貴陽市觀山湖區兩棲類物種多樣性和棲息生境差異性的分析

聶 強 羅祖奎

(1.貴州茂蘭國家級自然保護區管理局 荔波 558400；2.貴州凱里學院環境與生命科學學院 凱里 556011)

在全球氣候變化、環境污染加劇的背景下，物種多樣性遭到極大的威脅，加上人類活動干擾程度不斷增大，物種棲息生境遭到破壞，加劇了部分物種種群數量的下降，甚至造成物種滅絕[1]。兩棲類物種是生物鏈中重要的組成部分，在自然生態系統中具有重要地位。生境喪失、氣候變化、入侵物種影響、捕捉和免疫系統遭到破壞等因素，導致了兩棲動物種類及種群數量的不斷降低，從而導致其他物種受到影響，不利于生態系統的穩定[2]。兩棲動物是生態環境的風向標，在生態環境監測方面發揮著重要作用，同時也是生態環境保護成效的重要指示物種[3]。貴陽市觀山湖區于2012年12月掛牌建區，該區立足于生態文明建設理念，規劃了一系列重點項目，對該區生態效益影響進行評估，既能彰顯生態文明建設成就，又能為政府決策提供基礎數據。為此，筆者于2017年7月～2017年8月對貴陽市觀山湖區兩棲類物種進行調查，通過分析觀山湖區兩棲類動物多樣性特征及棲息生境的差異性，找到影響該區域兩棲類物種多樣性的潛在威脅因素，旨在為觀山湖區未來的建設規劃提供理論依據。

1 研究地概況

貴陽市觀山湖區地處黔中山原丘陵中部長江與珠江分水嶺地帶，總地勢西南高、東北低，剝蝕丘陵與盆地、谷地、洼地相間，相對高差100m～200m。地貌屬于以山地、丘陵為主的丘原盆地地區，南接三橋馬王廟片區，北與白云區相接，東臨黔靈山脈，西靠清鎮市，屬亞熱帶濕潤溫和型氣候，平均海拔1200m，年平均溫度15℃，年平均降雨量1200mm，地理位置為106°33′～106°41′E，26°3′3～26°40′N。該區下轄3 個鄉鎮，9 個社區服務中心，39個行政村，國土面積約307 km2，是貴陽市的新城區、中心區、窗口區、生態區和試驗區，也是貴陽市的政治、經濟、金融、文化、交通中心。區內不僅有優越的自然濕地環境，如觀山湖、金華湖、十二灘水庫，其中金華湖總面積達20萬m2，最深達20m，觀山湖庫容量15萬m3，十二灘水庫有效庫容36萬m3，而且有豐富的森林及動物資源，如白玉蘭、垂柳楓香、廣玉蘭、桂花和大鯢、鴛鴦、八哥等多種動植物資源[4]。

2 研究方法

2.1 兩棲類調查

2017年7月～2017年8月，采用樣線法，對朱昌鎮、百花湖鄉、百花湖公園及其周邊區域兩棲類物種進行調查，每條樣線長50m、寬2m，共計131條樣線(圖1)。根據樣線的生境特點，將樣線的生境劃分為森林、城市、濕地、農田4種生境類型，調查時間選擇19:00～22:00[5]，使用頭燈沿著有水體的生境走樣線進行調查，記錄兩棲動物的種類、數量。物種鑒定參考《貴州兩棲類志》[6]及《中國兩棲動物及其分布彩色圖鑒》[7]，每種兩棲類浸泡標本2～3只，對國家級保護物種只拍攝照片不采集標本。

圖1 觀山湖區兩棲類調查樣線布設圖

2.2 生境調查

對朱昌鎮、百花湖鄉、百花湖公園及其周邊區域兩棲類生境進行調查，每條樣線隨機選取10m×2m的樣方，直接調查海拔高度、水面積、硬質地面積、裸露土壤面積、植被蓋度、植被種類、人為干擾等，其中使用GPS調查樣方海拔；水面積、硬質地面積、裸露土壤面積均為占樣方面積的比例；植被種類為調查高度≥1m植被種類；人為干擾為連續記錄1小時內出現在樣方內人數的平均數，人為干擾程度(1～3級)：1(1～5人)、2(5～10人)、3(10人以上)。

