肖敬禹, 何中聲*, 劉金福, 黃曉磊, 陳世品, 張惠光, 林 抒
(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院, 福建 福州350002; 2.福建農(nóng)林大學(xué)海峽自然保護(hù)區(qū)研究中心,福建福州350002; 3.生態(tài)與資源統(tǒng)計(jì)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 福建 福州350002;4.福建農(nóng)林大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 福建 福州350002; 5.武夷山國(guó)家公園科研監(jiān)測(cè)中心,福建 武夷山354300; 6.福建省林業(yè)局, 福建 福州350003)
武夷山位于福建省與江西省交界處,長(zhǎng)約530 km,呈東北-西南走向,地勢(shì)自東北至西南遞減,最高峰黃崗山海拔2 160 m(陳昌篤,1999;耿寶榮等,2020)。 武夷山地處亞熱帶中部季風(fēng)濕潤(rùn)區(qū)(葉文等,2007),年平均氣溫13.2~14.8 ℃,年平均降水量1 813 ~3 544 mm(矯恒盛等,2009),主要生態(tài)系統(tǒng)類型為中亞熱帶中山山地森林生態(tài)系統(tǒng)。 隨海拔升高,土壤類型具有明顯的垂直梯度格局,包括山地黃紅壤、山地黃壤、暗黃棕壤、山地草甸土等(葉文等,2007)。 武夷山自然保護(hù)區(qū)是我國(guó)東南大陸目前保存最為完整、最大的中亞熱帶森林生態(tài)系統(tǒng),因其獨(dú)特的自然環(huán)境和生境類型,為森林物種提供了良好的棲息環(huán)境和繁殖場(chǎng)所(王同亮等,2015),具有“綠色翡翠”、“世界模式標(biāo)本產(chǎn)地”的美譽(yù),在生物多樣性保護(hù)方面具有重要意義(何建源等,2003;林盛,2007)。 保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的年價(jià)值約23.3 億元,用作動(dòng)物棲息地的存量?jī)r(jià)值達(dá)到1 820 億元(李榮祿,2013)。 目前,武夷山是我國(guó)唯一一個(gè)世界人與生物圈保護(hù)區(qū),也是世界自然和文化雙遺產(chǎn)保護(hù)地(王偉等,2019),其生物多樣性受國(guó)內(nèi)外一致肯定和高度評(píng)價(jià),是全球生物多樣性保護(hù)的關(guān)鍵地區(qū)。 自2016 年6 月武夷山開展國(guó)家公園試點(diǎn)實(shí)施方案以來(lái),武夷山實(shí)施生態(tài)修復(fù)及保護(hù)、人與自然和諧發(fā)展模式探索、生態(tài)管理體系、推進(jìn)社會(huì)參與等方面工作,旨在完善武夷山國(guó)家公園體制建設(shè),迎接國(guó)家公園正式運(yùn)行(何思源等,2021)。 因此,打造武夷山國(guó)家公園建設(shè)的“武夷山樣本”,構(gòu)建良好的生態(tài)環(huán)境,保護(hù)生物多樣性,是未來(lái)研究熱點(diǎn)話題(楊青等,2020;李博炎,2021)。
從時(shí)間序列來(lái)看,武夷山生物多樣性研究分六個(gè)階段(表1),分別是萌芽階段、起步階段、發(fā)展階段、起飛階段、穩(wěn)固階段和騰飛階段。 (1)萌芽階段。 1949 年以前,最早由英國(guó)園藝學(xué)者Robert Fortune 采集植物制作標(biāo)本,并由法國(guó)傳教士Armand David 開展大規(guī)模標(biāo)本采集工作,并隨后涌入眾多外國(guó)學(xué)者展開物種調(diào)查,是動(dòng)物多樣性研究的關(guān)鍵地區(qū)(羅桂環(huán),2002)。抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,鄭作新等開始在武夷山采集標(biāo)本;1945 年,抗戰(zhàn)勝利,何景、周貞英和劉團(tuán)舉等植物學(xué)家多次來(lái)到武夷山采集標(biāo)本(福建科學(xué)技術(shù)委員會(huì),1993)。 (2) 起步階段。1949—1978 年,國(guó)內(nèi)武夷山研究開始起步,以陳邦杰先生為代表開展了大量植物調(diào)查和標(biāo)本采集工作,此后中國(guó)科學(xué)院植物所、動(dòng)物所也進(jìn)行大量標(biāo)本采集和區(qū)系研究(李玥仁等,2010)。 (3)發(fā)展階段。 1978 年,趙修復(fù)教授向福建省領(lǐng)導(dǎo)寫了《關(guān)于建立大竹嵐和掛墩自然保護(hù)區(qū)的意見(jiàn)》,并得到鄧小平同志的重要批示(趙修復(fù),1999;黃曉磊,2018)。 