我國東北三省自然保護區物種保護價值評估

樊 簡,彭楊靖,邢韶華,崔國發

北京林業大學自然保護區學院, 北京 100083

生物多樣性主要指生命系統在不同組織水平上的豐富程度,包括遺傳多樣性、物種多樣性,生態系統多樣性和景觀多樣性[1]。雖然保護措施在生物多樣性各組織水平上均有開展,但生物多樣性喪失的問題仍未解決,生物多樣性保護是人類共同面臨的全球性問題[2- 4],建立自然保護區被認為是保護生物多樣性的有效手段[5- 6]。因此,大量的保護區在全球范圍內建立,我國也非常重視生物多樣性保護和自然保護區建設工作。截至目前,我國已經建立自然保護區2740個,總面積147萬km2,約占陸地國土面積的14.83%。那么如何評價這些自然保護區的生物多樣性保護價值和保護優先性呢？人們最早提出了基于樣方的物種多樣性指數來評估群落生物多樣性程度,其一定程度上反應了其保護價值,如Simpson指數、Shannon-Wiener指數等[7- 8];但是這些指數在較大尺度的研究中卻難以應用。特別是多樣性并不能作為評價區域生物多樣性保護價值的唯一標準,保護區(一定范圍內)的野生動植物及其生境在典型性、稀有性和瀕危性等方面體現的保護價值受到越來越多的關注[9- 11]。“國際重要濕地”(International Important Wetland)、“世界生物圈保護區”(World Biosphere Reserve)和歐盟的生境保護指令(European Commission Habitats Directive)等均就區域保護優先性和保護價值的評價指標和要求等進行了描述。

自然保護區的生物多樣性保護價值包括生態系統、物種多樣性和遺傳種質資源的保護價值,涉及自然保護區內植物群落的多樣性、典型性、自然性,野生動植物物種的豐富程度、稀有性、瀕危性、特有性,以及遺傳種質資源的稀有性、瀕危性、特有性等多個方面。通過對自然保護區生物多樣性保護價值大小進行排序,確定自然保護區的優先保護次序是一種可行的方法,保護價值高的保護區應該優先受到保護[12],許多學者都通過不同的評價方法對我國的自然保護區生物多樣性保護價值進行過評價。鄭姚閩等對我國濕地類自然保護區的保護價值進行了較為系統的評價[13],李霄宇等對森林類型的自然保護區保護價值進行了評價[14],崔國發等人于2016年提出了自然保護區生物多樣性保護價值評估技術規程(LY/T 2649—2016),規程中分別對生態系統保護價值、物種多樣性保護價值、旗艦物種保護價值以及遺傳種質資源保護價值的評價方法做出了詳細說明。本研究以我國東北地區黑吉遼三省的國家級自然保護區為研究對象,利用該行業標準中的評價方法對自然保護區內的物種多樣性保護價值進行了評估試用。

1 材料與方法

研究選取了我國東北地區黑龍江、吉林和遼寧省的40個國家級自然保護區。依據各自然保護區的科學考察報告,選取了自然保護區內被國家重點保護野生動植物名錄收錄的、在IUCN名錄中列為易危級別以上的、在生物多樣性保護名錄中列為易危級別以上的脊椎動物1017種,維管束植物3065種為主要評估對象,根據自然保護區生物多樣性保護價值評估技術規程《LY/T 2649—2016》中對于物種保護價值的相關賦值和計算方法,對這40個自然保護區的物種保護價值進行了分析。依據我國自然保護區分類方法,將這40個自然保護區大致分為三類,分別是內陸濕地和水域生態系統類,森林生態系統類、野生生物類,依次編號為A、B、C。自然保護區名稱、所屬類型和保護區編號見表1。

表1 參評自然保護區名單

A：濕地水域生態系統類,Wetland nature reserve;B：森林生態系統類,Forest nature reserve;C：野生生物類,Wildlife nature reserve

