基于紅外相機調(diào)查的北京松山國家級自然保護區(qū)哺乳動物分布和日活動節(jié)律分析

蔣健， 巨龍飛， 范雅倩， 張洪亮， 宋澤， 鮑偉東

(1.北京松山國家級自然保護區(qū)管理處，北京102115; 2. 北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083)

開展野生動物監(jiān)測是自然保護區(qū)落實有效管理的一項重要內(nèi)容，了解野生動物種群動態(tài)變化對于保護瀕危物種、評估保護區(qū)管理能力，以及制定相應(yīng)管理方案具有重要參考(張履冰等，2014)。一直以來，野生動物監(jiān)測面臨諸多難題，許多野生動物具有晝伏夜出的習(xí)性，生性敏捷，難以觀察到實體，造成數(shù)量估計誤差較大(Foster & Harmsen，2012)；此外，野生動物棲息空間生境類型復(fù)雜，幾乎無法形成統(tǒng)一的監(jiān)測方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(肖治術(shù)等，2014)。紅外相機技術(shù)作為一種對野生動物非損傷性的動物種類調(diào)查和影像記錄手段，20世紀(jì)90年代開始逐步被應(yīng)用于野生動物研究領(lǐng)域(Karanth & Nichols，1998)。與傳統(tǒng)的監(jiān)測方法相比，紅外相機技術(shù)具有對動物干擾小(Schipper，2007)、影像資料便于存檔和檢索(O’Connelletal.，2011)、能抓拍難以觀察的物種等優(yōu)點(Trolle & Kéry，2003；章書聲等，2013)。目前紅外相機技術(shù)在我國的自然保護區(qū)主要被應(yīng)用于物種多樣性和分布調(diào)查(劉雪華等，2018)。

隨著紅外相機技術(shù)在野生動物監(jiān)測領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，不少學(xué)者對北京地區(qū)的野生動物資源開展了調(diào)查：蘭慧和金崑(2016)使用紅外相機對北京霧靈山自然保護區(qū)獸類資源進行調(diào)查，鑒定出10種哺乳動物；湯小明等(2016)對北京霧靈山自然保護區(qū)地面活動鳥獸資源進行紅外相機監(jiān)測，獲取了活動節(jié)律信息和動態(tài)現(xiàn)狀；沈潔瀅等(2016)在北京松山國家級自然保護區(qū)借助紅外相機調(diào)查了旅游線路周邊的野生動物分布規(guī)律；劉雷雷等(2018)在北京百花山國家級自然保護區(qū)利用紅外相機技術(shù)監(jiān)測野豬Susscrofa、狗獾Melesleucurus等潛在肇事野生動物的活動節(jié)律，并提出合理防控措施。

北京松山國家級自然保護區(qū)于2010年和2014年利用紅外相機調(diào)查野生動物多樣性，發(fā)現(xiàn)了新分布物種狗獾(劉芳等，2012)和松鼠Sciurusvulgaris(沈潔瀅等，2016)，由此開始將紅外相機調(diào)查技術(shù)作為野生動物長期監(jiān)測手段。2014年保護區(qū)新增了玉渡山區(qū)域，調(diào)整后還未開展過系統(tǒng)的哺乳動物調(diào)查。隨著2022年冬季奧運會高山滑雪中心在保護區(qū)周圍施工建設(shè)，以及后期的賽事和場館運營，對野生動物的干擾將會增加。為了解此類干擾對野生動物的影響和調(diào)整后保護區(qū)的哺乳動物種群動態(tài)，本研究基于2017年紅外相機調(diào)查結(jié)果計算了哺乳動物的相對多度指數(shù)(relative abundance index，RAI)，對常見物種的種群數(shù)量和分布范圍進行評估，與2013年調(diào)查結(jié)果進行日活動節(jié)律比較分析，了解滑雪中心的規(guī)劃建設(shè)對野生動物可能產(chǎn)生的影響，為后期開展冬季奧運會場地施工對野生動物的影響評價、制定合理的管理措施提供基礎(chǔ)資料，為我國踐行“綠色奧運”理念提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)域及方法

北京松山國家級自然保護區(qū)位于北京市延慶區(qū)西北部大海坨山南麓，地理坐標(biāo)為115°43′44′′～115°50′22′′E，40°29′9′′～40°33′35′′N，2014年新增玉渡山區(qū)域面積2 687 hm2，調(diào)整后總面積為6 212 hm2。地勢北高南低，海拔695～2 190 m。松山地區(qū)海拔差距大，形成了復(fù)雜的小氣候，生物種類豐富，是華北地區(qū)保存較好的暖溫帶山地森林生態(tài)系統(tǒng)和野生動植物類型較多的保護區(qū)(杜連海等，2012)。