2.3 數據處理

豐富度采用Margale指數(dMA)進行計算，均勻度采用Pielou(J)指數計算，多樣性指數采用G-F指數進行計算[8]，其中屬間多樣性指數為G，科間多樣性指數為F。

(1)dMA=(S-1)/lnN，其中S為名錄中總的物種數，N為所有物種個體數之和；

表1 貴陽市觀山湖區兩棲類物種名錄

注：E:為列入《國家保護動物的有益的或者有重要經濟科學研究價值的陸生野生動物名錄》；N為表示列入《國家二級保護動物名錄》；D為列入《中國物種紅色名錄》；資源現狀：+稀有種，<1﹪；++ 常見種，>1﹪；+++ 優勢種，>10﹪。

(2)J=H′/Hmax=(-∑pilnpi)/lnS，

其中pi=Ni/N，Ni為觀察到的第i個物種總數，N為個體的總數；

(3)G指數DG=-∑DGj=-∑qilnqi

其中qi為Sj/S，Sj為j屬中的物種數，S為總的物種數，G指數為名錄中所有的DGj指數之和；

(4)DFK=-∑pilnpi

其中pi=Ski/Sk，Ski為名錄中K科i屬中的物種數，Sk為名錄中K科中的物種數；

(5)F指數DF=-∑DFK，F指數為名錄中所有科DFK指數之和；

(6)DGF=1-DG/DF

分析不同生境中環境因子的差異性時，選用Shapiro-Wilk檢驗數據是否符合正太分布。在海拔高度、水面積、硬質地面積、裸露土壤面積、植被蓋度、植被種類、人為干擾等7種環境因子中，僅海拔高度符合正太分布要求，選用One-way AAngA進行差異性檢驗；水面積、硬質地面積、裸露土壤面積、植被蓋度、植被種類、人為干擾不符合正太分布要求，選用Kruskal-Wallis H檢驗比較其在4種生境中的差異性[9]。文中數據采用均值±標準誤(Mean±SE)表示，顯著水平為P<0.05，極顯著水平為P<0.001，數據分析在Excel 2007和SPSS19.0上運行，制圖采用AutoCAD2007。

3 結果與分析

3.1 物種組成

本次調查共記錄兩棲類動物14種，隸屬4科8屬(表1)，入侵物種牛蛙(Rana catesbeiana)。其中小弧斑姬蛙(Microhyla heymonsi)和飾紋姬蛙(Microhyla ornate)為優勢種，占物種總數的88.42%；比較4種生境下兩棲類的種群數量依次為濕地>農田>城市>森林，其中濕地中兩棲類物種數量比例明顯高于其他3種生境，占總物種數的89.43%，森林中兩棲類物種數量所占比例最低為0.11%(圖2)。

圖2 不同生境中兩棲類組成結構

3.2 物種多樣性

通過G-F多樣性指數分析，貴陽觀山湖區兩棲類多樣性為-0.0562，屬間多樣性為0.5112，科間多樣性指數為0.4840；豐富度指數為1.5970；均勻度指數為0.4207。

3.3 不同生境間的差異性

比較森林、城市、濕地、農田4種生境之間環境因子差異性結果如下(表2)：4種生境環境因子的差異性均具有高度統計學意義，其中海拔高度(F=4.809P<0.05)為有顯著性差異；水面積(χ2=64.613P<0.001)為極顯著差異；硬質地面積(χ2=59.024p<0.001)為極顯著差異；裸露土壤面積(χ2=16.920P=0.001)為顯著性差異；植被蓋度(χ2=17.089P=0.001)為顯著性差異；植被種類(χ2=37.714P<0.001)為極顯著差異；人為干擾(χ2=23.404P<0.001)為極顯著差異。比較不同生境的平均值結果顯示：濕地生境中海拔高度、水面積均值最高；農田中裸露土壤面積均值最高；城市生境中硬質地面積、植被種類均值最高，且水面積為0，人為干擾程度為3級(10人以上)；森林生境中植被蓋度均值最高。