1.1 物種多樣性保護價值評價指標選擇

自然保護區物種多樣性保護價值(參考<自然保護區生物多樣性保護價值評估技術規程>相關計算方法)選用瀕危性、特有性和保護等級3個指標進行評價,具體評價指標見表2。

表2 物種的保護重要性評價指標

TP：野生植物物種瀕危性,Threatened categories of wild plant species;EP：特有性,Endemism of wild plant specie;PP：保護等級,Protection level of wild plant species;TA：野生植物物種瀕危性,Threatened categories of wild animal species;EA：特有性,Endemism of wild animal specie;PA：保護等級,protection level of wild animal species

1.2 野生植物保護價值評價指標分級賦值和計算

采用等比數列法進行賦值,即后一項與前一項的比數為常數,設定最高賦值為8,常數為2,數列為“8、4、2、1”;具體分級賦值標準見表3。

野生植物的瀕危性可以根據最新和最權威的物種紅色名錄中不同等級予以分級并賦值,如《中國生物多樣性紅色名錄-高等植物卷》等;未評估和數據缺乏等按照無危賦分。植物地區和植被亞區的劃分依據中國植物區系分區。特殊保護野生植物是指國家開展的特殊保護工程中包括的野生植物,比如極小種群野生植物拯救保護工程。評價內容僅包括本土物種

計算每種野生植物的保護重要值(VPi)和自然保護區野生植物多樣性保護價值指數(VP),公式如下：

VPi=TPi×EPi×PPi

(1)

(2)

式中,VPi為野生植物i的保護重要值,其取值數列為“1、2、4、8、16、32、64、128、256、512”,數值越大表明物種的受威脅程度、地理分布特有程度和重點保護級別越高,其保護價值越高,應予以優先保護;TPi為野生植物i的瀕危性賦值;EPi為野生植物i的特有性賦值;PPi為野生植物i的保護等級賦值;VP為自然保護區野生植物多樣性保護價值指數;n為某自然保護區內野生植物種數。

1.3 野生動物評價指標分級賦值和計算

采用等比數列法進行賦值,即后一項與前一項的比數為常數,設定最高賦值為8,常數為2,數列為“8、4、2、1”;具體分級賦值標準見表4。

表4 野生動物的保護重要性評價指標分級賦值標準

野生動物的瀕危性可以根據最新和最權威的物種紅色名錄中不同等級予以分級并賦值,如《中國生物多樣性紅色名錄-脊椎動物卷》等;未評估和數據缺乏等按照無危賦分。動物地理地區的劃分依據中國動物地理區劃。特殊保護野生動物是指國家開展的特殊保護工程中包括的野生動物。*水鳥的特有性分級可分為中國特有分布、中國主要分布、中國次要分布、中國邊緣分布

計算每種野生動物的保護重要值(VAi)和自然保護區野生動物多樣性保護價值指數(VA),公式如下：

VAi=TAi×EAi×PAi

(3)

(4)

式中,VAi為野生動物i的保護重要值,其取值數列為“1、2、4、8、16、32、64、128、256、512”,數值越大表明物種的受威脅程度、地理分布特有程度和重點保護級別越高,其保護價值越高,應予以優先保護;TAi為野生動物i的瀕危性賦值;EAi為野生動物i的特有性賦值;PAi為野生動物i的保護等級賦值;VA為自然保護區野生動物多樣性保護價值指數;n為某自然保護區內野生動物種數。

1.4 遺傳種質資源評價指標分級賦值和計算

遺傳種質資源的保護重要性(參考<自然保護區生物多樣性保護價值評估技術規程>相關計算方法)選用分類獨特性、瀕危性和近緣程度3個指標進行評價,具體評價指標見表5。

表5 遺傳種質資源的保護重要性評價指標

注：DG：分類獨特性,Taxonomic distinctiveness;TG：瀕危性,Threatened categories;RG：近緣程度,Relative degree