1979 年,國(guó)務(wù)院將武夷山自然保護(hù)區(qū)列為國(guó)家重點(diǎn)自然保護(hù)區(qū),武夷山生物多樣性工作進(jìn)入正軌。 (4)起飛階段。 1989 年,福建省科學(xué)技術(shù)委員會(huì)邀請(qǐng)眾多科學(xué)考察隊(duì)前往武夷山進(jìn)行考察,包括動(dòng)物、植物、微生物、地理、地質(zhì)、生態(tài)、環(huán)境保護(hù)、氣象、土壤和林業(yè)資源的綜合考察,被稱為“武夷山十年科考”,并設(shè)立《武夷科學(xué)》期刊,重點(diǎn)出版武夷山相關(guān)研究工作(趙修復(fù),1993b;李玥仁等,2010)。 1989—2008 年,福建武夷山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家定位觀測(cè)研究站的建立,“中國(guó)福建武夷山生物多樣性研究信息平臺(tái)”建設(shè)項(xiàng)目的啟動(dòng),促使武夷山生物多樣性研究迅速發(fā)展(李玥仁等,2010)。 (5)穩(wěn)固階段。 2009—2015 年,武夷山研究領(lǐng)域和深度進(jìn)一步拓展(楊青等,2020),尤其是植物多樣性、土壤微生物群落組成及功能多樣性等方面,并利用紅外相機(jī)等技術(shù)代替人工進(jìn)行動(dòng)物監(jiān)測(cè)。 (6)騰飛階段。 2016 至今,隨著進(jìn)入國(guó)家公園試點(diǎn)以來(lái),武夷山大力建設(shè)生態(tài)文明國(guó)家公園(耿國(guó)彪,2020),預(yù)示武夷山生物多樣性研究將邁入新時(shí)代。
表1 武夷山生物多樣性研究的不同階段Table 1 Stages of biodiversity research in Wuyi Mountains
雖然眾多學(xué)者已對(duì)武夷山生物多樣性開展了研究,但對(duì)其整體發(fā)展?fàn)顩r和研究進(jìn)展缺乏系統(tǒng)性總結(jié),筆者通過(guò)綜述武夷山植物、動(dòng)物和土壤微生物多樣性研究工作,為武夷山生物多樣性研究提供歷史資料和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
苔蘚、蕨類是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,在環(huán)境監(jiān)測(cè)和植物系統(tǒng)演化方面具有重要作用(劉永英等,2006)。 吳淑玉等(2016)發(fā)現(xiàn)江西武夷山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)有苔蘚植物(Bryophyta)71科173 屬286 種,蕨類植物(Pteridophyta)42 科 91 屬 252 種。 林汝強(qiáng)等(2019)對(duì)武夷山南北坡石松類(Lycophyte)和蕨類植物的調(diào)查中,南坡共有石松類和蕨類植物27 科68 屬277 種,北坡共有石松類和蕨類植物28 科71 屬247 種,優(yōu)勢(shì)科均為鳳尾蕨科(Pteridaceae)、金星蕨科(Thelypteridaceae)、 蹄 蓋 蕨 科 (Athyriaceae)、 鱗 毛 蕨 科 (Dryopteridoideae)、 水 龍 骨 科(Polypodiaceae),與葉文等(2007)對(duì)武夷山脈南北坡蕨類提出的優(yōu)勢(shì)種類有所差異。 隨著時(shí)間推移,生境變化或小氣候可能改變植物群落物種組成,而關(guān)于驅(qū)動(dòng)其變化的主要因素難以辨別。 官飛榮(2016)對(duì)武夷山脈苔蘚植物通過(guò)詳細(xì)樣線調(diào)查發(fā)現(xiàn),苔蘚植物79 科245 屬734種,幾乎遍布中國(guó)苔蘚所有科屬,其中新紀(jì)錄2 科18 屬146 種,表明武夷山苔蘚資源豐富。 魏作影等(2020)于江西武夷山自然保護(hù)區(qū)發(fā)現(xiàn)了石松類和蕨類植物新紀(jì)錄6 種,隸屬5 科6 屬,柳杉葉馬尾杉[Phlegmariurus cryptomerianus(Maxim.) Ching ex L. B. Zhang et H. S. Kung]、西藏瓶蕨(原變種)[Crepidomanes schmidianumvar.schmidianum(Zenker ex Taschner.) K. Iwatsuki]、灰背鐵線蕨(Adiantum myriosorumBaker)、骨牌蕨[Lepidogrammitis rostrata(Beddome.)Tagawa]、異鱗鱗毛蕨(Dryopteris heterolaenaC. Christensen)和鋸蕨[Micropolypodium okuboi(Yatabe.) Hayata]。 新物種的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了某些科屬記錄空白,為苔蘚及蕨類區(qū)系劃分提供了參考。 可見(jiàn),關(guān)于武夷山苔蘚、蕨類多樣性的調(diào)查有待于深入分析,特別是全球氣候變化對(duì)其生物多樣性的驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究。
