海南鹦哥岭国家级自然保护区两栖动物多样性与时空格局

陈君琼，刘其则，陈忠荫，马文汉，陈奕武，杜 宇,,3，林炽贤,3①，计 翔,,3 (.南京师范大学生命科学学院/ 江苏省生物多样性与生物技术重点实验室，江苏 南京 003；.海南热带海洋学院水产与生命学院/ 海南省两栖爬行动物研究重点实验室，海南 三亚 570；3.海南热带海洋学院水产与生命学院/ 热带海洋生物资源利用与保护教育部重点实验室，海南 三亚 570)

物种多样性指特定区域内物种的丰富度、多度或者两者的组合，是生物多样性重要组成部分之一。稳定的生物多样性和生态系统不仅是人类赖以生存的基础，也是社会稳定和经济可持续发展的基础和根本保障[1-4]。由于生态环境遭到破坏，以及外来物种入侵和气候变化等原因，许多物种种群结构遭到破坏，生物多样性急剧降低[5-6]。在当今不同时空和生物学尺度生物多样性持续下降背景下，生物多样性已成为当代生态学研究中的热点领域之一[7]。截至2019年底，我国两栖动物共有515种，其中，特有物种有272种，占总种数的66.7%，是生物多样性的重要组成部分[8]。两栖类动物在进化上是介于水生动物和陆生动物的过渡阶段物种，生境兼有水体和陆地，其受精卵和幼年期生活在水体中，卵膜及皮肤具有较高的通透性，水体污染对它们有较大影响。两栖类动物属于外温动物，对栖息地环境有较高要求，对微环境气候变化极其敏感。因此，两栖类动物可作为评价环境质量的重要指示生物[9-10]。

海南岛位于中国南部，地形为中部高、四周低，国内外学者对海南岛两栖爬行动物的前期调查研究共记录两栖动物2目8科28属47种[10-18]。海南鹦哥岭国家级自然保护区(简称鹦哥岭保护区)位于海南岛中南部黎母山脉南段，东接五指山，西连霸王岭，北邻黎母山，其东南面为吊罗山，西南面邻近尖峰岭保护区，是海南岛生物多样性保护的中心，也是探究两栖动物多样性时空格局的理想地区。然而，目前鲜有鹦哥岭保护区两栖动物物种多样性及种群数量动态变化的相关研究。鉴于此，在不同季节对鹦哥岭保护区两栖类动物种类和数量进行监测，结合当地环境变化和人为干扰程度对区内两栖类动物物种多样性时空变化进行讨论，所得结果可为保护区相关环境保护政策提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

鹦哥岭保护区地理位置为18°49′～19°04′ N、109°11′～109°34′ E，地跨琼中县、白沙县、五指山市、昌江县和乐东县。保护区面积约为500 km2，涵盖湿润雨林、季风常绿阔叶林、山地常绿落叶阔叶混交林、典型常绿阔叶林、落叶季雨林、半常绿季雨林、山地雨林、热性常绿针叶林和山顶苔藓矮曲林的完整垂直谱带，并零星分布有热性竹林和典型常绿阔叶灌丛[19-20]。鹦哥岭保护区面积大，水热条件优越，地况复杂多样，区内沟谷纵横，溪流和洼地众多，形成了丰富多样的生态类型，为两栖动物提供了理想栖息地。

1.2 样线设置

于2018年4、6和8月采取样线法对鹦哥岭保护区两栖动物进行调查观测。根据保护区地形地貌确定观测样区并设置11条样线(图1、表1)，每条样线长度为201～325 m，样线与样线之间最少间隔为500 m，样线涵盖小溪(宽度<3 m)、河流(宽度≥3 m)和农田3种生境类型，海拔范围为252～412 m。对选取的每条样线利用大石头或在大树干上标记起点和终点，并使用手持GPS记录样线轨迹。

图1 鹦哥岭两栖观测样线轨迹

1.3 调查方法

观测时3～5人为一组，以约1 km·h-1的速度步行，调查样线左右两侧2 m内两栖动物种类和数量，对观测到的两栖物种进行拍照，并记录物种的栖息地类型、海拔、地理坐标以及人类干扰强度等信息。白天巡视可能有两栖动物生存的环境，并考察幼体、蝌蚪或卵的情况，天黑后半小时至次日凌晨观测成体情况，每条样线每个月分别进行3次观测。

1.4 数据统计和分析

香农-威纳指数、辛普森指数和Pielou均匀度指数是生物多样性研究中常用的多样性指标，用来判断群落或生态系统稳定性。依据《中国两栖动物及其分布彩色图鉴》[21]进行物种鉴定，根据世界自然保护联盟濒危物种红色名录和《中国生物多样性红色名录》判断濒危等级[22-23]，并计算各样线每月观测结果的多样性指数，计算公式[24-26]为

