2. 环境保护部自然生态保护司, 北京 100035
2. Department of Nature and Ecology Conservation, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100035, China
生物多样性是人类赖以生存和可持续发展的重要基础。人类活动已经影响到地球上其他生物类群的生存, 这不仅意味着地球生物资源的消失、生物链的紊乱, 甚至还可以破坏整个生态系统的动态平衡。自20世纪80年代以来, 国际社会开始意识到保护生物多样性的重要性和迫切性[1]。我国是世界上最早加入《生物多样性公约》的国家之一[2]。保护生物多样性, 成为世界各国共同关注的全球性环境议题。
生物多样性观测是在一定区域内对生物多样性的定期测量, 对于掌握生物多样性动态变化趋势、识别致危因素具有重要意义[3-4]。20世纪以来, 生态系统的观测经历了站点到网络化的质变[5-6]。早在1997年, 全球碳通量网首次实现生态领域观测网络化, 将各个站点数据整合为全球化观测网络[7]。近年来, 英国、德国、美国、加拿大、澳大利亚、新西兰、日本等制定了生物多样性观测的指标、方法和相关技术标准, 实施了一系列生物多样性观测计划[8]。美国地质调查局于2000年首次开展国家级两栖动物研究观测计划(Amphibian Research and Monitoring Initiative, ARMI), 旨在了解两栖动物种群动态和影响两栖动物多样性的威胁因素, 为科学保护和管理提供指导和建议。2007年英国两栖爬行动物保护基金会组织开展两栖爬行动物观测计划(National Amphibian and Reptile Recording Scheme, NARRS)。2012年MCDIARMID等[9]出版了两栖爬行动物多样性的观测标准, 有力推动了全球范围内两栖爬行观测工作。
我国政府也高度重视生物多样性观测工作。2010年9月, 经国务院常务会议审议通过的《中国生物多样性保护战略与行动计划(2011—2030年)》规定了我国生物多样性观测与预警体系建设的目标与任务。2015年, 国务院批准了《生物多样性保护重大工程实施方案(2015—2020年)》, 其中全国生物多样性观测网络建设是重大工程的7项任务之一。为了实现联合国2020年全球生物多样性目标, 自2011年起, 环璋保护部南京环境科学研究所联合中国科学院等相关科研院所、高等院校和保护区管理机构逐步构建了全国生物多样性网络(China Biodiversity Observation Network, 简称China BON), 开展哺乳类、鸟类、两栖类、蝴蝶4个类群的观测工作, 从动物种类、丰度和生境状况等方面对全国生物多样性开展长期观测。
两栖动物作为脊椎动物中由水生向陆生过渡的类群, 在脊椎动物演化过程中占有重要地位。水陆兼栖的生活史周期使其成为对水体和陆地均可进行生物多样性观测的指示类群。中国两栖动物共408种, 其中特有物种272种, 占总种数的66.7%, 是生物多样性的重要组成部分[10]。但由于近年来人类过度开发自然资源、两栖动物栖息地破坏、环境受污染加剧以及气候变化等多种原因, 两栖动物多样性受到严重威胁。根据环境保护部和中国科学院联合发布的《中国生物多样性红色名录——脊椎动物卷》(2015年)评估结果, 中国两栖动物灭绝1种, 区域灭绝1种; 受威胁物种有176种(包括极度濒危13种、濒危46种和易危117种), 占两栖动物总数的43.1%, 在中国脊椎动物类群中, 两栖动物受威胁程度最高, 远高于全球两栖动物受威胁的平均水平[11]。我国两栖动物的评估尚缺乏长期的种群动态和致危因素等信息, 因此对两栖动物开展长期观测和研究十分必要[12]。
1 观测方法观测网络的观测目标是掌握观测样区内两栖动物种类与种群的动态变化, 在此基础上分析全国两栖动物面临的威胁因素, 评价保护成效, 提出适应性管理对策。观测对象为所有两栖动物(本地种、外来种)及生境类型、受干扰状况、水体pH值及空气温湿度等环境指标。此前国内外提出了很多两栖动物多样性观测方法[13-14]。该观测网络采用HJ 710.6—2014《生物多样性观测技术导则两栖动物》制定的标准化方法开展两栖动物观测[15]。主要方法包括样线法、样方法、围栏陷阱法和人工庇护所法。