武夷山地處中亞熱帶地區(qū),具有北方溫帶過(guò)渡和南方熱帶延伸的植物種類,并存在大量亞熱帶植物種類(陳昌篤,1999)。 植物調(diào)查萌芽階段,1849 年英國(guó)人Robert Fortune 率先在武夷山采集植物標(biāo)本,法國(guó)人Armand David 等先后在武夷山區(qū)域進(jìn)行考察,采集了10 多萬(wàn)號(hào)生物標(biāo)本,發(fā)現(xiàn)新種數(shù)百種,使得武夷山成為著名的“模式標(biāo)本”產(chǎn)地(羅桂環(huán),2002)。 植物調(diào)查起步階段,主要針對(duì)武夷山基礎(chǔ)資源進(jìn)行調(diào)查,包括發(fā)現(xiàn)珍稀植物和植物區(qū)系研究等。 黃新河(1963)探討了江西武夷山植被垂直分布的規(guī)律和環(huán)境間相互關(guān)系,將江西武夷山分為亞熱帶針葉林、亞熱帶竹林、亞熱帶常綠闊葉林、亞熱帶山地針葉與闊葉樹混交林、亞熱帶山地夏綠矮林和山地高海拔草地。 發(fā)展階段,武夷山生物多樣性研究在基礎(chǔ)資源調(diào)查之上,開展了植物區(qū)系研究及其分布規(guī)律。 張永田(1981)從殼斗科植物分布現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)了武夷山植物區(qū)系是具有豐富、古老等特點(diǎn)的中亞熱帶植物區(qū)系,與華中區(qū)系密切。 黃友儒等(1981)通過(guò)植物采集和樣方調(diào)查分析了武夷山不同植被類型物種組成、區(qū)系分布和垂直分布規(guī)律。 1989 年,武夷山種子植物生物多樣性研究進(jìn)入起飛階段,在植物分布特點(diǎn)及生物多樣性分布規(guī)律等研究基礎(chǔ)上,領(lǐng)域擴(kuò)展到植物資源利用和植物保護(hù)等方面。 武夷山地處兩省交界,受到海拔、光照、濕度、坡向和坡位等因素影響,物種多樣性有所不同,北坡物種豐富度相對(duì)較高,南坡植物區(qū)系較古老,裸子植物豐度略高(程松林等,2011a;方福清,2017)。 鄭成洋等(2004)采用樣方法對(duì)黃崗山植被垂直梯度調(diào)查表明,東南坡30 個(gè)樣方記錄喬木151 種,西北坡13 個(gè)樣方記錄喬木102 種;東南坡常綠闊葉喬木主要優(yōu)勢(shì)種為木荷(Schima superbaGardn. et Champ);西北坡為多脈青岡(Cyclobalanopsis multinervisCheng et T. Hong);東南坡落葉闊葉喬木優(yōu)勢(shì)種為擬赤楊[Alniphyllum fortune(Hemsl.) Makino],西北坡為化香(Platycarya strobilaceaSieb.et Zucc);東南坡針葉優(yōu)勢(shì)種為黃山松(Pinus hwangshanensisW. Y. Hsia),西北坡為鐵杉[Tsuga chinensis(Franch.) E. Pritz]。 西北坡接收光照少,相對(duì)東南坡更加潮濕陰涼,高大喬木耐蔭樹種多,生境更為復(fù)雜,生物多樣性高于東南坡。 物種多樣性在很大程度上決定了群落物種組成和空間分布格局,不同分布格局造成了森林微生境異質(zhì)性,間接影響了群落的物種組成、種間關(guān)系,導(dǎo)致越復(fù)雜的空間格局物種多樣性越高(張明娟,2011;闞彬彬等,2014)。 不同取樣尺度,群落組成數(shù)量和空間配置差異會(huì)使物種多樣性的空間分布格局產(chǎn)生很大變化(李東勝等,2008;Bassetet al,2012)。 Simpson 多樣性指數(shù)、Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)和 Pielou 均勻度指數(shù)均與取樣尺度相關(guān),小尺度較難全面反映整個(gè)區(qū)域物種多樣性(陳婷婷等,2016);當(dāng)取樣面積増加時(shí),Shannon-Wiener 指數(shù)和均勻度指數(shù)増加,1 000 m2時(shí)均勻度指數(shù)趨于平穩(wěn),1 500 m2時(shí)Shannon-Wiener 指數(shù)趨于穩(wěn)定,且取樣面積大于4 500 m2后物種數(shù)量趨于穩(wěn)定(方燕鴻,2005)。 因此,在今后在物種多樣性研究的樣方設(shè)計(jì)中,應(yīng)綜合考慮不同尺度、微環(huán)境異質(zhì)性等對(duì)植物生物多樣性帶來(lái)的空間差異。