(1)

(2)

J=H/Hmax。

(3)

式(1)～(3)中，H为香农-威纳多样性指数；S为观测的两栖动物物种数；Pi为两栖动物物种i个体数占两栖动物总个体数的比例；D为辛普森优势度指数；J为Pielou均匀度指数；Hmax为最大物种多样性指数，Hmax=lnS。多样性指数采用R 4.0.0软件vegan程序包进行计算。

分析数据前，采用Kolmogorov-Simirnov和Bartlett分别检验数据正态性和方差均质性。采用单因素方差分析(one-way ANOVA)处理数据，若统计指标存在显著差异，则进一步采用Tukey检验进行多重比较。描述性统计数据采用平均值±标准误和范围表示。采用SPSS 22.0软件对上述数据进行检验，显著性水平设为α=0.05。

表1 鹦哥岭保护区两栖动物观测样线信息

2 结果与分析

2.1 物种组成

研究期间共观测到两栖动物9种535只，隶属于1目5科7属(表2)。其中，蛙科有3种，分别为沼水蛙(Hylaranaguentheri)、越南趾沟蛙(Ranajohnsi)和外来物种牛蛙(Ranacatesbeiana，1只)；树蛙科有1种，为斑腿泛树蛙(Polypedatesmegacephalus)；叉舌蛙科有2种，分别为脆皮大头蛙(Limnonectesfragilis)和泽陆蛙(Fejervaryamultistriata)；姬蛙科有2种，分别为小弧斑姬蛙(Microhylaheymonsi)和花姬蛙(Microhylapulchra)；蟾蜍科有1种，为黑眶蟾蜍(Duttaphrynusmelanostictus)。

表2 鹦哥岭保护区两栖动物物种名录

2.2 物种数、个体数变化和物种优势度

如表3所示，4月在鹦哥岭保护区11条样线共观测到两栖动物7种，192只；6月共7种，191只；8月共7种，152只。4月和6月均未观测到黑眶蟾蜍和牛蛙，8份未观测到小弧斑姬蛙和花姬蛙；鹦哥岭保护区泽陆蛙优势度(0.492)最高，是该地区优势物种，其后依次为越南趾沟蛙(0.303)和斑腿泛树蛙(0.101)。此外，泽陆蛙分布范围和存在的生境也最为广泛，在11条样线和3种生境类型中均被观测到(表2)。各样线两栖动物物种丰富度(F10，22=2.824，P=0.020)和个体数量(H=22.292，P=0.014)之间具有显著差异，样线8和11物种个体数最多，分别观测到91和131只(图2)。

表3 两栖动物物种优势度和占比

图2 不同月份各样线两栖动物物种数和个体数

2.3 物种多样性

计算各月两栖动物物种多样性指数，并采用one-way ANOVA分析各指数在不同月份和不同生境的变化情况。如图3所示，各月两栖动物香农-威纳指数(F2，30=0.797，P=0.460)、辛普森指数(F2，30=0.374，P=0.691)和Pielou均匀度指数(F2，30=0.069，P=0.933)间均无显著差异。不同生境两栖动物香农-威纳指数(F2，30=6.541，P<0.05)、辛普森指数(F2，30=17.603，P<0.05)和Pielou均匀度指数(F2，30=9.259，P<0.05)间均存在显著差异，其中，农田生境3种多样性指数均显著小于小溪生境，且农田生境辛普森指数显著小于河流生境(表4)。

图3 不同月份两栖动物物种多样性

由于各生境样线数量不一致，小溪生境样线较多，所以仅对小溪生境各样线物种多样性指数进行比较。如图4所示，小溪生境不同样线香农-威纳指数(F7，23=3.434，P<0.05)和辛普森指数(F7，23=3.384，P<0.05)间均存在显著差异，样线7和9香农-威纳指数和辛普森指数显著高于样线1、2、4、6和10，而样线5与其他样线之间均无显著差异；各样线Pielou均匀度指数(F7，23=2.275，P=0.082)间也均无显著性差异。

