陳君瓊，劉其則，陳忠蔭，馬文漢，陳奕武，杜 宇,,3，林熾賢,3①，計(jì) 翔,,3 (.南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/ 江蘇省生物多樣性與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 003；.海南熱帶海洋學(xué)院水產(chǎn)與生命學(xué)院/ 海南省兩棲爬行動(dòng)物研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 三亞 570；3.海南熱帶海洋學(xué)院水產(chǎn)與生命學(xué)院/ 熱帶海洋生物資源利用與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 三亞 570)

物種多樣性指特定區(qū)域內(nèi)物種的豐富度、多度或者兩者的組合，是生物多樣性重要組成部分之一。穩(wěn)定的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)不僅是人類賴以生存的基礎(chǔ)，也是社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和根本保障[1-4]。由于生態(tài)環(huán)境遭到破壞，以及外來物種入侵和氣候變化等原因，許多物種種群結(jié)構(gòu)遭到破壞，生物多樣性急劇降低[5-6]。在當(dāng)今不同時(shí)空和生物學(xué)尺度生物多樣性持續(xù)下降背景下，生物多樣性已成為當(dāng)代生態(tài)學(xué)研究中的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一[7]。截至2019年底，我國(guó)兩棲動(dòng)物共有515種，其中，特有物種有272種，占總種數(shù)的66.7%，是生物多樣性的重要組成部分[8]。兩棲類動(dòng)物在進(jìn)化上是介于水生動(dòng)物和陸生動(dòng)物的過渡階段物種，生境兼有水體和陸地，其受精卵和幼年期生活在水體中，卵膜及皮膚具有較高的通透性，水體污染對(duì)它們有較大影響。兩棲類動(dòng)物屬于外溫動(dòng)物，對(duì)棲息地環(huán)境有較高要求，對(duì)微環(huán)境氣候變化極其敏感。因此，兩棲類動(dòng)物可作為評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量的重要指示生物[9-10]。

海南島位于中國(guó)南部，地形為中部高、四周低，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)海南島兩棲爬行動(dòng)物的前期調(diào)查研究共記錄兩棲動(dòng)物2目8科28屬47種[10-18]。海南鸚哥嶺國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(簡(jiǎn)稱鸚哥嶺保護(hù)區(qū))位于海南島中南部黎母山脈南段，東接五指山，西連霸王嶺，北鄰黎母山，其東南面為吊羅山，西南面鄰近尖峰嶺保護(hù)區(qū)，是海南島生物多樣性保護(hù)的中心，也是探究?jī)蓷珓?dòng)物多樣性時(shí)空格局的理想地區(qū)。然而，目前鮮有鸚哥嶺保護(hù)區(qū)兩棲動(dòng)物物種多樣性及種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的相關(guān)研究。鑒于此，在不同季節(jié)對(duì)鸚哥嶺保護(hù)區(qū)兩棲類動(dòng)物種類和數(shù)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)合當(dāng)?shù)丨h(huán)境變化和人為干擾程度對(duì)區(qū)內(nèi)兩棲類動(dòng)物物種多樣性時(shí)空變化進(jìn)行討論，所得結(jié)果可為保護(hù)區(qū)相關(guān)環(huán)境保護(hù)政策提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

鸚哥嶺保護(hù)區(qū)地理位置為18°49′～19°04′ N、109°11′～109°34′ E，地跨瓊中縣、白沙縣、五指山市、昌江縣和樂東縣。保護(hù)區(qū)面積約為500 km2，涵蓋濕潤(rùn)雨林、季風(fēng)常綠闊葉林、山地常綠落葉闊葉混交林、典型常綠闊葉林、落葉季雨林、半常綠季雨林、山地雨林、熱性常綠針葉林和山頂苔蘚矮曲林的完整垂直譜帶，并零星分布有熱性竹林和典型常綠闊葉灌叢[19-20]。鸚哥嶺保護(hù)區(qū)面積大，水熱條件優(yōu)越，地況復(fù)雜多樣，區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，溪流和洼地眾多，形成了豐富多樣的生態(tài)類型，為兩棲動(dòng)物提供了理想棲息地。

1.2 樣線設(shè)置

于2018年4、6和8月采取樣線法對(duì)鸚哥嶺保護(hù)區(qū)兩棲動(dòng)物進(jìn)行調(diào)查觀測(cè)。根據(jù)保護(hù)區(qū)地形地貌確定觀測(cè)樣區(qū)并設(shè)置11條樣線(圖1、表1)，每條樣線長(zhǎng)度為201～325 m，樣線與樣線之間最少間隔為500 m，樣線涵蓋小溪(寬度<3 m)、河流(寬度≥3 m)和農(nóng)田3種生境類型，海拔范圍為252～412 m。對(duì)選取的每條樣線利用大石頭或在大樹干上標(biāo)記起點(diǎn)和終點(diǎn)，并使用手持GPS記錄樣線軌跡。