近年來(lái),隨著武夷山研究的穩(wěn)步發(fā)展,一些研究者通過(guò)設(shè)置永久樣地調(diào)查和分析武夷山常綠闊葉林物種組成及多樣性特征。 陳曉(2016)通過(guò)在海拔450~470 m 設(shè)置固定樣地,從優(yōu)勢(shì)樹種生態(tài)位角度,表明群落演替中存在激烈的種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。 丁暉等(2015)對(duì)海拔470 ~520 m固定樣地的植物物種進(jìn)行全面調(diào)查發(fā)現(xiàn),少葉黃杞(Engelhardtia fenzeliiMerr)、米櫧[Castanopsis carlesii(Hemsl.) Hay]和南嶺栲(Castanopsis fordiiHance)為主要優(yōu)勢(shì)物種,且大多數(shù)自然種群均服從集群分布而不是隨機(jī)分布,表現(xiàn)出明顯小氣候或小生境集群分布。 陳斌等(2018)對(duì)江西武夷山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)海拔1 800 m 處,6.4 hm2固定樣地的南方鐵杉[Tsuga chinensisvar.tchekiangensis(Flous.) Cheng et L. K. Fu]天然種群進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果表明,樣地內(nèi)木本植物顯著低于我國(guó)亞熱帶闊葉林樣地平均水平,顯著高于溫帶針葉(闊葉混交)林樣地平均水平,可能受該樣地降水量較大且氣候影響較大。 特有種是衡量物種多樣性的重要因素,武夷山常綠闊葉林研究較多,而對(duì)于一些特有樹種研究仍有待完善。 大型固定樣地是開展森林多樣性監(jiān)測(cè)和生態(tài)學(xué)研究的重要平臺(tái)(Condit,1995;Hubbellet al,1986),樣地生境因子是決定其物種組成和生物多樣性的重要因素。 然而,傳統(tǒng)樣地調(diào)查很難反映生態(tài)系統(tǒng)時(shí)空動(dòng)態(tài)規(guī)律。 許新宇等(2021)用13 年對(duì)武夷山永久樣地調(diào)查發(fā)現(xiàn),群落演替過(guò)程中森林主要優(yōu)勢(shì)種由米櫧轉(zhuǎn)變?yōu)樯偃~黃杞,且伴隨少數(shù)新物種出現(xiàn)。 可見(jiàn),長(zhǎng)期固定樣地監(jiān)測(cè)在生物多樣性演替過(guò)程中發(fā)揮重要作用,且可提供大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù),有助于開展武夷山生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能研究。
隨著分子系統(tǒng)學(xué)和生物信息學(xué)的發(fā)展,分子數(shù)據(jù)的應(yīng)用可以為一些難分類的物種提供依據(jù),尤其是在形態(tài)特征相似難以區(qū)分時(shí),通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的基因序列比對(duì)能夠很好地區(qū)分物種間的親緣關(guān)系。 Wanget al(2020)利用分子數(shù)據(jù)系統(tǒng)發(fā)育分析和形態(tài)學(xué)特征,將新種武夷鳳仙花(Impatiens wuyiensisJ. S. Wang, Y. F. Lu & X. F. Jin)與其它鳳仙花屬(ImpatiensRiv. ex L)進(jìn)行區(qū)分,證明了該種是鳳仙花屬的新種,對(duì)武夷山生物多樣性保護(hù)起到一定推動(dòng)作用。
外來(lái)入侵植物加劇區(qū)域生物多樣性喪失,威脅著區(qū)域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 近年來(lái),武夷山旅游業(yè)、茶葉產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展加快了外來(lái)入侵植物傳播。 研究發(fā)現(xiàn),武夷山市現(xiàn)有外來(lái)入侵植物67 種,隸屬27 科56 屬,主要為菊科,也包括被IUCN 列為世界最危險(xiǎn)的100 種外來(lái)入侵物種,如白茅[Imperata cylindrical(L.) Raeusch]、馬纓丹(Lantana camaraLinn)、銀合歡[Leucaena leucocephala(Lam.) de Wit]和鳳眼蓮[Eichhornia crassipes(Mart.) Solms]等(The global invasive species database,2000;李國(guó)平等,2014)。 外來(lái)入侵植物一旦入侵成功,比如加拿大蓬[Conyza canadensis(L.) Cronq]、白茅等,植物自身繁殖速度快,與本土物種爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)、搶奪生態(tài)位空間,從而威脅著武夷山生物多樣性。 因此,武夷山未來(lái)應(yīng)加強(qiáng)外來(lái)入侵物種相關(guān)研究,做好防治工作和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,完善入侵物種管控系統(tǒng),保障武夷山生物多樣性安全。