1.1 样线法样线法是目前两栖动物观测中最为常用的方法。在选定的典型性代表区域(样区)设置3~10个有代表性的样地, 通过预调查在样地里设样线。每个样地设置1条或多条样线。每个样区至少设置10条样线。样线尽量涵盖不同的生境和海拔; 样区内如有保护区则在保护区内外均设置样线。样地之间至少间隔500 m, 样线之间距离根据样地情况确定。山区样线长度为100~200 m, 平原为500~1 000 m; 宽2 m(水陆交汇处各1 m宽)。如果山区达不到100 m的最低长度, 则应增加样线条数。根据两栖动物的繁殖特点, 每年开展3次观测, 少数高纬度和高海拔地区为2次, 但在全国范围内有1次观测时间统一(6月中下旬)。相邻2次观测至少间隔1个月。每次观测周期为6~10 d, 在气候相似条件前提下进行3次重复(晚上开展, 不同天)。每天的观测时间为天黑后半小时至次日凌晨1点之前。每个观测样区的观测时间一旦确定，则应当保持每年固定, 遇到恶劣天气时可适当顺延。观测时行进速度约为1 km·h-1, 记录物种和个体数量, 由2~3人同时完成。
1.2 样方法样方法是一种在整个样方内进行物种计数的方法。一般在特定的样方面积内调查记录该样方内所有物种数量, 样方大小和数量根据实地情况而定。该方法主要针对新疆北鲵(Ranodon sibiricus)和镇海棘螈(Echinotriton chinhaiensis)等行进速度缓慢且在水中底栖的物种。
1.3 围栏陷阱法围栏陷阱法一般作为两栖动物观测的辅助方法, 可以直接获得有关两栖动物的活体标本, 为后续的行为观察和形态指标的测量提供便利[16]。每个样区设置5个陷阱, 每年开展3~4次观测。围栏陷阱的具体设置是在地形较平坦的区域用支撑物将塑料蓬布或铁皮支撑起来形成围栏, 围栏高度一般设置为35~50 cm, 并且埋入土中约20 cm深以防恶劣天气围栏倒下。围栏可以线型也可以交叉样设置。在围栏两侧垂直挖洞状陷阱, 并将塑料桶或金属容器埋于陷阱内, 使容器口沿与地面平齐, 陷阱边缘必须贴紧围栏, 以防两栖动物绕过陷阱影响捕获率。此外, 容器内可放置少量掩体如碎瓦片或碎石堆, 从而使落入其中的动物有藏身之所。次日早晨检查陷阱, 获得两栖动物样本。该方法不适用于雨蛙科和树蛙科等趾端有吸盘的物种。
1.4 人工庇护所法人工庇护所法适用于树栖蛙类的观测。一般使用竹筒或PVC筒绑在10 m×10 m样方内随机选择的25棵树干上, 每棵树干上捆绑4个竹筒或PVC筒, 其中2个距离底面高度约70 cm, 另2个距离底面150 cm。筒长15~20 cm, 筒内须盛有约5~10 cm深的水, 便于树栖蛙类藏匿其中。设置好人工庇护所后每隔3 d检查1次庇护所内有无蛙类。
2 观测网络建设进展及空间分布全国两栖动物观测样区分布见图 1。
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图 1 全国两栖动物观测样区分布 Figure 1 Distribution of the sample regions for amphibian monitoring in China |
截至2016年, 共有51家高校、科研院所和保护区管理机构参与两栖动物多样性观测; 共在全国31个省、市、自治区(港、澳、台除外)设立115个样区。在观测样区内, 共设置样线1 385条、围栏陷阱166个、样方118个和人工庇护所37个, 初步形成了全国两栖动物多样性观测网络(China BON-Amphibians)(表 1)。由于南方地区主要属于亚热带季风气候区, 北回归线以南的小部分地区为热带季风气候区, 降雨量相对较大, 气候湿润，适宜两栖动物生存, 所以大部分样区主要设置在秦岭—淮河以南(图 1), 部分高海拔、荒漠地区的样线数较少。115个样区涵盖了90个各级自然保护区。
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表 1 两栖动物观测样区布设情况 Table 1 Layout of the sample regions for amphibians monitoring |
2011—2016年, 随着观测样区数量的逐年增加(表 1), 观测到的两栖动物物种数和个体数逐年增加(图 2)。
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图 2 2011—2016年观测到的两栖动物物种数及个体数变化 Figure 2 Variation of number of amphibian species and number of amphibian individuals observed during the period from 2011 to 2016 |