圖1 鸚哥嶺兩棲觀測(cè)樣線軌跡

1.3 調(diào)查方法

觀測(cè)時(shí)3～5人為一組，以約1 km·h-1的速度步行，調(diào)查樣線左右兩側(cè)2 m內(nèi)兩棲動(dòng)物種類和數(shù)量，對(duì)觀測(cè)到的兩棲物種進(jìn)行拍照，并記錄物種的棲息地類型、海拔、地理坐標(biāo)以及人類干擾強(qiáng)度等信息。白天巡視可能有兩棲動(dòng)物生存的環(huán)境，并考察幼體、蝌蚪或卵的情況，天黑后半小時(shí)至次日凌晨觀測(cè)成體情況，每條樣線每個(gè)月分別進(jìn)行3次觀測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

香農(nóng)-威納指數(shù)、辛普森指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)是生物多樣性研究中常用的多樣性指標(biāo)，用來判斷群落或生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。依據(jù)《中國(guó)兩棲動(dòng)物及其分布彩色圖鑒》[21]進(jìn)行物種鑒定，根據(jù)世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄和《中國(guó)生物多樣性紅色名錄》判斷瀕危等級(jí)[22-23]，并計(jì)算各樣線每月觀測(cè)結(jié)果的多樣性指數(shù)，計(jì)算公式[24-26]為

(1)

(2)

J=H/Hmax。

(3)

式(1)～(3)中，H為香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)；S為觀測(cè)的兩棲動(dòng)物物種數(shù)；Pi為兩棲動(dòng)物物種i個(gè)體數(shù)占兩棲動(dòng)物總個(gè)體數(shù)的比例；D為辛普森優(yōu)勢(shì)度指數(shù)；J為Pielou均勻度指數(shù)；Hmax為最大物種多樣性指數(shù)，Hmax=lnS。多樣性指數(shù)采用R 4.0.0軟件vegan程序包進(jìn)行計(jì)算。

分析數(shù)據(jù)前，采用Kolmogorov-Simirnov和Bartlett分別檢驗(yàn)數(shù)據(jù)正態(tài)性和方差均質(zhì)性。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)處理數(shù)據(jù)，若統(tǒng)計(jì)指標(biāo)存在顯著差異，則進(jìn)一步采用Tukey檢驗(yàn)進(jìn)行多重比較。描述性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤和范圍表示。采用SPSS 22.0軟件對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，顯著性水平設(shè)為α=0.05。

表1 鸚哥嶺保護(hù)區(qū)兩棲動(dòng)物觀測(cè)樣線信息

2 結(jié)果與分析

2.1 物種組成

研究期間共觀測(cè)到兩棲動(dòng)物9種535只，隸屬于1目5科7屬(表2)。其中，蛙科有3種，分別為沼水蛙(Hylaranaguentheri)、越南趾溝蛙(Ranajohnsi)和外來物種牛蛙(Ranacatesbeiana，1只)；樹蛙科有1種，為斑腿泛樹蛙(Polypedatesmegacephalus)；叉舌蛙科有2種，分別為脆皮大頭蛙(Limnonectesfragilis)和澤陸蛙(Fejervaryamultistriata)；姬蛙科有2種，分別為小弧斑姬蛙(Microhylaheymonsi)和花姬蛙(Microhylapulchra)；蟾蜍科有1種，為黑眶蟾蜍(Duttaphrynusmelanostictus)。

表2 鸚哥嶺保護(hù)區(qū)兩棲動(dòng)物物種名錄

2.2 物種數(shù)、個(gè)體數(shù)變化和物種優(yōu)勢(shì)度

如表3所示，4月在鸚哥嶺保護(hù)區(qū)11條樣線共觀測(cè)到兩棲動(dòng)物7種，192只；6月共7種，191只；8月共7種，152只。4月和6月均未觀測(cè)到黑眶蟾蜍和牛蛙，8份未觀測(cè)到小弧斑姬蛙和花姬蛙；鸚哥嶺保護(hù)區(qū)澤陸蛙優(yōu)勢(shì)度(0.492)最高，是該地區(qū)優(yōu)勢(shì)物種，其后依次為越南趾溝蛙(0.303)和斑腿泛樹蛙(0.101)。此外，澤陸蛙分布范圍和存在的生境也最為廣泛，在11條樣線和3種生境類型中均被觀測(cè)到(表2)。各樣線兩棲動(dòng)物物種豐富度(F10，22=2.824，P=0.020)和個(gè)體數(shù)量(H=22.292，P=0.014)之間具有顯著差異，樣線8和11物種個(gè)體數(shù)最多，分別觀測(cè)到91和131只(圖2)。

