梅花鹿野化行為研究中最佳行為采樣的時間間隔

關鍵詞：梅花鹿行為；瞬時掃描取樣法；最佳采樣間隔；野化訓練

梅花鹿（Cervus nippon）屬于哺乳綱（Mammalia）鯨偶蹄目（Cetartiodactyla），是一種中小型鹿類，同時也是國家一級重點保護野生動物，被列為瀕危（E）等級［1］。它曾在中國境內廣泛分布6個亞種，主要包括東北亞種（C. n. hortulorum）、山西亞種（C. n. grassia?nus）、華東亞種（C. n. kopschi）、華北亞種（C. n. man?darinus）、四川亞種（C. n. sichuanicus）和臺灣亞種（C. n. taiouanus）［2?3］。由于人為捕殺及棲息地環境破碎化，梅花鹿的部分野外種群已經滅絕，目前中國只有東北亞種、四川亞種和華東亞種這3個亞種的野生梅花鹿存活于野外［3-4］。梅花鹿是溫帶的重要有蹄類動物，亦是被東北虎（Panthera tigris altaica）捕食的重要獵物［5］。黑龍江太平溝國家級自然保護區是東北虎來往中國與俄羅斯的跨境廊道，但當地梅花鹿野外種群在20 世紀80 年代已經滅絕。自2021年開始黑龍江太平溝國家級自然保護區開始進行多批次的梅花鹿重引入，期望利用重引入方法促進當地梅花鹿野外種群快速恢復。當前梅花鹿在野化放歸過程中的有關行為研究主要包括圈養梅花鹿初夏晝間行為節律［6］，在春季散放狀態下，不同性別梅花鹿在不同天氣情況下的行為時間分配［7］，以及圈養與半散放梅花鹿行為節律的差異［8］等。在研究梅花鹿行為時，多數研究者都利用瞬時掃描取樣法（instantaneous scanning sampling method）收集行為數據［7?8］。

瞬時掃描取樣法是研究者在預先確定好的時間點對目標動物個體快速地掃描一遍，記錄動物行為模式的一種方法［9?10］。在行為研究中，這種方法被廣泛地用于記錄動物的行為模式等［11?12］，如采用瞬時掃描取樣法對發情期間揚子鱷（Alligator sinensis）行為進行采樣，分析其晝間的行為時間分配及活動節律［13］；在青海省都蘭縣溝里鄉，利用該方法對幼齡藏狐（Vulpes ferrilata）進行行為取樣，進而研究其行為節律［14］；在普氏野馬（Equus przewalskii）行為節律及影響因子的研究中，同樣采用的是瞬時掃描取樣法進行行為取樣［15］；還有巖羊（Pseudois nayaur）［16?17］、蒙原羚（Procapra gutturosa）［18］、大斑啄木鳥（Dendro?copos major）［19］、亞成體大熊貓（Ailuropoda melano?leuca）［20］、環尾狐猴（Lemur catta）［21］和雪豹（Pantherauncia）［22］等動物行為的研究中都用到了瞬時掃描取樣法。

為保證瞬時掃描取樣法數據的準確性，掃描時間間隔顯得尤為重要，在上述對于不同動物的行為研究中，采用瞬時掃描法都提到了取樣間隔，但大多數掃描間隔均是人為主觀設定，沒有對掃描間隔的科學性進行探討，有關掃描間隔的研究對象主要是飼養動物，如羊［23］、牛［24］。當下在對野化放歸的不同階段的動物行為研究中，使用瞬時掃描取樣法時如何確認最佳取樣間隔往往模糊不清。基于此，本研究利用重引入梅花鹿野化訓練期間各階段的監控視頻數據對梅花鹿不同行為發生的最佳取樣間隔進行探究，以處于野化訓練中的梅花鹿為研究對象，分析野化訓練的連續5個時間階段中梅花鹿不同行為類型發生的最佳取樣間隔，為在利用瞬時掃描取樣法進行數據收集時，提供取樣間隔的統計學依據，提高數據收集的科學性。

