地形对温带密林下灌草层地上生物量分异的影响——以东北虎豹国家公园为例

为探讨地形对林下灌草层植物生物量的影响,该研究采用嵌套设计法在东北虎豹国家公园调查了138个密林下样地共1685个植物样方,通过嵌套方差分析与有序逻辑斯蒂回归模型对林下灌草层植物生物量受地形的影响进行了分析。结果表明:(1)不同坡位之间,谷底的灌草层植物生物量高于坡上,坡上高于坡下(P<0.01);不同坡向之间,阴坡灌草层植物生物量低于阳坡及平地(P<0.01),后二者间无显著差异;不同坡度之间,平坡灌草层植物生物量高于陡坡,陡坡高于缓坡(P<0.01)。(2)坡位与坡向的交互作用显著,坡下平地、坡上平地、坡上阳坡与谷底的所有坡位灌草层植物生物量最高,坡下阴坡、坡下阳坡及坡上阴坡之间无显著差异。(3)研究区现行状态下,有序逻辑斯蒂回归结果显示,灌草层植物生物量在不同海拔、坡位及坡向坡度组合下不同。坡位、坡向及坡度对林下灌草层植物生物量有显著影响,3个坡位等级间谷底最高而坡下最低,3个坡度等级间陡坡最高而缓坡最低,不同坡向比较,阴坡最低。(4)在不排除人为干扰、森林放牧的现实情况下,谷底、陡坡地带灌草层植物生物量概率最高。该研究结果可为准确估计东北虎豹国家公园林下灌草层植物对虎豹猎物种群的承载力提供重要参考,从而为濒危虎豹的保护和管理提供科学依据。

东北虎豹国家公园植物DNA微条形码数据库

DNA宏条形码技术已成为环境DNA分析的常用手段,选择合适的引物并建立本地微条形码数据库,对于环境DNA结果的进一步探究十分重要.本文通过数字模拟PCR技术,对食草动物环境DNA研究中常用的3个微条形码进行比较,发现psbCL具有最高或略低于最高的覆盖度和分辨率,在环境DNA分析中推荐优先使用.利用psbCL建立了东北虎豹国家公园本地微条形码库,同时利用psbCL扩增梅花鹿粪便中的进食物种,以比较本地微条形码库和公共数据库在物种鉴别能力方面的差异.结果表明,本地数据库在属和种水平均提高了鉴别能力.因此,本研究推荐环境DNA分析中建立本地微条形码库,以提高研究的精度,本研究所建立的东北虎豹国家公园植物DNA微条形码数据库也将为未来高精度的环境DNA分析提供基础.

东北虎豹国家公园梅花鹿的空间遗传格局及其影响因素

东北梅花鹿是东北虎豹国家公园主要的大型食草动物之一,是东北虎豹的主要猎物,对针阔混交林群落的维持有关键的作用,探究其遗传多样性及空间遗传格局对东北梅花鹿的保护以及国家公园生态系统的健康至关重要。在国家公园珲春保护区内,通过非损伤方法获得遗传样本,利用微卫星标记,研究该梅花鹿种群的空间遗传格局及其影响因素。结果表明:本研究区梅花鹿种群平均期望杂合度为0.721,遗传多样性较为丰富。有限的扩散能力常常导致种群在遗传距离上具有显著的空间自相关模式,本研究区梅花鹿种群在0-1km距离等级内在遗传距离上具有显著的空间自相关现象,据此可推测,该地区梅花鹿扩散距离为1km左右。STRUCTURE分析表明,珲春地区梅花鹿种群不存在明显的遗传分化。各种空间变量可以显著影响物种的遗传分化。本研究选取海拔、坡度、坡向、地表起伏率、人类干扰5个变量,研究其对梅花鹿种群遗传结构的影响,这5个变量多被认为与大中型哺乳动物扩散阻碍相关。依据5个变量建立了336个阻力模型,并进行偏曼特尔检验。其中,依据海拔、坡向、地表起伏率、人类干扰假设建立的246个阻力模型与遗传距离之间的关系并不显著,综合所有变量的15个生境适宜性模型阻力模型与遗传距离的关系也都不显著。在依据坡度假设建构的75个阻力模型中,只有1个模型与遗传距离有显著的正相关关系,该模型同时也是在控制空间自相关影响后,在所有模型中与遗传距离相关性最高的模型。根据该模型推测,最适宜梅花鹿扩散的坡度为10°,梅花鹿可能倾向于利用缓坡进行扩散。结果对东北虎豹国家公园梅花鹿种群的保护具有重要意义。