1.1 紅外相機架設(shè)與設(shè)置

為了更多地拍攝到動物影像，根據(jù)以往調(diào)查信息，在各類動物出現(xiàn)率較高的區(qū)域和水源地布設(shè)紅外相機，為避免重復(fù)拍攝同一只個體，相機位點間距不小于200 m(圖1)。2017年1—12月，共架設(shè)紅外相機99臺(型號：LTL-6210，深圳市獵科有限公司)，參數(shù)設(shè)置為照片+錄像組合拍攝，間隔1 min，連續(xù)24 h工作。在相機位點垂直安置紅外相機，高度30～50 cm，以便獲得動物身體外貌特征的清晰影像。隔月檢查一次相機，更換儲存卡和電池。

1.2 紅外相機數(shù)據(jù)處理

對于拍攝到的動物影像，核對動物種類，分類參考《中國哺乳動物多樣性及地理分布》(蔣志剛，2016)，同時記錄GPS位置信息。同一個地點連續(xù)拍攝到的同一物種，時間間隔小于30 min記為 1次獨立事件(武鵬峰等，2012)；超過30 min則根據(jù)動物行為、個體大小進行區(qū)分。全年所有相機位點拍攝到同一物種，根據(jù)體型特征和拍攝時間排除重復(fù)個體，不重復(fù)計數(shù)。

將數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcGIS 10.2，建立2017年保護區(qū)野生動物數(shù)據(jù)庫，繪制哺乳動物的分布圖。

采用非參數(shù)核密度估計方法計算動物的平均活動時長、中位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、方差和密度等日活動節(jié)律的主要參數(shù)(Lund & Agostinelli，2007)，以此分析野生動物的日活動節(jié)律(Ridout & Linkie，2009)。選擇監(jiān)測結(jié)果中RAI>1的哺乳動物與2013年的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行日活動節(jié)律重疊分析，使用R軟件的overlap包(Meredith & Ridout，2014)和activity包處理數(shù)據(jù)(Rowcliffeetal.，2014)。

2 研究結(jié)果

調(diào)查期間，一些相機受到大風(fēng)天氣影響，出現(xiàn)在短時間內(nèi)耗盡電池電力，或達到儲存卡容量等情況，實際有效工作相機325臺次，累積有效相機日15 941 d，獲得獨立有效照片3 027張，有效視頻1 093 段，其中67.3%為哺乳動物。鑒定出哺乳動物3目10科14種，主要種類有中華斑羚Naemorhedusgriseus、狍Capreoluspygargus、野豬、果子貍Pagumalarvata、貉Nyctereutesprocyonoides、黃鼬Mustelasibirica、豬獾A(chǔ)rctonyxcollaris、狗獾、豹貓Prionailurusbengalensis、蒙古兔Lepustolai，另有4種小型嚙齒動物，松鼠Sciurusvulgaris、北花松鼠Tamiassibiricus、巖松鼠Sciurotamisadavidianus和大倉鼠Tscherskiatriton(表1)。

表1 2017年1—12月利用紅外相機在北京松山國家級自然保護區(qū)拍攝到的哺乳動物名錄Table 1 List of mammals photographed by infrared cameras in the Beijing Songshan National Nature Reserve from January to December, 2017

中華斑羚除在保護區(qū)原有區(qū)域分布外，新增玉渡山臥羊谷分布地，RAI=0.64。狍的分布位點在玉渡山區(qū)域要比松山區(qū)域多，但總體拍攝位點較少，RAI=0.76。野豬以松山區(qū)域分布最豐富，玉渡山區(qū)域僅有1個有效相機位點拍攝到，RAI=1.96(圖2)。

果子貍的分布范圍覆蓋了保護區(qū)大部分區(qū)域，RAI=1.08，但有效拍攝位點較少，其中在蘭角溝核心區(qū)僅在溝口有記錄。貉的分布范圍廣，但密度低，RAI=0.47。豹貓的分布范圍廣泛，RAI=1.79(圖3)。

豬獾與狗獾分布空間范圍相近，但豬獾的出現(xiàn)密度明顯偏高，共65個有效相機位點有記錄，RAI=6.88；狗獾僅31個，RAI=2.48(圖4)。同時，最晚見到2種獾的時間是11月19日，最早為3月 9日，推測冬眠期約100 d。

