实现生物多样性保护的基础，也是评估生物多样性保护成效的有效途径[3]。鸟类和兽类是生物多样性保护和评价中的重要指标类群[4-6]，因受环境复杂性、兽类活动的隐秘性及活动空间的多样性等因素影响，传统的调查方法如样线法、样方法和访问调查等[7-8]，监测难度大且无法满足深入监测的需要[9]。红外相机技术是“非损伤性”调查野生动物新方法，因具有长期性、隐蔽性和干扰较小等优点，适于调查数量稀少、活动隐蔽的野生动物[10-11]，已广泛应用于野生动物生态学和保护生物学的研究[12-14]。

山东昆嵛山保护区始建于1998年，2008年晋升为国家级自然保护区。建区初期，保护区开展了全面的科学考察，记录野生陆生脊椎动物4纲24目65科311种，其中兽类6目13科29种，鸟类15目41科260种[15]。但这些调查主要是通过实地点源性调查和样线法调查来记录所见实体或痕迹，从而确定该区域内野生动物物种分布情况，由于该方法缺乏记录物种的影像资料，并且过度依赖过去文献的记载，因此不能完全地反映当前保护区动物资源的真实情况。因此，本研究应用红外相机监测技术，于2017年11月—2019年11月，在昆嵛山保护区开展兽类和鸟类调查，以期补充保护区的本底资源清查和进行物种编目，为建立保护区野生动物资源常态监测网络和监测数据公共信息平台，实现野生动物资源的信息化管理提供基础资料和参考依据。

1 研究区概况

山东昆嵛山国家级自然保护区地处胶东半岛，跨烟台市牟平区和威海市文登区，地理坐标为37°11′50″—37°17′22″N，121°41′34″—121°48′4″E，属长白山系崂山山脉，主峰泰礴顶，海拔923 m，相对高差近900 m，构成了山东半岛之屋脊。岩石以花岗岩分布最广，片麻岩、石英斑岩有少量分布。土壤以棕壤为主，局部有少量山顶草甸土，质地多为砂壤，腐殖质层厚度变化很大，有机质及养分含量较高。地下水为松散岩孔隙水和基岩裂隙水，属含偏硅酸重碳酸钙钠型矿泉水。气候属暖温带季风型大陆性气候，有四季分明、季风显著、雨热同期、空气湿润、温差较小和光照充足等特点。年均气温11.9℃，年均降水984.4 mm，年均蒸发量1 923.4 mm，年均相对湿度71%，无霜期200 d左右。具有典型的暖温带植物区系成分，是我国赤松(Pinusdensiflora)天然分布中心，分布有我国面积最大、保护最完整的天然赤松林生态系统[16]。此外，主要植物群落还有赤松阔叶混交林、栎类落叶阔叶林、灌草丛、草甸等植物。保护区内拥有森林面积14 203.6 hm2，森林覆盖率为92.1%，活立木总蓄积量508 063 m3[17-18]。

2 研究方法

2.1 相机布设方案

借助地理信息系统(GIS)在保护区全境布设公里网格。以核心区为中心，每个公里网格设置1个监测位点，并布设1台红外相机，共布设67台(图1)，相机型号为猎科ltl6210、夜鹰SG990V和易安卫士L710。相邻网格的监测位点之间相隔距离至少300 m，所有位点均不放置任何诱饵。相机布设位点选择动物痕迹，如粪便、兽径、足迹、遗落物等较多地点，将相机固定在离地面50—80 cm的树干上。记录相机安装时间、GPS位点、植被类型等生境信息。相机设置模式为：拍照1张+视频(10 s)、时间间隔0 s、灵敏度中，每4个月采集1次数据，换取1次相机存储卡和电池。

2.2 数据分析

2.2.1 物种识别和分类

对动物的物种鉴定和分类依据《中国哺乳动物多样性》[19]和《中国鸟类分类与分布名录》(第3版)[20]，国家重点保护野生动物等级和濒危等级参考《国家重点保护野生动物名录》[21]、《中国物种红色名录：第2卷：脊椎动物》[22]。