1 研究區概況

本研究在黑龍江太平溝國家級自然保護區（48°2′48″—48°20′19″ N，130°31′12″—130°50′11″ E）中進行。保護區地處黑龍江省蘿北縣北部，與俄羅斯隔江相望，范圍呈狹長形，屬小興安嶺北坡低山丘陵地帶，最低海拔72. 6 m、最高海拔556. 7 m。保護區位于中溫帶大陸性季風氣候區，四季分明，呈現春季遲秋季早，夏季短冬季長的特點，年平均氣溫1 ℃，年平均降水量550 mm，內部河流縱橫，水資源豐富，主要分布植被類型包括以云杉（Picea asperata）、冷杉（Abies fabri）和紅松（Pinus koraiensis）為主的針葉林，以紅松、黃檗（Phellodendron amurense）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）和胡桃楸（Juglans mandsh?urica）為主的針闊葉混交林，以白樺（Betula platy?phylla）、山楊（Populus davidiana）和蒙古櫟（Quercusmongolica）為主的闊葉林和部分沼澤、濕地、草塘。保護區內分布有319種脊椎動物，其中國家一級重點保護野生動物和國家二級重點保護野生動物共40種，包括紫貂（Martes zibellina）、猞猁（Lynx lynx）、馬鹿（Cervus elaphus）和駝鹿（Alces alces）等［25］。

2 研究方法

2. 1 研究對象

對保護區內重引入梅花鹿（3 ，13♀）進行野化訓練的同時對其行為進行瞬時掃描取樣，行為取樣時間為2022年8—10月。在重引入梅花鹿到達保護區之前，利用DNA檢測，確保所有梅花鹿均為純種東北梅花鹿，布氏桿菌病和口蹄疫A型及O型檢測均為陰性。野化訓練包括疫病隔離和野化訓練2個時期，其變化特點是空間變大和精飼料逐漸減少。疫病隔離期共14 d，在籠舍區和運動場進行；野化訓練共56 d，在野化訓練區（圖1）進行，每14 d作為一個階段，共5個階段，每階段進行相應的飼喂，所有階段飼喂的精飼料各成分比例均為玉米、麥麩、豆粕和預混飼料，比例為3∶1∶1∶0. 2，飼喂技術指標見表1。

2. 2 行為定義

記錄行為時依據麋鹿（Elaphurus davidianus）、四川梅花鹿等鹿科（Cervidae）已有的行為譜行為，將記錄的行為分為休息、攝食、反芻、運動、警戒、站立、社會、排遺和其他九大類，具體行為定義［26?29］見表2。

2. 3 數據采集與統計分析

疫病隔離期有3個攝像頭可記錄每天24 h的視頻錄像，野化訓練期有18個攝像頭，攝像頭在野化訓練基地的分布如圖1所示。在空間變化和食物變化的5個階段內各挑選4 d對梅花鹿的行為進行記錄，所挑選的日期至少與空間和食物變化的日期間隔2 d以上，同時將人為干擾較多的日期排除在外。疫病隔離期取樣192 h，野化訓練期取樣5 040 h。行為記錄從每天00：00開始，到23：59結束，采用瞬時掃描取樣法每隔5 min掃描一次，記錄觀察到的所有梅花鹿行為的頻次。由于需要對不同階段梅花鹿的行為進行全天采集，視頻圖像質量和數據量較大，因此采用瞬時掃描取樣法收集數據，選擇5 min采樣間隔作為比較標準。為了得到不同采樣間隔下各行為在一天中的持續時間，從5 min采樣間隔中提取出10、15、20、30、60 min共5種采樣間隔的行為數據，分別計算行為持續時間。