與2013年的日活動節(jié)律疊加分析表明，豹貓的日活動節(jié)律重疊系數(shù)為0.829，日活動節(jié)律曲線差異顯著(Δ=0.828，P<0.01)，日間活動增多，夜間活動減少，11∶30 左右出現(xiàn)新的活動高峰。狗獾的日活動節(jié)律重疊系數(shù)為0.859，日活動節(jié)律曲線差異顯著(Δ=0.858，P<0.01)，日間活動增多，夜間活動減少，活動高峰減少為1個，并提前至17∶00左右。豬獾的日活動節(jié)律重疊系數(shù)為0.868，日活動節(jié)律曲線差異顯著(Δ=0.868，P<0.01)，日間活動增多，夜間活動減少。果子貍的日活動節(jié)律重疊系數(shù)為0.862，日活動節(jié)律曲線差異不顯著(Δ=0.862，P=0.121)。野豬的日活動節(jié)律重疊系數(shù)為0.729，日活動節(jié)律曲線差異顯著(Δ=0.729，P<0.01)，日間活動增多，夜間活動減少，活動高峰時間不變。北花松鼠的日活動節(jié)律重疊系數(shù)為0.642，日活動節(jié)律曲線差異顯著(Δ=0.641，P<0.01)，日間活動分布更均勻，未出現(xiàn)明顯高峰。巖松鼠的日活動節(jié)律重疊系數(shù)為0.885，日活動節(jié)律曲線差異顯著(Δ=0.885，P<0.01)，日間活動高峰提前約1 h，約11∶00后活動明顯減少(圖5)。

3 討論

2010年5—12月，首次利用紅外相機對北京松山國家級自然保護區(qū)野生動物監(jiān)測時，記錄到野生獸類13種、鳥類36種(劉芳等，2012)，2013年3月—2014年2月紅外相機調(diào)查記錄到獸類 14種、鳥類47種，新增鳥類6科21種，也有一些鳥類未記錄到(張源笙等，2017)。本次調(diào)查記錄獸類14種，與以往調(diào)查結(jié)果保持一致。

中華斑羚的RAI較低，但新增玉渡山分布地，說明在本區(qū)域的分布不僅限于原來的保護區(qū)范圍，在玉渡山也有適宜生存的棲息地，這為中華斑羚的保護帶來了新機遇，能夠緩解冬季奧運會場地建設(shè)工程對中華斑羚棲息地的擠壓。目前紅外相機監(jiān)測確認(rèn)中華斑羚在保護區(qū)的分布位置有：石佛院、大干溝、雷劈石溝、松樹梁、大東梁、臥羊谷，相比2014年利用分子鑒定的15只個體(周許偉，2015)，分布范圍和數(shù)量均有增加，顯示出良好的種群恢復(fù)趨勢。斑羚主要棲居在附近有水源的山頂?shù)貛?陳衛(wèi)等，2002)，水資源是限制個體生存的關(guān)鍵環(huán)境因子，因此，棲息地保護措施以維護自然水源點為主，可以采取在有山泉滲出的地點實施圍壩蓄水的改造措施，此舉也能夠為其他動物提供飲水條件。對于缺乏地表徑流，無法維護就地水源的特殊情況，需要考慮在低山實驗區(qū)人為活動少的水源地筑壩蓄水，逐漸吸引動物，形成固定飲水地。

狍在玉渡山區(qū)域的分布遠多于松山區(qū)域，表明人為干擾少、棲息地適宜性高，但總體RAI依然偏低，顯示狍的種群數(shù)量尚未出現(xiàn)恢復(fù)。本次調(diào)查于2017年8月24日拍攝到母狍帶領(lǐng)體型偏小幼仔活動的影像，顯示出生時間較晚，幼仔可能無法度過寒冬，這一延遲出生現(xiàn)象是否與氣候變暖導(dǎo)致繁殖期延長有關(guān)，值得進一步關(guān)注。玉渡山區(qū)域的旅游活動限制在固定線路，為野生動物保留了較大的生存空間，應(yīng)當(dāng)作為重點保護范圍加強管理，通過提升棲息地質(zhì)量促進有蹄類動物恢復(fù)，可在嚴(yán)寒冬季實施人工補加飼料，以減少自然死亡，維持種群基礎(chǔ)繁殖群體。在春季產(chǎn)仔期，補加營養(yǎng)鹽，促進新生個體的生長、維持繁殖母獸體質(zhì)。

松山區(qū)域依然是野豬的主要分布區(qū)，顯示出當(dāng)?shù)胤N植農(nóng)田、林果提供的食物資源對其具有較強吸引力，由于野豬繁殖能力較強，目前沒有天敵，預(yù)期種群數(shù)量將逐步增加。野豬在玉渡山區(qū)域的有效拍攝位點較少，一方面是紅外相機設(shè)置的時間較短，拍攝機會低，另一方面也顯示該區(qū)域的食物資源偏少，限制了野豬繁殖。在北方限制野豬生存的環(huán)境因子主要是嚴(yán)寒冬季食物匱乏(龍章巍等，2017)，而野豬的越冬食物主要是蒙古櫟Quercusmongolica種子，因此，維護蒙古櫟免遭病蟲害侵襲，促進結(jié)籽，將提高越冬野豬個體的成活率。