表2 不同生境間環境因子的差異性

3 討論與建議

3.1 觀山湖區兩棲類多樣性

貴陽市觀山湖區是貴州省新建的生態文明試驗區，對平衡生態環境保護與經濟發展起到前引性作用，開展生物多樣性調查有利于為觀山湖區的發展和規劃提供理論基礎。本次調查中，以小弧斑姬蛙(Microhyla heymonsi)和飾紋姬蛙(Microhyla ornate)兩種數量最多，濕地是小弧斑姬蛙和飾紋姬蛙的主要分布生境，且濕地包含了調查的所有兩棲類種類。以農田為棲息地的生境是僅次于濕地的分布生境，且兩棲類種類占比超過一半以上，數量占比為10%，而以城市和森林為棲息地的兩棲類數量和種類遠遠低于濕地和農田，其主要原因是濕地和農田的地表水面積遠遠高于城市和森林。在G-F指數體系中，G-F是基于物種數量快速有效的測度多樣性的方法，F包括了科內與科間的多樣性，G包括了屬內與屬間的多樣性[9]，地區的豐富度、均勻度指數的差異也會導致G-F系數的差異[10]。根據G-F多樣性系數結果顯示，貴陽市觀山湖區兩棲類多樣性為負數，說明該地區兩棲類物種數量較少，單種科較多，物種分布不均勻，兩棲類物種穩定性較低， 極易發生由于單種科物種滅絕導致該科在該地區消失。

3.2 兩棲類棲息生境的差異性對兩棲類的影響

生態環境影響物種的地理分布，不同的生境棲息著不同的兩棲類動物，棲息生境的差異性決定了兩棲類的數量和種類，兩棲類的多樣性受到資源豐富度、氣候條件和地理環境的影響[11]。根據One-way AAngA和Kruskal-Wallis的結果可知，選定的7種環境因子在4種生境間存在較大的差異性，而物種對不同棲息生境具有選擇性，一是由于生境資源限制，食物來源下降，兩棲類物種競爭激烈；二是兩棲類在繁殖期對繁殖環境的選擇；三是不同物種對環境的要求不同，導致分布差異[1]。食源越是豐富，物種的種類和數量越豐富，有水環境能夠為微生物提供豐富的食物來源，同時能夠為兩棲類提供陰濕的環境，以保持兩棲類皮膚表面的水分。在調查的4個生境中，濕地和農田水面積遠遠高于城市和森林，濕地和農田能夠為兩棲類提供充足的食物來源，同時有水環境更加有利于兩棲類繁殖，從而導致濕地與農田是兩棲類分布的主要區域。一般來說，兩棲類對水具有一定的依賴性，地表水源不充足的區域，兩棲類分布數量較少，但部分兩棲類適應能力較強[12]，如中華蟾蜍(BufogargarizansCantor) 對水質要求不高，因此，中華蟾蜍在四種生境中均有分布。

3.3 入侵物種的影響

本次調查過程中發現的入侵物種牛蛙(Rana catesbeiana)是被IUCN列為100種危害性最高的外來入侵種[13]， 入侵物種由于沒有天敵限制，加上生存環境適宜，往往能在極短的時間內大量繁殖。牛蛙可通過食物競爭、捕食傳播疾病等多種方式對本地物種造成危害，導致本地兩棲類物種數量急劇下降。與植物入侵相同，動物外來入侵往往造成大量危害后才逐漸被重視，尤其是各種入侵行為對生態環境造成破壞后才進入人們視野，導致入侵物種大量繁殖，加劇對本地物種的危害。