應采用等比數列法進行賦值,即后一項與前一項的比數為常數,設定最高賦值為8,常數為2,數列為(8,4,2,1);具體分級賦值標準見表6。

表6 遺傳種質資源的保護重要性評價指標分級賦值

物種瀕危性可以根據中國最新和最權威的物種紅色名錄中不同等級予以分級并賦值,如《中國生物多樣性紅色名錄-高等植物卷》和《中國生物多樣性紅色名錄-脊椎動物卷》等

計算每個物種作為遺傳種質資源的保護重要性指數,計算公式如下：

VGi=DGi×TGi×RGi

(5)

式中,VGi為物種i作為遺傳種質資源的保護重要性指數,其取值范圍為[1,2,4,8,16,32,64,128,256,512],數值越大表明物種的分類獨特性、受威脅程度和種質資源重要性越高,其保護價值越高,應予以優先保護,反之,保護價值越低;DGi為物種i的分類獨特性賦值;TGi為物種i的瀕危性賦值;RGi為物種i的近緣程度賦值。在物種作為遺傳種質資源的保護重要性指數基礎上,計算自然保護區遺傳種質資源保護價值指數,計算公式如下：

(6)

式中,VG為自然保護區遺傳種質資源保護價值指數;VGi為物種i作為遺傳種質資源的保護重要性指數;n為自然保護區內的物種數。

1.5 保護區的綜合保護價值計算

1.5.1 單項保護價值指數的標準化

對多個自然保護區的綜合保護價值進行排序時,需首先對各項保護價值指數進行標準化處理。計算各單項保護價值指數時,統一了其植被分類單元和生物類群。(參考<自然保護區生物多樣性保護價值評估技術規程>相關計算方法)

標準化公式如下：

(7)

1.5.2 綜合保護價值指數計算

計算自然保護區生物多樣性保護價值指數,計算公式如下：

(8)

2 結果與分析

2.1 不同類型自然保護區物種多樣性保護價值

對23個內陸濕地和水域生態系統類自然保護區的物種多樣性保護價值分析(圖1)結果表明吉林松花江三湖自然保護區(吉03)的野生植物保護價值最高為40.36,黑龍江東方紅國家級自然保護區(黑20)的野生植物保護價值最低為11.53;吉林松花江三湖自然保護區(吉02)的野生動物保護價值最高為43.8,而遼寧雙臺河口自然保護區(遼02)的野生動物保護價值最低為12.61。

圖1 內陸濕地和水域生態系統類保護區物種多樣性保護價值Fig.1 Protected value of species in wetlands nature reserve

對13個森林生態系統類自然保護區的物種多樣性保護價值分析(圖2),結果表明吉林長白山自然保護區(吉05)的野生植物保護價值最高為35.32,而遼寧白狼山自然保護區(遼04)的野生植物保護價值最低為16.31;吉林長白山自然保護區(吉05)的野生動物保護價值最高為45.19,而黑龍江珍寶島自然保護區(黑16)的野生植物保護價值最低為22.65。

圖2 森林生態系統類自然保護區物種多樣性保護價值Fig.2 Protected value of species in forest nature reserve

對4個野生生物類自然保護區的物種保護價值分析(圖3),結果表明吉林琿春東北虎自然保護區(吉07)的野生植物保護價值最高為32.26,而遼寧白石砬子自然保護區(遼10)的野生植物保護價值最低為19.75;遼寧白石砬子自然保護區(遼10)的野生動物保護價值最高為37.53,遼寧蛇島老鐵山自然保護區(遼01)的野生動物保護價值最低為28.34。

圖3 野生生物類自然保護區物種多樣性保護價值Fig.3 Protected value of species in wildlife nature reserve

2.2 不同類型自然保護區遺傳種質資源保護價值

對內陸濕地和水域生態系統類自然保護區的遺傳種質資源保護價值分析(圖4),結果表明吉林莫莫格自然保護區(吉11)的野生動物種質資源保護價值最高為66.69,黑龍江三環泡自然保護區(黑18)的野生動物遺傳種質資源保護價值最低為9.95;吉林松花江三湖自然保護區(吉03)的野生植物遺傳種質資源保護價值最高為42.01,遼寧雙臺河口自然保護區(遼02)的野生植物遺傳種質資源保護價值最低為13.01。