2.2.2 物种丰富度

通过计算相对多度指数(RAI，量符号为IRA)[23-24]，比较兽类和鸟类的多度。作为评估动物物种的相对种群数量的指标，RAI为某一调查区域内，每100个单位相机日获取的某一物种在所有相机位点的独立有效照片数。RAI以红外相机调查中的拍摄率为基础，计算方法为：

IRA=(独立有效照片数/总有效相机工作日)×100

其中，独立有效照片数(有效探测)的定义为单个位点上红外相机拍摄到某物种就记为对该物种的1次有效探测(独立有效照片数)；从拍摄到此物种的第1张照片开始，之后30 min内这个位点上连续拍摄到的相同物种(不管是否是相同个体)的照片都算作同一次探测，即1份独立有效照片数；独立有效照片数与单张照片或单次探测中拍摄到的同种动物个体数量无关。

2.2.3 网格占有率

也被称为物种相机位点出现率(G)，指某一调查区域内，某物种被拍到的网格单元数占所有正常工作的网格单元数的比例。

G=ni/N×100%

式中：ni为物种i被记录到的网格单元数；N为所有正常工作的网格单元数。

3 结果与分析

3.1 取样量

2017年11月—2019年11月，在67个公里网格中布设67个相机位点，覆盖100—830 m的海拔范围，总有效相机工作日31 650 d，照片和视频总数218 600份，独立有效照片14 948份。

从捕获日(图2)看，兽类物种数在2 900个捕获日时取样趋于饱和，鸟类物种数在3 800个捕获日后也基本趋于饱和，偶尔因不常于地面活动的林冠层鸟类触发红外相机导致种类略有增加。从监测位点(图3)看，兽类物种数在39个监测位点时取样趋于饱和，鸟类物种数随监测位点数量增加而增加，说明兽类取样比较充分，鸟类仍需增加监测位点，增加取样量。

3.2 物种组成

共记录物种36种，隶属11目22科。其中兽类9种，隶属5目7科；鸟类27种，隶属6目15科(表1)。其中国家一级重点保护野生动物1种，为梅花鹿(Cervusnippon)；国家二级重点保护野生动物5种，分别为赤狐(Vulpesvulpes)、貉(Nyctereutesprocyonoides)、凤头蜂鹰(Pernisptilorhynchus)、雀鹰(Accipiternisus)和鸳鸯(Aixgalericulata)，其余均为国家“三有”物种。

表1 山东昆嵛山国家级自然保护区红外相机记录物种名录Tab.1 List of mammals and birds recorded by infrared cameras in Kunyushan National Nature Reserve，Shandong

续表1

续表1

3.3 相对多度和网格占有率

由表1可见，所记录兽类物种的相对多度指数(RAI)前5位依次为亚洲狗獾(Melesleucurus，18.344)、东北兔(Lepusmandshuricus，11.608)、黄鼬(Mustelasibirica，2.433)、貉(2.281)和鼠类(1.848)；鸟类物种的相对多度指数前5位依次为山斑鸠(Streptopeliaorientalis，0.650)、虎斑地鸫(Zootheraaurea，0.464)、斑鸫(Turduseunomus，0.389)、环颈雉(Phasianuscolchicus，0.278)和喜鹊(Picapica，0.250)。兽类物种的网格占有率前5位依次为亚洲狗獾(100.00%)、东北兔(100.00%)、黄鼬(97.01%)、貉(70.15%)和鼠类(70.15%)；鸟类物种网格占有率前5位依次为虎斑地鸫(61.19%)、山斑鸠(59.70%)、环颈雉(35.82%)、斑鸫(32.84%)和燕雀(Fringillamontifringilla，31.34%)。