魚類是脊椎動(dòng)物中種類最多、數(shù)量最大和分布最廣的生物類群,是水生生態(tài)系統(tǒng)重要指示物種(Nogueiraet al,2010;Yanet al,2011),具有重要經(jīng)濟(jì)與社會(huì)價(jià)值。 祝于紅等(2017)對(duì)江西武夷山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、江西馬頭山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和江西贛江源國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的魚類生物多樣性的調(diào)查表明,武夷山共有魚類67 種,隸屬4 目13 科50 屬,主要是鯉形目,且以武夷山魚類物種豐富度最高,表明武夷山對(duì)魚類生物多樣性維持具有重要作用。
昆蟲是世界上物種多樣性最高的生物類群,是許多害蟲雜草的天敵,也是重要生物資源(尤民生,1997),在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要作用(張學(xué)祖,1992)。 1939 年以前,主要是外國(guó)人在掛墩一帶采集昆蟲標(biāo)本,1939 年底,馬俊超先生等在掛墩等地采集昆蟲標(biāo)本;此后在馬俊超先生指導(dǎo)下,趙修復(fù)先生長(zhǎng)期致力于福建省昆蟲分類學(xué)研究(林珪瑞,1993;趙修復(fù),1993a)。徐近勇等(1995)在武夷山歷時(shí)10 年,4 次蝶類專題調(diào)查發(fā)現(xiàn),蝶類特有種和優(yōu)勢(shì)種主要分布在海拔300~850 m 區(qū)域,區(qū)系分布以古北或古北、東洋兩界為主,為武夷山蝶類昆蟲研究奠定了基礎(chǔ)。 早期武夷山昆蟲資料比較分散,為了統(tǒng)一管理,吳焰玉等(1995)建立了昆蟲資源微機(jī)管理系統(tǒng)。 現(xiàn)代先進(jìn)的信息化系統(tǒng)管理為分類工作帶來(lái)極大便利的同時(shí),提升了武夷山昆蟲多樣性科普工作的發(fā)展,也為科研工作者提供資料數(shù)據(jù)庫(kù),從而促進(jìn)昆蟲生物多樣保護(hù)。 吳焰玉等(1995)通過(guò)1 年調(diào)查分析了武夷山跳甲亞科多樣性指數(shù)的季節(jié)與海拔變化;林濤等(2011)分析了大約7 年時(shí)間的武夷山天蛾昆蟲多樣性指標(biāo)的季節(jié)變化規(guī)律;徐新宇等(2014)于江西武夷山對(duì)天蛾總科進(jìn)行了為期4 個(gè)月調(diào)查,分析了武夷山天蛾區(qū)系。 近幾十年來(lái),眾多昆蟲新物種的模式標(biāo)本產(chǎn)地采集自武夷山保護(hù)區(qū),體現(xiàn)了武夷山地區(qū)昆蟲多樣性資源的豐富。但總體來(lái)看,有關(guān)武夷山昆蟲群落多樣性和海拔梯度格局等方面的工作,仍然有待加強(qiáng)。
兩棲爬行動(dòng)物學(xué)的研究主要包括形態(tài)學(xué)、分類學(xué)、生理學(xué)及生物化學(xué)、分類格局及地理區(qū)系、資源調(diào)查和多樣性分析等方面。 武夷山是我國(guó)兩棲動(dòng)物物種密度最高的3 個(gè)區(qū)域之一(Xieet al,2007)。 蔡明章(1981)對(duì)武夷山自然保護(hù)區(qū)兩棲動(dòng)物初步調(diào)查,收集兩棲動(dòng)物標(biāo)本約400 號(hào),共32 種,占福建省已知種的72.7%。 2006 年7 月,陶立奎等(2008)根據(jù)樣帶法于江西武夷山保護(hù)區(qū)海拔500~1 800 m 采集兩棲動(dòng)物標(biāo)本,共發(fā)現(xiàn)兩棲動(dòng)物28 種,隸屬2 目8 科18 屬,并記錄了兩個(gè)新種九龍棘蛙(Quasipaa jiulongensisHuang and Liu)和武夷湍蛙(Amolops wuyiensisLiu and Hu),以蛙科為優(yōu)勢(shì)種,臭蛙屬(Odorrana)和水蛙屬(Hylarana)為優(yōu)勢(shì)屬,且不同海拔優(yōu)勢(shì)種不完全相同,但均有中華蟾蜍(Bufo gargarizansCantor),該研究調(diào)查時(shí)間正值夏季,蛙類活動(dòng)頻繁,而對(duì)于有些兩棲動(dòng)物并不是最活躍的時(shí)間段,研究在時(shí)間、次數(shù)和空間上存在一定局限性。 