果子貍的分布區(qū)域雖然廣，但有效拍攝位點少，是否存在與其他物種的競爭或者干擾，有必要進行深入調(diào)查。貉作為處于較高營養(yǎng)級的捕食動物，RAI較低，種群數(shù)量較少，食物資源是限制個體生存的主要因素(王培潮等，1977)，但由于作為其主要獵物來源的鼠類在生態(tài)系統(tǒng)中具有雙重作用，不能貿(mào)然促進其增加，保持捕食者-獵物動態(tài)的自然平衡是維護保護區(qū)生態(tài)系統(tǒng)長期穩(wěn)定的主要方面。

豬獾與狗獾的食物構(gòu)成相對較雜，大量取食無脊椎動物和植物果實(鄭生武等，1988；樊龍鎖，劉煥金，1996；Kauhalaetal.，1998)，改善棲息地食物供應(yīng)的措施以維護各類結(jié)果實樹木的生長為主，控制病蟲害發(fā)生，并依據(jù)實際情況，在實驗區(qū)種植或撫育結(jié)果實植物，如山楂Crataeguspinnatifida、蒙古櫟、山杏Ameniacasibirica等。同時，加強棲息地巡護，杜絕人為獵捕獾的行為。

豹貓的RAI較高，顯示出種群數(shù)量占有一定優(yōu)勢，也表示豹貓的活動程度高于其他物種。豹貓以鼠類、地面活動鳥類為主要食物來源(范雅倩等，2020)，鼠類本身具有較高的種群增長能力，繁殖期后數(shù)量較多，鳥類獵物中有一部分是季節(jié)性集群遷徙種類，如各種鶇類Turdusspp.(劉芳等，2012)，食物資源呈現(xiàn)季節(jié)增長，為豹貓?zhí)峁┝顺渥闶澄飦碓础?/p>

2022年北京冬季奧運會延慶賽區(qū)規(guī)劃建設(shè)始于2017年，由于保護區(qū)毗鄰延慶賽區(qū)，人類活動急劇增多，道路運輸、施工建設(shè)等對區(qū)內(nèi)野生動物的種群數(shù)量和行為節(jié)律都產(chǎn)生了影響。與2013年監(jiān)測數(shù)據(jù)的日活動節(jié)律疊加分析表明，活動能力較強的中型哺乳動物(豹貓、狗獾、野豬、豬獾)日間活動增多，夜間活動減少，考慮賽區(qū)的規(guī)劃建設(shè)多在日間進行，野生動物的躲避遷移行為增多；果子貍種群數(shù)量較少，活動空間大，適應(yīng)能力強，規(guī)劃建設(shè)對其影響較小；嚙齒類動物(北花松鼠、巖松鼠)種群數(shù)量較多，性情機警，且多在日間活動，規(guī)劃建設(shè)對其行為節(jié)律影響較大。隨著延慶賽區(qū)規(guī)劃建設(shè)進入收尾階段，野生動物的活動節(jié)律將會如何變化，應(yīng)開展長期監(jiān)測，及時了解野生動物種群動態(tài)，有利于制定新的保護措施，減小規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)生的不利影響。

估算動物種群數(shù)量及活動節(jié)律分析是紅外相機技術(shù)應(yīng)用中的重點(李晟等，2014；Burtonetal.，2015)。本研究利用紅外相機拍攝照片的RAI為指標(biāo)，對重新劃定保護區(qū)范圍主要哺乳動物進行種群數(shù)量評估，通過與2013年調(diào)查數(shù)據(jù)的日活動節(jié)律比較，初步了解在規(guī)劃建設(shè)冬季奧運會場地之后，現(xiàn)有野生動物的分布、數(shù)量本底和日活動節(jié)律，為后續(xù)監(jiān)測場地施工產(chǎn)生的影響提供了借鑒。盡管利用存在一定不足，忽略了大多數(shù)動物的家域范圍及一些動物的集群行為與躲避行為，且大部分動物的運動并不是隨機的(李治霖等，2014；李欣海等，2016)，但如果后續(xù)調(diào)查依然保持使用相同的紅外相機布設(shè)原則和估計方法，就能夠消減這些差異，開展種群數(shù)量動態(tài)長期監(jiān)測。同時，與非損傷分子鑒定途徑相結(jié)合，獲得種群性比、親緣關(guān)系等基礎(chǔ)資料，全面評估野生動物種群發(fā)展趨勢。