表4 不同生境类型两栖动物物种多样性指标及单因素方差分析结果

同一幅图中，直方柱上方英文小写字母不同表示小溪生境 不同样线某指标差异显著(P<0.05)。

3 讨论与结论

海南岛属于热带季风岛屿，有着丰富的两栖动物资源，2012年在鹦哥岭保护区曾经调查到39种(有尾目1种，无尾目38种)两栖动物[27]。而该研究于2018年在鹦哥岭保护区设置的11条样线共观测到两栖动物9种535只，明显少于2012年调查结果。这可能是由于以下2个原因：(1)调查范围和力度具有局限性。因研究区高海拔地区多为悬崖峭壁和孤峰，受地形限制未在高海拔地区布设样线，导致该研究样线覆盖海拔范围较小，样线主要集中在低海拔地区。(2)该研究调查时间与2012年[27]相距6年，这期间受人类活动和极端气候影响，鹦哥岭保护区生物多样性格局可能已经发生改变。最适宜栖息地的选择不仅与动物自身生理适应性有关，还受到环境气候等综合因素的影响[28-29]。笔者观测到的物种中，海南特有种——脆皮大头蛙被列入《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》易危(VU)等级[22]，并在《中国生物多样性红色名录》中被列为濒危(EN)等级[23]。观测中发现，脆皮大头蛙仅在小溪生境有分布，表明脆皮大头蛙对生境类型及环境质量要求较高。然而，研究区溪流和农田等栖息地环境在一定程度上均受到人类活动干扰，如样线5两栖动物的主要威胁因素为小溪两岸种植的香蕉和槟榔及相关农业污染(除草剂和杀虫剂)[30]。

两栖动物是脊椎动物中对环境变化极其敏感的一个类群，两栖类裸露的皮肤是导致其物种多样性易受气温、降水量等环境因素影响的重要原因[31]。另外，两栖动物习性和生活史较为独特，当气候条件适宜时，两栖动物仅在夜间或温暖潮湿时才外出活动，进行觅食补充能量。此外，多数两栖动物有集群繁殖的行为，因此在繁殖期两栖动物最易进行观测，具有明显季节性特征[32]。虽然该研究发现，4、6和8月观测到的两栖动物物种丰富度、香农-威纳指数、辛普森指数和均匀度指数均无明显差异，但8月观测到的两栖动物个体数明显少于4和6月，表明低纬度地区大部分两栖动物活动(觅食、求偶、交配和繁殖等)适宜时间为4—6月；这是由于4—6月海南气温较为温暖潮湿，是许多物种的出蛰期和繁殖高峰期[20,33]，尽管8月也是一些物种的产卵期，但海南8月平均气温较高，所以观测到的两栖动物个体数相对较少。

环境的时间变异性导致空间的异质性，形成各种各样生境，人为因素也是造成不同生境类型的一个原因。生物选择和确定适宜其生存、生长和繁殖的营养和环境结构因子，是生物长期进化形成的适应性结果，生境结构改变将影响该生境物种组成及丰富度[28]。笔者研究中，小溪和河流生境香农-威纳指数、均匀度指数和辛普森指数较高，可能原因是对小溪生境的调查力度相对较高，如小溪生境样线有8条，而河流和农田生境样线分别只有1和2条。另外，也可能是由于小溪和河流生境栖息地状态较为完好，没有太多人为干扰因素。而农田生境两栖动物多样性较低的原因可能是人为干扰，调研期间常见农民在农田喷洒农药，施用的化肥农药使水体受到不同程度污染，导致两栖动物卵孵化和幼体生存、生长发育受到威胁[34]。牛蛙和花姬蛙是无危物种，但该研究只观测到1只牛蛙和7只花姬蛙，且均在农田生境中，这可能是由于这2种动物具有较高的食用价值(牛蛙)和医用价值(花姬蛙)，因而被人为捕捉较多。此外，海南属于热带季风性气候区，热带风暴较为频繁，暴雨、台风等极端天气可导致河道水位上升，溪流湍急，致使许多卵和蝌蚪被冲上岸或流失。

综上所述，鹦哥岭保护区两栖动物多样性时空分布差异与季节气候、生境异质性、人为干扰因素以及两栖动物出蛰期和繁殖期有关，尤其是人为干扰的影响最大。该研究只观测到9种两栖动物，物种数较少，表明只有少数两栖动物物种在252.0～412.2 m海拔范围内生存和活动，还可能是由于两栖动物习性隐蔽，一些物种只在特定微生境中活动，再加上鹦哥岭保护区面积广阔，山体沟壑复杂，调查范围和力度都受到限制。对动物生境进行研究和保护是保护生物多样性与珍稀濒危物种的重要途径，因此，建议继续在鹦哥岭保护区布设两栖动物观测样线和开展观测工作，完善观测网络，掌握两栖动物种类、数量、分布生境和威胁因素，为研究区两栖类多样性保护提供数据支撑，也为当地环境保护提供建议。此外，还需加强鹦哥岭保护区管理和防护，尽可能杜绝破坏生态环境和抓捕野生动物行为，为两栖动物多样性和生态环境保护做出贡献。

致谢：感谢海南热带海洋学院水产与生命学院刘智权、富潇潇、符琛、郑向兵、李毓恒、何恺丰、张敬涛、梁晋豪和巩建豪同学在野外调查中提供的帮助。