計算5個野化訓練階段各行為某一采樣間隔下在本野化訓練階段所有采樣日期中的平均持續時間，排除離平均值大于等于3個標準差的采樣日，因為本研究認為這些異常值的行為不代表更廣泛的梅花鹿群體。利用IBM SPSS Statistics 25. 0 分別對5個野化訓練階段的某一行為平均持續時間數據進行線性回歸分析，將各階段5 min采樣間隔得到的平均行為持續時間與其他采樣間隔（10、15、20、30、60 min）的平均持續時間進行兩兩比較，計算決定系數（R2）均值。R2可以衡量回歸模型的擬合優度，越接近1說明線性回歸模型擬合效果越好。如果滿足R2 ≥ 0. 9、截距與0 無顯著差異（P gt; 0. 05）、斜率與1無顯著差異（P gt; 0. 05）3個標準，則認為該抽樣間隔下的行為持續時間與5 min采樣間隔下的行為持續時間結果一致［23，30?31］。

3 結果

通過行為數據的統計與整理，計算出每天每種行為持續時間的均值及其標準差（表3）。在觀察過程中，排遺行為發生較少，分析時將其納入到其他行為中。表中樣本數量是指統計各類行為的天數，各類行為持續時間均值是該行為在統計天數內持續時間的均值。

通過線性回歸，與5 min采樣間隔相比，10 min和15 min采樣間隔的休息、反芻和攝食的R2都大于0. 9，截距都與0無顯著差異，斜率都與1無顯著差異，符合所有判定條件，且休息行為和攝食行為在10 min時間間隔下更加準確，反芻行為在15 min時間間隔下更加準確。社會行為和其他行為在10 min的采樣間隔下R2 均大于0. 9，截距都與0 無顯著差異，斜率都與1無顯著差異，滿足3個判定標準。警戒行為和站立行為在間隔15 min時滿足所有標準，即R2 大于0. 9，截距與0無顯著差異，斜率與1無顯著差異，而運動行為無論何種間隔R2都小于0. 9，不滿足R2標準（表4）。

4 討論

本研究的目的是利用線性回歸分析，對梅花鹿不同采樣間隔的行為持續時間與5 min采樣間隔的行為持續時間進行比較，依據R2 ≥ 0. 9、截距與0無顯著差異（P gt; 0. 05）、斜率與1 無顯著差異（P gt;0. 05）3個標準，表明每種行為持續時間的準確性與偏差，確定每種行為最佳的瞬時掃描采樣間隔。

休息、反芻和攝食這3 類行為在采樣間隔為10 min和15 min時符合全部判定條件，且休息行為和攝食行為在10 min時間間隔下更加準確，反芻行為在15 min時間間隔下更加準確，社會、其他兩類行為僅在10 min采樣間隔時符合全部標準，警戒行為和站立行為在15 min采樣間隔下符合全部標準，除了運動行為，上述7類行為在不同間隔掃描中至少有一個測試區間符合所有標準，這可能是這7種行為組成了梅花鹿日常行為的主要部分，其累積持續時間在梅花鹿的每日活動中占據較大比例，符合瞬時掃描的特征［32］，同時這7種行為符合的掃描間隔是10 min或15 min，這與養殖狐貍在短期觀察得到的最佳采樣間隔［33］一致。本研究可以準確客觀地反映出梅花鹿在野化過程中行為的特征以及最佳的采樣間隔。

運動行為，無論是何種采樣間隔與5 min采樣間隔進行對比，其決定系數（R2）都不符合標準，都小于0. 9。如果瞬時掃描取樣法采樣間隔的長度大于執行行為的時間長度，那么在采樣時間內估算行為的準確性將會大大降低［34］，因此，對于運動行為應該采取更小的采樣間隔，來提高行為的準確性，因為本研究最小的取樣間隔是5 min，所以用5 min取樣間隔收集運動行為的數據將更加準確，這與大多數梅花鹿行為研究中使用的采樣間隔［7，35?37］一致。

綜上所述，在梅花鹿野化訓練期間研究休息、攝食、社會和其他行為時最佳采樣間隔為10 min，研究運動行為時5 min為最佳采樣間隔，反芻行為、警戒和站立行為的最佳采樣間隔為15 min。建議研究者根據研究對象的行為類別選擇最佳的采樣間隔，利用最佳采樣間隔收集行為數據，既可以節省時間，又可以確保數據的科學性。