王同亮等(2015)在江西武夷山自然保護(hù)區(qū)海拔300 ~2 161 m 樣線調(diào)查兩棲動(dòng)物分布,共記錄兩棲動(dòng)物29 種,隸屬2 目9 科22 屬,蛙科為主,新紀(jì)錄為崇安湍蛙(Amolops chunganensisPope),其中中國(guó)雨蛙(Hyla chinensisGünther)分布區(qū)間最大,但海拔1 050 m以上兩棲動(dòng)物種類急劇減少;雖然樣線調(diào)查覆蓋面積大,但記錄在冊(cè)的一些種仍未被完全發(fā)現(xiàn),優(yōu)勢(shì)屬與前人研究也存在差異,可能是兩棲動(dòng)物生活習(xí)性等不同,短期調(diào)查無(wú)法充分表明其資源分布現(xiàn)狀或生態(tài)適應(yīng)性。 因此,武夷山兩棲動(dòng)物調(diào)查需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),同時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境因子、海拔和地形等因素影響。
爬行動(dòng)物研究歷史悠久,鄭輯等(1981)初步調(diào)查了武夷山自然保護(hù)區(qū)爬行動(dòng)物,共采集2 000份爬行動(dòng)物標(biāo)本。 鞏匆然(2017)調(diào)查發(fā)現(xiàn),武夷山桐木轄區(qū)兩棲動(dòng)物2 目5 科13 屬18種,蛙科種類最多,而中國(guó)大鯢(Ancbias davidiartusStapf ex Wils)僅有1 只且是保護(hù)區(qū)放生種,中華蟾蜍為優(yōu)勢(shì)種;記錄到爬行動(dòng)物2 目8 科26 屬30 種,游蛇科(Colubridae)種數(shù)最多。 陳智強(qiáng)等(2017)在江西武夷山保護(hù)區(qū)海拔410 m 處發(fā)現(xiàn)蜥蜴類新紀(jì)錄股鱗蜓蜥(Sphenomorphus incognitusThompson)。 陳豆豆(2019)從2015 年通過(guò)樣線法、鳴聲識(shí)別法、訪問(wèn)調(diào)查法和文獻(xiàn)調(diào)查法,調(diào)查3 年間武夷山海拔300~1 899 m 的兩棲爬行動(dòng)物的季節(jié)變化規(guī)律,共鑒定兩棲動(dòng)物2 目8 科18 屬27 種,優(yōu)勢(shì)種為福建大頭蛙(Limnonectes fujianensisYe and Fei)、闊褶水蛙(Hylarana latouchiiFrost, Grant, Faivovich, Bain, Haas, Haddad)、中華蟾蜍,新紀(jì)錄種麗水樹蛙(Rhacophorus lishuiensisLiu, Wang and Jiang);爬行動(dòng)物鑒定 1 目 11 科 30 屬 38 種,優(yōu)勢(shì)種包括藍(lán)尾石龍子(Plestiodon elegansSchmitzet al)、山溪后棱蛇(Opisthotropis latouchiiBoulenger)、福建綠蝮(Viridovipera stejnegeriMalhotra and Thorpe),兩棲爬行動(dòng)物物種豐富度均隨海拔升高呈先升后降趨勢(shì)。 與王同亮等(2015)研究相比,陳豆豆(2019)更新了武夷山兩棲爬類動(dòng)物垂直分布數(shù)據(jù),研究區(qū)域覆蓋范圍更廣,數(shù)據(jù)更全面。
目前,武夷山兩棲動(dòng)物研究差異主要體現(xiàn)在優(yōu)勢(shì)種上。 耿寶榮等(2020)對(duì)福建武夷山兩棲動(dòng)物 6 年調(diào)查發(fā)現(xiàn),福建大頭蛙、黃崗臭蛙(Odorrana huanggangensisChen, Zhou, and Zheng)、華南湍蛙(Amolops rickettiBoulenger)為當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)種,比陶立奎等(2008)調(diào)查的優(yōu)勢(shì)種明顯減少,說(shuō)明武夷山生態(tài)環(huán)境有所改變影響了兩棲動(dòng)物生存。 爬行動(dòng)物是由兩棲動(dòng)物進(jìn)化而來(lái),是最早的真正陸生脊椎動(dòng)物,其活動(dòng)范圍與地理環(huán)境有很大關(guān)系(劉凌云等,2009)。Creeret al(2001)提出臺(tái)灣竹葉青(Trimeresurus stejnegerSchmidt)的系統(tǒng)發(fā)育模式存在兩個(gè)地理重疊上的進(jìn)化支,表明中國(guó)臺(tái)灣從中國(guó)大陸最初地理分離以來(lái),至少出現(xiàn)一次東山陸橋,從而導(dǎo)致動(dòng)物地理分布擴(kuò)散。