森林放牧对东北虎豹国家公园土壤理化性质和微生物群落组成的影响

选取典型的放牧区和非放牧区,采用分层抽样设立了100个样方(放牧区47个、非放牧区53个),采用高通量测序数据并结合大数据分析的方法探讨了森林放牧对土壤理化性质和土壤微生物群落组成的影响.研究结果显示:放牧显著增加了土壤密度(P=0.005)和电导率(P=0.045),降低了土壤含水量(P=0.022),表明家畜的活动可能已经破坏土壤结构和降低土壤保水能力;放牧区的土壤可交换K+(P=0.015)与Ca2+(P=0.006)、全钙质量分数(P=0.004)显著高于非放牧区,表明放牧干扰加速了国家公园土壤养分积累.通过高通量测序技术,依据97%相似性原则,将细菌序列划分为9488个可操作分类单位(operational taxonomic units,OTUs),真菌序列划分为5676个OTUs.放牧区与非放牧区的土壤细菌和真菌群落组成差异显著,坡度、土壤电导率和植物丰富度是影响土壤细菌群落组成的主要因素,而真菌群落组成受到放牧强度、海拔、坡度、植物丰富度、土壤电导率、全氮和速效磷的显著影响.进一步分析表明:变形菌门的相对丰度与放牧强度、海拔、电导率显著正相关,而与植物丰富度显著负相关;放线菌门的相对丰度与电导率显著正相关;绿弯菌门的相对丰度与电导率、植物丰富度显著正相关;担子菌门的相对丰度与海拔、坡度显著正相关,而与电导率、速效磷质量分数、植物丰富度显著负相关;子囊菌门和孢霉菌门的相对丰度与电导率、速效磷质量分数、植物丰富度显著正相关,而与海拔、坡度显著负相关;罗兹菌门的相对丰度与全氮、速效磷质量分数、植物丰富度显著正相关,而与海拔、坡度显著负相关.本研究表明,长期林下放牧对东北虎豹国家公园土壤理化性质和土壤微生物群落结构产生了不同影响,考虑到土壤与其微生物之间的强相互作用,可以预计土壤微生物群落结构的变化将极大地改变土壤功能,这对指导野生动物栖息地的恢复具有重要意义.

森林放牧对东北虎豹国家公园东部有蹄类动物灌草层食物资源的影响

森林放牧是中国东北虎豹国家公园内影响最广泛且强度最大的人类干扰之一。研究放牧对有蹄类动物食物资源的影响,是估算当前状态下东北虎和东北豹主要猎物承载力的关键,可为国家公园的管理提供有效的科学依据。本研究于2016年在中国东北虎豹国家公园东部的牧场和非牧场区域分层抽取50个林下样地设置围栏对照实验,于2017年生长季进行灌草层植被调查(每个样地的围栏与对照各随机调查3个1 m×1 m的样方,共调查300个植物样方),并应用红外相机技术获取对照样地内有蹄类动物丰富度和活动情况,研究放牧对研究区灌草层植物及动物的影响。研究结果显示:在生长季内,森林放牧显著降低林下灌草层植物生物量(减少约24%),牧场样地的嫩枝叶显著降低。除禾草外,牧场样地中其他类别植物的氮含量均显著高于非牧场样地(平均超出非牧场样地25%)。非牧场样地梅花鹿的相对丰富度指数(RAI)显著高于牧场样地,而狍与野猪的相对丰富度指数(RAI)在两类样地间没有显著差别。研究结果表明,东北虎豹国家公园东部森林放牧,减少了有蹄类动物灌草层食物资源,降低了有蹄类动物的多度。建议停止森林放牧,恢复有蹄类动物栖息地。