截至2016年, 共观测到两栖动物3目13科243种, 占中国两栖动物总种数的59.6%(表 2)。由表 3可知，观测到的两栖动物涵盖中国两栖纲的所有3个目〔蚓螈目(Gymnophiona)、有尾目(Caudata)和无尾目(Anura)〕, 涵盖13个科〔鱼螈科(Ichthyophiidae)、小鲵科(Hynobiidae)、蝾螈科(Salamandridae)、隐鳃鲵科(Cryptobranchidae)、铃蟾科(Bombinatoridae)、角蟾科(Megophryidae)、蟾蜍科(Bufonidae)、雨蛙科(Hylidae)、蛙科(Ranidae)、叉舌蛙科(Dicroglossidae)、浮蛙科(Occidozygidae)树蛙科(Rhacophoridae)和姬蛙科(Microhylidae)〕。
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表 2 2011—2016年观测到的两栖动物统计结果 Table 2 Amphibians recorded by the observation network |
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表 3 按目科统计的两栖动物观测结果 Table 3 Amphibians recorded by order, family and species |
参照《中国生物多样性红色名录——脊椎动物卷》(2015年)统计[11], 2016年观测到极危(CR)物种7个(新疆北鲵、辽宁爪鲵、镇海棘螈等)、濒危(EN)物种17个、易危(VU)物种71个。极危物种(CR)、涉危物种(EN)和易危物种(VU)分别占2.88%、7.00%和29.22%，近危物种(NT)和无危物种(LC)分别占20.58%和31.69%，数据缺乏(DD)和未予评估(NE)分别占1.23%。
3.2 两栖动物面临的威胁 3.2.1 生境破坏观测中发现, 部分区域两栖动物的生境遭到不同程度破坏。例如, 辽宁岫岩县三家子镇华山村有1处泉水涌出点, 下游形成大片苔藓湿地, 原来是辽宁爪鲵(极危物种)、东北林蛙(Rana dybowskii)的栖息地。2015年由于开矿爆破采石、水源被改道, 导致苔藓大批死亡、两栖动物的栖息地被完全摧毁(图 3)。又如, 原髭蟾(Leptobrachium promustache)是中国特有种, 2013年在云南大围山景区仅发现1处产卵地。但由于景区开发, 次年将原本是原髭蟾的产卵场所修成了硬化水渠(图 4), 严重干扰原髭蟾的繁殖生活。
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图 3 辽宁岫岩样区生境破坏情况 Figure 3 Habitat destruction in the Xiuyan sample region, Liaoning Province |
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图 4 云南大围山样区生境破坏情况 Figure 4 Habitat destruction in the Daweishan Mountain sample region, Yunnan Province |
由于很多两栖动物具有一定的使用价值和药用价值, 非法捕捉两栖动物的行为屡见不鲜, 有观测单位在观测期间至少3次发现不明身份的人员在夜间带着专业工具在保护区内非法捕捉两栖动物。某些集市有大量野生动物的售卖, 其中包括大鲵(Andrias davidianus)和虎纹蛙(Hoplobatrachus chinensis)等国家Ⅱ级保护两栖动物。如广西十万大山存在严重的偷猎现象, 经常见到当地群众拿电鱼机到溪沟内电鱼和两栖动物，更有甚者在溪沟内下药或石灰粉, 直接对两栖动物成体、幼体和蝌蚪造成致命伤害。
3.2.3 环境污染海南尖峰岭两栖动物丰富, 但由于缺乏有效的管理, 每逢周末或节假日都会有大量游客涌入, 旅游活动结束后现场留下较多的垃圾, 尤其在部分样线附近经常可见啤酒瓶、快餐盒和烧烤残留垃圾等。这些生活垃圾的存在严重威胁水域内两栖动物的生存。在观测期间还发现当地农民超量施用杀虫剂和除草剂, 农药的施用及丢弃的大量农药瓶与包装袋污染了附近的水体和土壤, 对两栖动物的生存和繁殖产生严重的影响。