圖4 內陸濕地和水域生態系統類保護區遺傳種質資源保護價值Fig.4 The genetic germplasm protection value in wetlands nature reserve

對森林生態系統類自然保護區的遺傳種質資源保護價值分析(圖5),結果表明吉林長白山自然保護區(吉05)的野生動物種質資源保護價值最高為13.56,遼寧白狼山自然保護區(遼04)的野生動物遺傳種質資源保護價值最低為7.68;吉林長白山(吉05)自然保護區的野生植物遺傳種質資源保護價值最高為43.60,遼寧章古臺自然保護區(遼04)的野生植物遺傳種質資源保護價值最低為28.51。

圖5 森林生態系統類保護區遺傳種質資源保護價值Fig.5 The genetic germplasm protection value in forest nature reserve

圖6 野生生物類保護區遺傳種質資源保護價值 Fig.6 The genetic germplasm protection value in wildlife nature reserve

對野生生物類自然保護區的遺傳種質資源保護價值分析(圖6),結果表明吉琿春東北虎自然保護區(吉07)的野生動物種質資源保護價值最高為12.45,遼寧白石砬子自然保護區(遼10)的野生動物遺傳種質資源保護價值最低為8.83;遼寧白石砬子自然保護區(遼10)的野生植物遺傳種質資源保護價值最高為37.71,遼寧蛇島老鐵山自然保護區(遼01)的野生植物遺傳種質資源保護價值最低為30.18。

2.3 保護區的綜合保護價值排序

對所有自然保護區按照綜合保護價值進行排序(圖7),結果表明保護價值得分最高的和最低的均為濕地類型的自然保護區,分別是吉林松花江三湖自然保護區(吉03),綜合保護價值得分為76;遼寧雙臺河口自然保護區(遼02),綜合保護價值得分為19。森林生態系統類型的自然保護區和野生生物類型的自然保護區的綜合保護價值得分介于這兩個濕地類型自然保護區之間,其中,森林生態系統類自然保護區的綜合保護價值最高的為吉林長白山自然保護區(吉05),綜合保護價值得分為69;遼寧章古臺自然保護區(遼03)的綜合保護價值最低為37。野生生物類自然保護區的綜合保護價值最高的是吉林琿春東北虎自然保護區(吉07)其綜合保護價值得分為51;黑龍江穆棱東北紅豆杉自然保護區(黑17)的綜合保護價值最低為45。

圖7 東北地區國家級自然保護區綜合保護價值Fig.7 The comprehensive protection value in in inland wetlands and aquatic ecosystems nature reserve

3 結論與討論

3.1 討論

從自然保護區物種多樣性保護價值可以看出同一類型的自然保護區內,無論是動物物種多樣性保護價值還是植物物種多樣性保護價值,不同自然保護區之間均存在較大的差異,部分自然保護區在物種多樣性保護價值上差3倍以上,例如吉林莫莫格自然保護區。郭子良等對華北暖溫帶區域和東北溫帶區域的自然保護區物種多樣性保護價值進行評價時,發現一些自然保護區在野生植物和野生動物多樣性保護價值指數上的差異很大,特別是內陸濕地與水域類型自然保護區[15]。各保護區產生差異的原因與保護區內分布的重點保護的動植物種類有關,內陸濕地與水域自然保護區,遷徙鳥類較多,鳥類分布較為集中,其脊椎動物種數普遍高于其他類型的自然保護區,且珍稀瀕危脊椎動物種數也高于其他類型。因此在進行生物多樣性保護價值評價和排序時應考慮自然保護區主要保護自然地理景觀之間的差異。對于有旗艦種的自然保護區例如琿春東北虎自然保護區,應當考慮加上旗艦種的保護價值。在對野生生物類和濕地類型自然保護區的保護價值評價中應考慮加上瀕危物種保護價值包括：珍稀瀕危野生動植物多樣性的保護價值指數。分別對自然保護區內珍稀瀕危野生動植物種類,包括紅色名錄中極危、瀕危動物,國家重點保護野生動物,加上其種群數量,對其保護價值進行計算,這樣評價得到的結果會更為準確。由于數據有限,缺少各物種種群近年來的準確數據,因此在該研究中并未選擇這兩類保護價值。