东北虎豹国家公园东部的野猪生境利用和活动节律初步研究

野猪是世界上分布最广的大型哺乳动物之一,也是东北虎豹国家公园内主要的有蹄类动物,东北虎主要的猎物之一。本文采集了中国虎豹观测网络架设在东北虎豹国家公园东部区域的红外相机完整一年的拍摄数据(2015年5月至2016年4月),通过占域模型和核密度分析获得不同季节的野猪生境利用情况和日活动节律,探究人为因素、环境因素和生物因素对野猪生境利用的影响。结果显示,野猪偏好于针叶林和针阔混交林,在靠近居民点的区域活动增加。不同物种间的相互作用对野猪的生境利用产生不同影响,受捕食者压力野猪倾向于躲避东北虎,但东北豹对野猪占域显示为正向影响。梅花鹿和狍对野猪的影响在不同季节呈现相反,梅花鹿对野猪的占域在冬季呈负向影响,而狍对野猪的占域则在夏季呈负向影响。本研究区域内的野猪夏季有2个活动高峰,冬季有1个活动高峰,在不同季节都倾向于白天和晨昏活动,在日落前达到活动最高峰。本研究揭示东北虎豹国家公园东部区域的野猪生境利用和活动节律是受到植被生境、大型食肉动物以及人类因素等多种因素相互作用长期相适应的结果。

东北虎豹国家公园东部有蹄类栖息地的灌草层食物资源的量与质

东北虎和东北豹主要捕食马鹿、梅花鹿、狍及野猪等大中型有蹄类动物,而这些有蹄类的生存依赖森林灌草层的植食性食物资源,形成了东北亚温带森林生态系统完整的啃食食物链(grazing food chain)主体。本研究通过对建设中的东北虎豹国家公园东部地区有蹄类栖息地的灌草层植物进行本底调查,获得有蹄类动物的食物资源基线数据。2015年及2016年的生长季,在东北虎豹国家公园东部,随机选择141个样地嵌套496条样线,1 948个样方,对不同森林结构(郁闭林及开阔生境,开阔生境包括林窗、林缘和河岸带)的灌草层植物生物量、食物类别组成(嫩枝叶、禾莎草、杂类草和蕨类)及碳、氮含量进行调查分析。研究结果显示:灌草层生物量在开阔生境显著高于郁闭林下(94.91 g/m^2 vs.30.15 g/m^2),达到3.15倍。三种开阔生境下的灌草层食物资源类别组成差异显著,在林窗内以嫩枝叶占优势,在林缘以杂类草占优势,在河岸带以蕨类占优势。灌草层中杂类草和嫩枝叶平均氮含量高,杂类草碳含量低、C/N低;四类植物热值均超17 kJ/g,其中嫩枝叶最高。嫩枝叶、杂类草占优势的高生物量(生物量大于40 g/m^2)斑块占郁闭林下的16%、占开阔生境的50%左右,可能是精食者(browser)的取食热点区域。建议在未来国家公园建设中,在合适地段保留一定的开阔生境,为梅花鹿等食草动物补充高质量的灌草层食物资源斑块,促进有蹄类动物种群发展,并以此为基础恢复虎豹种群。

基于深度学习的红外相机动物影像人工智能识别:以东北虎豹国家公园为例

为解决大量红外相机监测影像数据量庞大、亟待快速和自动识别的问题,本研究以东北虎豹国家公园为例,应用卷积神经网络,通过深度学习算法对红外相机影像实现物种自动识别。本研究选择8个物种的红外相机视频影像,以50帧率均匀采集成图片格式,每个物种筛选不同角度、不同环境条件的图片,建立图片数据集,包括训练集2 074张,测试集519张。对图片进行目标打框、类别标注,选用darknet框架下的YOLO v3模型进行训练。首先不区分昼(RGB)夜(灰度)图像进行训练,再区分昼夜进行训练,最后分别对昼夜图像利用微调(fine-tune)进行训练。研究初步结果显示,基于YOLO v3模型对自然条件下拍摄的红外相机图像进行物种自动识别能够一定程度减轻人力负担,但其效果还需通过完善数据集进行提升。fine-tune在小数据集时或可作为辅助。模型对8个物种识别的平均精确率达到84.9%~96.0%,且模型收敛。