4 讨论

与传统的调查方法相比，红外相机技术能够弥补夜行性动物和林下鸟类调查的不足[25]，能更准确、更有效地记录活动隐秘的物种[12]。本研究利用红外相机系统性地调查了山东昆嵛山国家级自然保护区的兽类和鸟类多样性，监测到9种兽类和27种鸟类，分别为山东昆嵛山自然保护区综合科学考察报告(2005年)[15]兽类(29种)和鸟类(260种)记录的31.03%和10.38%，其中，新纪录1种，为岩松鼠(Sciurotamiasdavidianus)。虽然本研究监测记录的物种数量不及传统方法，但通过监测获得了大量的野生动物图片和视频资料，可以作为物种真实存在的有力证据，为传统调查提供有力补充。特别要提及的是梅花鹿，昆嵛山保护区并非该物种的固有分布区，20世纪60—80年代，昆嵛山林场引进梅花鹿进行人工饲养，后逐步放归野外并定居。因梅花鹿活动的隐蔽性，多年来始终无法确定其野外生存状态，但红外相机技术数据分析显示，梅花鹿已在野外形成一定数量的种群，其相对多度指数和网格占有率处于中等水平(表1)。

与保护区早期记录对比，兽类名录基本相同，但未监测到曾有分布的狼(Canislupus)、果子狸(Pagumalarvata)和豹猫(Prionailurusbengalensis)。原因如下：一是保护区原始记录数据大多来自传统调查方法，无实体证明，数据准确性有待考证；二是本研究是以保护区核心区为中心布设相机，缓冲区和实验区调查不充分，且相机位点植被类型以针叶林和针阔混交林为主，其他植被类型涉及很少，使得监测取样不够充分；三是昆嵛山位于山东半岛经济发达、人口密集的城市群腹地，距离市区仅20余km，野生动物栖息地减少和人类活动频繁增加，野生动物食物来源的减少，种间和种内竞争愈加激烈，导致适合野生动物生存的环境正逐渐丧失，部分物种可能已从保护区消失。因此建议在继续深入开展基于常规调查方法的综合考察的同时，更加科学合理地布设红外相机，以便获得更为准确的调查数据。

红外相机对于地面活动的小型兽类难以进行有效探测，这是红外相机自身的局限性[13，26]，因此本研究选择部分相机位点放置鼠笼，捕获啮齿目(Rodentia)动物并进行实体鉴定，这也是对调查结果的有效补充。目前已鉴定啮齿目动物3种，分别为大仓鼠(Tscherskiatriton)、黑线姬鼠(Apodemusagrarius)和褐家鼠(Rattusnorvegicus)。

本研究记录到的鸟类种类较少，主要是因为红外相机安装高度的拍摄范围局限于地面，调查以地面和林冠下层鸟类为主，而对于林冠层活动鸟类无法调查记录。因此利用红外相机无法真实反映保护区鸟类多样性。但红外相机记录的雉科(Phasianidae)、鸫科(Turdidae)等鸟类可有效弥补传统样线调查对林下鸟类统计的不足[27]，有助于更全面地了解保护区内的鸟类群落组成。

红外相机监测数据显示，人为干扰主要有人类活动(IRA=4.414)和家畜活动(IRA=1.858)，其中人类活动较为频繁，在有效监测的67个相机位点中65个有人类活动记录，挖药、捕猎、放牧、采伐、旅游等行为均有记录。在有效监测的67个相机位点中47个有家猫、狗、羊等家畜活动，在一定程度上破坏了野生动物的栖息环境并形成食物竞争。昆嵛山保护区周边人口密度较大，生态环境脆弱，建议加强保护区人类活动监管，以降低人为因素对野生动物栖息环境的影响，采取有效保护措施恢复保护区野生动物的栖息地和种群数量。

本研究获得的数据，真实反映了昆嵛山保护区兽类和鸟类的本底信息，为保护区野生动物长期监测和野生动物保护管理提供依据。本研究结果表明，红外相机技术可以作为其他传统调查方法的有效补充，因此后续工作应进一步扩大红外相机的布设密度和范围，在同一网格设置多点监测，在保护区缓冲区、实验区和外围保护区增设相机位点，更加深入和全面地掌握昆嵛山保护区的野生动物多样性和分布情况。