鳥類常用于監(jiān)測(cè)環(huán)境變化或作為生物多樣性的指示物種,對(duì)環(huán)境評(píng)價(jià)和保護(hù)規(guī)劃具有重要作用(Padoa-Schioppaet al,2006;Furnesset al,1993;趙洪峰等,2002;Morrisonet al,1986)。植被組成與覆蓋直接影響鳥類生存和繁殖,關(guān)系到整個(gè)種群分布格局(尚玉昌,1998;李寧等,2021),反過(guò)來(lái)鳥類作為傳播種子和食物鏈上的重要環(huán)節(jié),對(duì)森林更新具有重要研究意義(Chenet al,2018;Niuet al,2020;Howeet al,1982;謝少和,2008)。 鄭作新等(1981)帶領(lǐng)中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物所和福建師范大學(xué)生物系等人在武夷山進(jìn)行鳥類野外觀察和采集,但缺乏冬季考察,難以對(duì)鳥類數(shù)量、食性和繁殖等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。 謝少和(2008)于1998—2002 年、2006 年調(diào)查了掛墩鳥類資源,記錄了不同遷徙鳥的種類,并描述植物群落與鳥類之間關(guān)系。2004—2014 年,程松林等(2011b;2011c;2009)對(duì)武夷山鳥類資源的調(diào)查發(fā)現(xiàn),江西武夷山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)鳥類17 目51 科156 屬286 種,與1938—1943 年調(diào)查數(shù)據(jù)比,鳥類物種多樣性有所增加,這可能與全球變暖導(dǎo)致鳥類區(qū)系變化速率加快有關(guān)(毛夷仙等,2016)。 可見(jiàn),程松林等(2011b;2011c;2009)對(duì)鳥類種類調(diào)查涉及海拔范圍跨度大,調(diào)查種類更完善,重點(diǎn)研究了鳥類資源和生境間的關(guān)系,為鳥類多樣性研究提供重要參考價(jià)值。
中國(guó)已進(jìn)入了生物多樣研究的黃金時(shí)代,在積極履行《生物多樣性公約》同時(shí),加大了對(duì)生物多樣性保護(hù)研究(蔣志剛等,2017)。 除鳥類資源調(diào)查,哺乳類動(dòng)物調(diào)查在生態(tài)系統(tǒng)中也發(fā)揮了重要作用(張知彬等,1997)。 2014 年5 月,許鵬(2016)對(duì)江西武夷山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)不同林地和海拔的哺乳類動(dòng)物進(jìn)行調(diào)查,共捕獲397 只小型哺乳動(dòng)物,屬10 科21 種,不同生境喬木密度與物種多樣性變化呈正相關(guān)。 然而,不同生境物種多樣性的分布差異,調(diào)查時(shí)間不全面,同時(shí)缺乏季節(jié)變化對(duì)小型哺乳類活動(dòng)影響的研究,限制了對(duì)武夷山哺乳動(dòng)物的深入研究。 可見(jiàn),傳統(tǒng)調(diào)查方法難以觀察較小哺乳類動(dòng)物的行為,且大型哺乳動(dòng)物在人為干擾下容易受到驚嚇,對(duì)野外鳥類和哺乳動(dòng)物易造成損傷,這種研究方法逐漸被取代。 近年來(lái),紅外相機(jī)作為一種非損傷性野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)方法(趙玉澤等,2013;賈曉東等,2014;宋大昭等,2014;肖治術(shù)等,2014),可以獲得動(dòng)物的影像、元數(shù)據(jù)和分布信息,有助于對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估(O′Connellet al,2011;Meeket al,2014;Kayset al,2020;William 等,2020),從而被廣泛應(yīng)用于大中型哺乳動(dòng)物監(jiān)測(cè)。 郭英榮等(2021)于2016—2018 年,在江西武夷山利用紅外相機(jī)進(jìn)行野外檢測(cè),共統(tǒng)計(jì)鳥類42 種,隸屬5 目14 科;獸類20 種,隸屬5 目13 科。 目前,國(guó)內(nèi)已建立十多個(gè)區(qū)域性或全國(guó)性紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)或平臺(tái)(李晟,2020),而關(guān)于武夷山紅外相機(jī)監(jiān)測(cè)相關(guān)研究較匱乏,為此,有必要參與全國(guó)紅外相機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)平臺(tái),接入動(dòng)物數(shù)據(jù)庫(kù)智慧識(shí)別模型,以便有效完善武夷山動(dòng)物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù),并推動(dòng)生物多樣性保護(hù)。