东北虎豹国家公园森林声景的昼夜和季节变化

被动声学监测技术和声学指数通过对音频数据的时频域特征进行定量分析,可以反映声景的复杂度、多样性和健康程度等,已经成为评估生物多样性变化的重要手段。本研究从2020年6月至2021年6月在东北虎豹国家公园采集了52个点的声学数据,计算了春、夏、秋、冬4个季节和黎明、白天、黄昏、夜晚4个昼夜时间段的声音复杂度指数(acoustic complexity index,ACI)、声音多样性指数(acoustic diversity index,ADI)、声音均匀度指数(acoustic evenness index,AEI)、生物声学指数(bioacoustic index,BIO)、标准化声景差异指数(normalized difference soundscape index,NDSI)、声音熵指数(acoustic entropy index,H)和1–21k Hz共20个频段的功率谱密度(power spectral density,PSD)等声学指数,评价了声景构成和多样性的昼夜和季节性差异。结果表明,东北虎豹国家公园的声景随季节变化具有显著的昼夜节律差异,尤其是夜晚的声景和声学成分显著不同于其他时段;白天声景的复杂度和多样性以及生物声的强度更高,但夏季的夜晚比白天有更高的声音复杂度;春季的黎明时段由于强烈的鸟类和鸣而具有较高的声音多样性和生物声强度。此外,声景和声学成分具有显著的季节性差异,其中春、夏、秋等3个季节(主要是5–10月)具有高的声音复杂度、多样性和生物声强度,但每个声学指数峰值出现的时间具有高度的异质性。本研究为东北虎豹国家公园声景资源的恢复和保护提供了基础数据,未来需要进一步结合非声学变量深入探讨区域声景形成的驱动因素,揭示人类干扰和气候变化的影响。

扎实推进东北虎豹国家公园两项试点

主要从试点概况、主要经验做法、成效体会三个方面介绍了东北虎豹国家公园自然资源资产管理体制试点与国家公园体制试点两项试点情况。

履职资源监管,合力抗击疫情--国家林草局驻长春专员办(东北虎豹国家公园管理局)纪实

今年3月,面对突发的疫情,国家林业和草原局驻长春专员办(东北虎豹国家公园管理局)第一时间组建以党支部为单位的6个党员突击队,下沉对口社区,全力支援疫情防控工作,以“零差评”“高口碑”,圆满完成了支援任务。同时,建立联络机制,实现全过程监管,提升受委托实施行政许可工作质量;东北虎豹国家公园管理局及其10个分局联动,全力做好园区野生动物疫情防控,筑起监测防控的“铜墙铁壁”,合力抗击疫情、履职资源监管,以实际行动锻造“忠诚、团结、干净、担当、求实”的新时代“长办精神”。

筑起监测防控“铜墙铁壁”--东北虎豹国家公园管理局十分局联动

东北虎豹国家公园管理局辖区包括吉林片区的珲春市局、珲春局、汪清县局、汪清局、天桥岭局、大兴沟局;黑龙江片区的东宁市局、绥阳局、东京城局、穆棱局,10分局积极响应,全力做好园区疫情防控和行政监管工作,筑牢监测防控的生态屏障。