4 讨论 4.1 优化全国两栖动物保护体系提高生物多样性保护水平是生物多样性观测的最终目的, 为建设美丽中国, 我们有责任和义务在可持续发展战略指导方针下推动生物多样性保护事业的发展。两栖动物是脊椎动物中对环境变化最敏感的动物类群[17]。生物多样性的降低很大程度是由于人类对自然资源的过度开发利用, 因此合理规划保护地建设是加强生物多样性保护的重要举措[18]。目前国内大部分公众对生物多样性重要意义缺乏足够的认识, 因此有必要对广大公众开展生态环境保护和生物多样性宣传教育活动, 严格执行相关法律法规, 从根本上杜绝乱捕乱杀野生动物的违法行为, 共建人与动物和谐共处的自然环境。
4.2 全国两栖动物观测网络的不足与建议截至2016年, 全国范围的两栖动物多样性观测网络已初具规模。目前而言, 该网络的主要做法是项目承担单位开展观测并提供数据, 环境保护部南京环境科学研究所进行数据汇总和分析。但由于开展观测的时间较短, 数据库和数学分析方法尚在建设之中, 目前尚不具备对数据的深度挖掘能力。因此数据分析工作需要一个具备跨专业知识和解读不同类型数据能力的团队[19]。多源数据的整合和各专业之间的合作交流已在生态观测领域不断深化[20]。观测网络的建立和数据的标准化整合分析是解决全球性问题的必然趋势。数据分析技术要跟上大数据时代的步伐, 亟待解决多源数据的整合分析等重要技术瓶颈[21]。
以往的研究工作多聚焦于两栖动物的物种组成和空间分布, 而有关两栖动物多样性在时间尺度上连续动态变化的研究相对较少[22]。全国两栖动物多样性观测网络建立的时间不长, 很多样区观测数据的时间尺度较短, 因此亟须以现有观测网络为基础开展长期、定点观测, 用十年甚至几十年的动态变化数据阐明生物多样性与环境变化的关系, 为解决全球生物多样性丧失等生态环境问题提供切实的数据支持。全国两栖动物多样性观测网络不仅能揭示两栖动物多样性的年际变化, 还可对数据进行分层归类, 分析不同生态系统中两栖动物多样性的动态变化。例如可把样线划分为不同生态系统类型, 定义人为干扰强度等关键信息, 因为不同的生态系统或人为干扰强度下的生物多样性动态变化模式具有差异性[23]。
生物多样性丧失不仅是局部区域的生态问题, 而是全球范围内的生态问题。我国两栖动物观测工作起步相对国外较晚, 很有必要借鉴和学习国外两栖动物的观测方案[24], 进一步完善现有观测网络。另外, 生物多样性观测是一个长期的数据积累过程, 需要各单位和各民间团队共同合作, 以保护生物多样性为宗旨构建全国范围的观测网络, 推动生物多样性保护向更高阶段迈进。
致谢：中国科学院成都生物研究所、中国科学院动物研究所、山西大学、达赉湖国家级自然保护区、内蒙古贺兰山国家级自然保护区管理局、内蒙古师范大学、沈阳师范大学、哈尔滨师范大学、南京师范大学、丽水学院、浙江省森林资源监测中心、浙江自然博物馆、中国计量学院、安徽大学、黄山学院、福建戴云山国家级自然保护区、福建师范大学、江西武夷山国家级自然保护区管理局、山东理工大学、山东药品食品职业学院、国有济源市黄楝树林场、河南师范大学、河南小秦岭国家级自然保护区管理局、南阳师范学院、信阳学院、华中师范大学、湖南莽山国家级自然保护区管理局、湖南师范大学、中南林业科技大学、广东省生物资源应用研究所、中山大学、广西猫儿山国家级自然保护区管理局、广西弄岗国家级自然保护区管理局、广西师范大学、广西十万大山国家级自然保护区管理局、广西壮族自治区药用植物园、广西自然博物馆、玉林师范学院、海南热带海洋学院、海南省林业科学研究所、海南师范大学、重庆自然博物馆、梵净山国家级自然保护区管理局、贵州科学院生物研究所、贵州师范大学、六盘水师范学院、茅台学院、黔南民族师范学院、遵义师范学院、红河学院、西南林业大学、玉溪师范学院、云南大围山国家级自然保护区管护局、云南大学、云南黄连山国家级自然保护区管护局、云南师范大学、中国科学院昆明动物研究所、西藏大学农牧学院、陕西牛背梁国家级自然保护区管理局、陕西师范大学、陕西周至国家级自然保护区管理局、西北师范大学、青海民族大学、青海师范大学、中国科学院西北高原生物研究所、新疆大学和新疆师范大学等单位参与观测工作，各单位观测人员辛勤工作, 发扬了不怕苦、不怕累、一丝不苟的敬业精神, 一并向他们表示感谢。| [1] |
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