土壤微生物參與土壤有機(jī)質(zhì)礦化過(guò)程(何容等,2009),在土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮重要作用(戴雅婷等,2017)。 在森林生態(tài)系統(tǒng)中,植物凋落物經(jīng)土壤微生物分解釋放養(yǎng)分歸還給土壤,促進(jìn)整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)。 反過(guò)來(lái)土壤微生物與植物易形成相互反饋的關(guān)系(Jiaet al,2005;Sinhaet al,2009),影響地上植物群落樹種組成和生物多樣性。 不同森林類型和不同立地條件差異性,影響了森林土壤微生物群落組成和結(jié)構(gòu)。 武夷山自然保護(hù)區(qū)林分結(jié)構(gòu)多樣,降水量充足,為土壤微生物多樣性研究提供較好的平臺(tái)(Liet al,2014)。 吳則焰等(2013)利用Biolog 微平板技術(shù)對(duì)武夷山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)不同植被類型土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和代謝功能的研究表明,天然林土壤微生物多樣性高于人工林,胺類和氨基酸類碳源在主成分分離中起主要作用。 金裕華(2012)對(duì)不同海拔常綠闊葉林、針葉林、亞高山矮林、高山草甸4 個(gè)不同植被類型研究表明,土壤細(xì)菌分布最多,放線菌次之,真菌最少;高山草甸土壤微生物總數(shù)高于其它植被類型,亞高山矮林最小,土壤微生物群落具有明顯的季節(jié)變化特征。 李巍等(2017)采用Illumina Miseq 高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)武夷山土壤微生物多樣進(jìn)行了季節(jié)動(dòng)態(tài)分析,表明武夷山常綠闊葉林土壤微生物核心微生物組成有較好穩(wěn)定性,并且細(xì)菌多樣性受土壤pH 值影響較大。 近年來(lái),地上植物多樣性和地下土壤微生物群落相關(guān)研究層出不窮,而關(guān)于植物-土壤微生物反饋機(jī)制尚不清楚,以及地下土壤微生物群落生物多樣性的驅(qū)動(dòng)機(jī)制,限制了對(duì)武夷山整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的深入理解。
武夷山作為我國(guó)典型的自然保護(hù)地之一,利用新技術(shù)新方法去探究武夷山生物多樣性組成和分布規(guī)律,對(duì)維持群落物種多樣性和保護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。 未來(lái)可重點(diǎn)關(guān)注武夷山不同海拔物種多樣性分布規(guī)律,探討不同森林微生境條件與物種分布現(xiàn)狀之間關(guān)系;利用紅外相機(jī)全面監(jiān)測(cè)動(dòng)物物種多樣性,并通過(guò)紅外相機(jī)進(jìn)一步探討動(dòng)物取食行為對(duì)森林更新的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。 《生物多樣性公約》第十五次締約方大會(huì)領(lǐng)導(dǎo)人峰會(huì)上,習(xí)近平總書記正式公布武夷山等第一批國(guó)家公園的設(shè)立,對(duì)構(gòu)建武夷山自然生態(tài)系統(tǒng)平衡,生態(tài)文明建設(shè)以及碳中和發(fā)展目標(biāo)具有重要作用。 昆明生物多樣性基金會(huì)設(shè)立,確保武夷山國(guó)家公園資金方面供給,相互借鑒同批國(guó)家公園在體制和生態(tài)文明建設(shè)中的經(jīng)驗(yàn),為構(gòu)建美好國(guó)家公園提供有力支持。綜合武夷山前期研究,解析武夷山生物多樣性的發(fā)展趨勢(shì),緊跟前人探索突破精神,從不同角度,多學(xué)科交叉領(lǐng)域探討和分析武夷山生物多樣性變化規(guī)律。 未來(lái)希望有更多科研工作者能加入到武夷山國(guó)家公園生物多樣性研究領(lǐng)域中,為武夷山國(guó)家公園生態(tài)文明建設(shè)以及生物多樣性保護(hù)提供有力支撐。