基于白尾海雕粪便样品的SSR引物及性别鉴定引物的开发

白尾海雕(Haliaeetus albicilla),是鹰形目鹰科海雕属的一种大型猛禽、国家一级保护动物,位于食物链顶端,对于维持生态平衡和生物多样性具有重要作用.每年冬季,大批白尾海雕在我国吉林省珲春市敬信湿地越冬,形成了国内最大的越冬种群.为了实现基于粪便样品开展白尾海雕种群遗传学等方面的研究的可行性,填补白尾海雕亚洲种群的研究空白,需要开发新的微卫星DNA,即SSR(simple sequence repeat)引物和性别鉴定引物.本研究以NCBI上公布的白尾海雕全基因组数据为基础,进行了SSR引物和性别鉴定引物的开发.随后,使用白尾海雕粪便样品对引物进行了筛选,最终获得9对SSR引物和2对性别鉴定引物.本研究为白尾海雕种群遗传学深入研究提供了丰富有效的SSR分子标记,也为白尾海雕性别分子鉴定提供了新的引物选择.

基于红外相机监测的汪清自然保护区东北豹种群动态

【目的】东北豹是分布最北、种群数量最小的豹亚种,濒危等级为“极危”。分析采用相机监测技术得到的汪清保护区内东北豹种群数量和分布情况的长期动态,为这一濒危物种的保护提供科学依据。【方法】 2013年秋-2017年秋,在汪清保护区内东北豹主要分布区以每3km×3km网格1对的密度布设相机。采用相对丰富度指数(relative abundance indices,RAI)计算东北豹相对丰富度,以99%核密度等值线定义东北豹分布区,在Extract Compare软件中进行个体识别。在CAPTURE软件中对有效监测期的数据进行闭合种群检验、适宜模型评估和种群数量估计。以8 km为半径,在相机布设处向周边外延绘制缓冲区作为有效监测面积,评估东北豹种群密度。【结果】在9个监测季,东北豹RAI指数波动在0.34~2.12之间。2013年秋季东北豹分布区为201km^2, 2017年秋季分布区为992 km 2。共识别东北豹个体9只,其中成年雌性和雄性各3只、幼崽2只、性别不明个体1只。在种群数量低的情况下,CAPTURE闭合种群检验效力并不强,检验结果总体偏低。Mh模型(假设拍摄率有个体差异)选择标准得分在2015春、2015秋、2016秋、2017春4个监测季最高,在其他5个监测季得分仅次于M 0(假设拍摄率一致)。卡方拟合优度检验显示,Mb(假设捕获前后拍摄率有差异)、Mt(假设不同时段拍摄率有差异)模型评估捕获率与M0模型无显著差异。研究期间东北豹种群密度波动在0.12~0.88只·(100 km 2)^-1 ,种群总捕获率整体较高,但2017年春季拍摄个体仅占种群评估数量的0.43。【结论】受地理因素和猎物丰富度变化影响,东北豹时空分布具有异质性。CAPTURE闭合种群检验对小样本检验效力不强。M h假设是进行东北豹种群数量评估的适宜模型,“拍摄羞怯反应”会导致种群密度评估结果偏高。

国家公园的东北虎

东北虎豹国家公园是中国东北虎、东北豹种群数量最多、活动最频繁、最重要的定居和繁育区域。监测显示,东北虎豹国家公园目前至少有野生东北虎27只、东北豹42只。2017年-2019年间,监测到新繁殖东北虎幼崽10只、东北豹幼崽7只。东北虎主要分布于中俄边境区域,并呈现出明显的向中国内陆扩散的趋势。

基于文献数据比较研究东北针阔混交林群落叶绿体遗传多样性

第四纪气候变化对植物群落产生深远影响,然而植物群落如何响应气候变化,群落内不同物种是否具有一致的响应,对于这些问题仍缺乏更系统和完整的答案.中国东北针阔混交林位于凉温带,对气候变化十分敏感,是研究物种对第四纪气候变化响应的理想区域.本研究利用文献检索调查东北针阔混交林物种谱系地理研究现状,并基于文献数据分析东北针阔混交林群落及其周边群落的遗传多样性空间分布情况.结果发现,2020年前,仅有23篇文章对27个东北针阔混交林群落物种进行谱系地理研究.无论是群落水平还是物种水平,均未发现遗传多样性的纬度梯度格局.现有的数据表明,长白山西部和大兴安岭北部地区具有较高的群落遗传多样性.这些结果表明冰期"原位避难"可能是东北针阔混交林群落物种的普遍模式,但是具体的冰期避难所位置可能存在物种差异.由于文献数据是独立而分散的谱系地理研究,存在取样种群和分子标记以及覆盖度的差异,从而导致基于文献分析的群落水平遗传多样性格局结论仍存在不确定性.未来应开展以群落遗传多样性和群落形成历史问题为导向的系统设计,以期系统性地回答群落如何响应第四纪气候变化.