表3 兩棲動(dòng)物物種優(yōu)勢(shì)度和占比

圖2 不同月份各樣線兩棲動(dòng)物物種數(shù)和個(gè)體數(shù)

2.3 物種多樣性

計(jì)算各月兩棲動(dòng)物物種多樣性指數(shù)，并采用one-way ANOVA分析各指數(shù)在不同月份和不同生境的變化情況。如圖3所示，各月兩棲動(dòng)物香農(nóng)-威納指數(shù)(F2，30=0.797，P=0.460)、辛普森指數(shù)(F2，30=0.374，P=0.691)和Pielou均勻度指數(shù)(F2，30=0.069，P=0.933)間均無顯著差異。不同生境兩棲動(dòng)物香農(nóng)-威納指數(shù)(F2，30=6.541，P<0.05)、辛普森指數(shù)(F2，30=17.603，P<0.05)和Pielou均勻度指數(shù)(F2，30=9.259，P<0.05)間均存在顯著差異，其中，農(nóng)田生境3種多樣性指數(shù)均顯著小于小溪生境，且農(nóng)田生境辛普森指數(shù)顯著小于河流生境(表4)。

圖3 不同月份兩棲動(dòng)物物種多樣性

由于各生境樣線數(shù)量不一致，小溪生境樣線較多，所以僅對(duì)小溪生境各樣線物種多樣性指數(shù)進(jìn)行比較。如圖4所示，小溪生境不同樣線香農(nóng)-威納指數(shù)(F7，23=3.434，P<0.05)和辛普森指數(shù)(F7，23=3.384，P<0.05)間均存在顯著差異，樣線7和9香農(nóng)-威納指數(shù)和辛普森指數(shù)顯著高于樣線1、2、4、6和10，而樣線5與其他樣線之間均無顯著差異；各樣線Pielou均勻度指數(shù)(F7，23=2.275，P=0.082)間也均無顯著性差異。

表4 不同生境類型兩棲動(dòng)物物種多樣性指標(biāo)及單因素方差分析結(jié)果

同一幅圖中，直方柱上方英文小寫字母不同表示小溪生境 不同樣線某指標(biāo)差異顯著(P<0.05)。

3 討論與結(jié)論

海南島屬于熱帶季風(fēng)島嶼，有著豐富的兩棲動(dòng)物資源，2012年在鸚哥嶺保護(hù)區(qū)曾經(jīng)調(diào)查到39種(有尾目1種，無尾目38種)兩棲動(dòng)物[27]。而該研究于2018年在鸚哥嶺保護(hù)區(qū)設(shè)置的11條樣線共觀測(cè)到兩棲動(dòng)物9種535只，明顯少于2012年調(diào)查結(jié)果。這可能是由于以下2個(gè)原因：(1)調(diào)查范圍和力度具有局限性。因研究區(qū)高海拔地區(qū)多為懸崖峭壁和孤峰，受地形限制未在高海拔地區(qū)布設(shè)樣線，導(dǎo)致該研究樣線覆蓋海拔范圍較小，樣線主要集中在低海拔地區(qū)。(2)該研究調(diào)查時(shí)間與2012年[27]相距6年，這期間受人類活動(dòng)和極端氣候影響，鸚哥嶺保護(hù)區(qū)生物多樣性格局可能已經(jīng)發(fā)生改變。最適宜棲息地的選擇不僅與動(dòng)物自身生理適應(yīng)性有關(guān)，還受到環(huán)境氣候等綜合因素的影響[28-29]。筆者觀測(cè)到的物種中，海南特有種——脆皮大頭蛙被列入《世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄》易危(VU)等級(jí)[22]，并在《中國(guó)生物多樣性紅色名錄》中被列為瀕危(EN)等級(jí)[23]。觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，脆皮大頭蛙僅在小溪生境有分布，表明脆皮大頭蛙對(duì)生境類型及環(huán)境質(zhì)量要求較高。然而，研究區(qū)溪流和農(nóng)田等棲息地環(huán)境在一定程度上均受到人類活動(dòng)干擾，如樣線5兩棲動(dòng)物的主要威脅因素為小溪兩岸種植的香蕉和檳榔及相關(guān)農(nóng)業(yè)污染(除草劑和殺蟲劑)[30]。