從自然保護區物種遺傳種質資源的保護價值評價可以看出,絕大多數自然保護區的植物遺傳種質資源的保護價值均大于動物遺傳種質資源的保護價值,這種趨勢在森林生態系統類型自然保護區和野生生物類自然保護區中表現一致,只有內陸濕地和水域生態系統類保護區中的吉林莫莫格自然保護區(吉11)、黑龍江細鱗河自然保護區(黑19)例外。從評價方法看,自然保護區遺傳種質資源保護價值從每個物種(含變種和亞種)遺傳種質資源的保護重要性指數和物種豐富度計算得到,在一個自然保護區內野生植物的豐富度遠高于脊椎動物的豐富,這也可能是造成植物遺傳種質資源的保護價值得分高于動物遺傳種質資源的保護價值得分的原因,可能需要對方法進一步完善。

從自然保護區的綜合保護價值來看,內陸濕地和水域生態系統類自然保護區中,吉林松花江三湖自然保護區(吉03)的綜合保護價值最高為76,遼寧雙臺河口自然保護區(遼02)的綜合保護價值最低為19。森林生態系統類自然保護區中吉林長白山自然保護區(吉05)的綜合保護價值最高為69,遼寧章古臺自然保護區(遼03)的綜合保護價值最低為37。野生生物類自然保護區中吉林琿春東北虎自然保護區(吉07)的綜合保護價值最高為51,黑龍江穆棱東北紅豆杉自然保護區(黑17)的綜合保護價值最低為45。不同類型自然保護區之間其綜合保護價值沒有明顯差異,即這種評價方法不會因自然保護區類型的不同,而造成自然保護區綜合保護價值的差異;每一類型自然保護區中總有一兩個自然保護區的保護價值顯著高于平均水平,而另有幾個自然保護區的綜合保護價值顯著低于平均水平。因此,在以后的國家級保護區晉級中,可以將該方法作為評價一個自然保護區能否晉升為國家級自然保護區的輔助工具,這在一定程度上能夠減少人為主觀性。

3.2 結論

該評價方法能夠很好的反映自然保護區生物多樣性及其各個層次和類群的保護價值,能夠較準確地識別其物種保護優先性。在進行生物多樣性保護價值評價和排序時應考慮自然保護區主要保護自然地理景觀之間的差異。對于有旗艦種的自然保護區例如琿春東北虎自然保護區,應當考慮加上旗艦種的保護價值。在對野生生物類和濕地類型自然保護區的保護價值評價中應考慮加上瀕危物種保護價值包括：珍稀瀕危野生動植物多樣性的保護價值指數。分別對自然保護區內珍稀瀕危野生動植物種類,包括紅色名錄中極危、瀕危動物,國家重點保護野生動物,加上其種群數量,對其保護價值進行計算,這樣評價得到的結果會更為準確。由于數據有限,缺少各物種種群近年來的準確數據,因此對于部分保護區其結果可能有所偏差。

本研究中所用野生動植物分布數據以各個自然保護區公開的野生動植物名錄為依據,主要來自于自然保護區科學考察報告和總體規劃。而且在物種名錄整理過程中,未考慮各項資料之間的出版年代差異,可能未包括進一步調查所發現的新物種。但是這些數據誤差對分析結果的影響可能是有限的,而且目前許多評估也僅以已知調查數據或公開數據資料為依據,這是通用的方法。