虎豹归林 王者归来

东北虎豹国家公园以核心保护物种命名。它所保护的"王者"东北虎、东北豹,因濒临灭绝而备受关注。它的建立,不仅仅标志着虎豹归林,而且作为第一个中央直管的国家公园,也担纲着探索中国国家公园体制建设的重要使命。

同域分布的野猪与狍活动节律及与月光周期的关系

完全的竞争者不能共存,物种间生态位分化是同域物种长期稳定共存的基础。不同物种在同一分布区时间生态位的分化对其共存至关重要。为研究同域分布物种的共存机制,在2018年11月到2021年7月利用远红外相机监测技术对穆棱东北红豆杉国家级自然保护区同域分布的野猪(Sus scrofa)和狍(Capreolus pygargus)进行了野外监测研究,并利用核密度估计方法和雅各布斯选择指数(JSI)对日活动节律和一段时间内的活动周期选择进行了评估,同时还利用非参数检验评估了2个物种的活动与月光周期的关系。研究结果表明,狍不管在全年还是在不同的季节,日活动节律均为双峰模式,而野猪的活动模式表现出明显的可塑性,在全年和冷季为单峰型,暖季为双峰型,二者在日活动节律上的重叠程度较高(Dhat>0.59),在暖季的重叠系数最高(Dhat=0.65)。此外,在时间段的选择上,狍在全年和冷季更喜欢在黎明和黄昏活动(0.170.32),而野猪活动在全年和冷季对白天和黄昏的选择更多(JSI>0.3),暖季则更喜欢在白天活动(JSI_(day)=0.86),二者在夜晚的活动都较少(JSInight<0),其中野猪尤为明显(JSInight<-0.63)。狍在各月光周期间的出现频次存在显著差异(P<0.05),满月期活动较频繁,下弦月期活动频次最少,而野猪的活动与月光周期的相关性较弱(P>0.05)。研究野猪和狍的时间重叠,为研究大型食肉动物与猎物的互作关系奠定了基础。

东北虎杀了东北豹

2023年12月23日,东北虎豹国家公园核心区。一只东北豹静静地躺在雪地上,生命已经逝去。它的头部、腹部和臀部都被啃咬过,现场血迹斑斑,周围一片狼藉。在我国,东北豹是国家一级保护动物,即使是在环境优越的东北虎豹国家公园,总共也只有几十只。这只东北豹的死亡如同在平地上投下了一枚重磅炸弹,立刻引起了国家公园管理人员的高度重视。

东北虎豹生物多样性红外相机监测平台概述

东北虎豹生物多样性红外相机监测平台始建于2006年,位于中国东北温带针阔混交林区,覆盖老爷岭、张广才岭和完达山,面积达1.5万多平方公里。平台的监测目标是从生态系统水平上对东北虎(Panthera tigris altaica)、东北豹(P.pardus orientalis)、有蹄类猎物及同域分布的其他哺乳动物、森林栖息生境、环境要素和人类活动等进行全面系统的调查和观测。截至2019年6月,平台产生视频记录超过78.5万条,有效相机工作日173.6万多天,记录了28种野生兽类和32种野生鸟类。另外,利用红外相机平台已经在野生动物多样性本底调查、虎豹种群分布、数量与扩散限制、同域食肉动物种间关系、动物生境利用等方面取得一些成果,同时为东北虎豹国家公园生物多样性监测、评估和管理提供了科技支撑。