兩棲動(dòng)物是脊椎動(dòng)物中對(duì)環(huán)境變化極其敏感的一個(gè)類群，兩棲類裸露的皮膚是導(dǎo)致其物種多樣性易受氣溫、降水量等環(huán)境因素影響的重要原因[31]。另外，兩棲動(dòng)物習(xí)性和生活史較為獨(dú)特，當(dāng)氣候條件適宜時(shí)，兩棲動(dòng)物僅在夜間或溫暖潮濕時(shí)才外出活動(dòng)，進(jìn)行覓食補(bǔ)充能量。此外，多數(shù)兩棲動(dòng)物有集群繁殖的行為，因此在繁殖期兩棲動(dòng)物最易進(jìn)行觀測(cè)，具有明顯季節(jié)性特征[32]。雖然該研究發(fā)現(xiàn)，4、6和8月觀測(cè)到的兩棲動(dòng)物物種豐富度、香農(nóng)-威納指數(shù)、辛普森指數(shù)和均勻度指數(shù)均無明顯差異，但8月觀測(cè)到的兩棲動(dòng)物個(gè)體數(shù)明顯少于4和6月，表明低緯度地區(qū)大部分兩棲動(dòng)物活動(dòng)(覓食、求偶、交配和繁殖等)適宜時(shí)間為4—6月；這是由于4—6月海南氣溫較為溫暖潮濕，是許多物種的出蟄期和繁殖高峰期[20,33]，盡管8月也是一些物種的產(chǎn)卵期，但海南8月平均氣溫較高，所以觀測(cè)到的兩棲動(dòng)物個(gè)體數(shù)相對(duì)較少。

環(huán)境的時(shí)間變異性導(dǎo)致空間的異質(zhì)性，形成各種各樣生境，人為因素也是造成不同生境類型的一個(gè)原因。生物選擇和確定適宜其生存、生長(zhǎng)和繁殖的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境結(jié)構(gòu)因子，是生物長(zhǎng)期進(jìn)化形成的適應(yīng)性結(jié)果，生境結(jié)構(gòu)改變將影響該生境物種組成及豐富度[28]。筆者研究中，小溪和河流生境香農(nóng)-威納指數(shù)、均勻度指數(shù)和辛普森指數(shù)較高，可能原因是對(duì)小溪生境的調(diào)查力度相對(duì)較高，如小溪生境樣線有8條，而河流和農(nóng)田生境樣線分別只有1和2條。另外，也可能是由于小溪和河流生境棲息地狀態(tài)較為完好，沒有太多人為干擾因素。而農(nóng)田生境兩棲動(dòng)物多樣性較低的原因可能是人為干擾，調(diào)研期間常見農(nóng)民在農(nóng)田噴灑農(nóng)藥，施用的化肥農(nóng)藥使水體受到不同程度污染，導(dǎo)致兩棲動(dòng)物卵孵化和幼體生存、生長(zhǎng)發(fā)育受到威脅[34]。牛蛙和花姬蛙是無危物種，但該研究只觀測(cè)到1只牛蛙和7只花姬蛙，且均在農(nóng)田生境中，這可能是由于這2種動(dòng)物具有較高的食用價(jià)值(牛蛙)和醫(yī)用價(jià)值(花姬蛙)，因而被人為捕捉較多。此外，海南屬于熱帶季風(fēng)性氣候區(qū)，熱帶風(fēng)暴較為頻繁，暴雨、臺(tái)風(fēng)等極端天氣可導(dǎo)致河道水位上升，溪流湍急，致使許多卵和蝌蚪被沖上岸或流失。

綜上所述，鸚哥嶺保護(hù)區(qū)兩棲動(dòng)物多樣性時(shí)空分布差異與季節(jié)氣候、生境異質(zhì)性、人為干擾因素以及兩棲動(dòng)物出蟄期和繁殖期有關(guān)，尤其是人為干擾的影響最大。該研究只觀測(cè)到9種兩棲動(dòng)物，物種數(shù)較少，表明只有少數(shù)兩棲動(dòng)物物種在252.0～412.2 m海拔范圍內(nèi)生存和活動(dòng)，還可能是由于兩棲動(dòng)物習(xí)性隱蔽，一些物種只在特定微生境中活動(dòng)，再加上鸚哥嶺保護(hù)區(qū)面積廣闊，山體溝壑復(fù)雜，調(diào)查范圍和力度都受到限制。對(duì)動(dòng)物生境進(jìn)行研究和保護(hù)是保護(hù)生物多樣性與珍稀瀕危物種的重要途徑，因此，建議繼續(xù)在鸚哥嶺保護(hù)區(qū)布設(shè)兩棲動(dòng)物觀測(cè)樣線和開展觀測(cè)工作，完善觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，掌握兩棲動(dòng)物種類、數(shù)量、分布生境和威脅因素，為研究區(qū)兩棲類多樣性保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐，也為當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)提供建議。此外，還需加強(qiáng)鸚哥嶺保護(hù)區(qū)管理和防護(hù)，盡可能杜絕破壞生態(tài)環(huán)境和抓捕野生動(dòng)物行為，為兩棲動(dòng)物多樣性和生態(tài)環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。

致謝：感謝海南熱帶海洋學(xué)院水產(chǎn)與生命學(xué)院劉智權(quán)、富瀟瀟、符琛、鄭向兵、李毓恒、何愷豐、張敬濤、梁晉豪和鞏建豪同學(xué)在野外調(diào)查中提供的幫助。