北京冬奥会延庆赛区施工作业对野生动物的影响分析

夏 凡，鲍伟东*，盖立新，巨龙飞，黄文华，蒋 健，哈希博

(1.北京林业大学生物科学与技术学院，北京 100083；
2.北京松山国家级自然保护区管理处，北京 102115；
3.北京市延庆区珍珠泉乡生态环境管理中心，北京 102107)

野生动物作为生态系统的活跃部分是维系生态系统能量流转和物质循环的重要组成，其结构多样性对于维持生态系统的正常功能起到了关键作用[1]。在人类社会发展进程中，人类活动已经导致了野生动物的栖息地、空间分布、种群数量锐减，以及灭绝速度加快等后果[2-4]。哺乳动物和鸟类作为生态系统中的敏感类群，通过长期监测其动态，能够及时直观地了解生态系统结构、自然环境的变化，以及人类活动对其产生的影响，并以此作为制定野生动物保护措施的重要科学依据[5]。野生动物的物种多度(abundance)是种群和群落的重要参数[6]，物种多度包含绝对数量和相对多度(relative abundance)，由于在实际研究中往往难以调查野生动物种群的绝对数量，在多度研究中通常使用相对多度作为衡量动物数量多少的指标，广泛应用于野外种群的快速评估、入侵物种管理以及种群动态监测等方面[7]。野生动物的活动节律作为动物行为生态学的重要研究内容[8]，既是其自身长期进化的结果[9]，也体现了对于环境因素变化的适应能力[10-11];活动节律受生物学因素(如性别、年龄、繁殖状态等)和外界环境因素(如气候条件、捕食者、竞争者、食物资源、人类活动等)的共同作用，并与环境周期变化保持同步[12-13]。因此，通过分析野生动物活动节律的变化，可以了解生物学因素及外界环境因素对其产生的影响。北京2022年冬奥会及冬残奥会延庆赛区毗邻北京松山国家级自然保护区，野生动植物资源丰富，周边分布有许多国家级和省级重点保护野生动植物，生态环境敏感且脆弱[14]。冬奥会场地建设会对赛区及周边的野生动物产生一定影响，历届奥运赛事主办方都采取了保护措施[15-17]。中国政府秉持绿色奥运的理念，在施工前期制定了完善的野生动植物保护与监测方案，但保护措施效果未知，赛场建设对于野生动物造成的影响尚需及时开展评估。

此前，2013年3月至2014年2月在北京松山国家级自然保护区开展过利用红外相机进行野生动物多样性调查[11,18]，着重于保护区整体的物种多样性与活动节律分析，其中一些红外相机布设于后期规划的北京冬奥会延庆赛区内。本研究以该时间段获取的红外相机监测数据为对照，于施工期间(2019年4月至2020年3月)对延庆赛区开展红外相机监测分析，通过对比施工前后哺乳动物的相对多度和活动节律变化情况，探究施工建设等活动对野生动物产生的影响，为野生动物的有效保护提供数据支持与科学参考。

1.1 研究地概况

北京2022年冬奥会延庆赛区位于北京市延庆区张山营镇大庄科村以北、小海坨山以南(115°46′～115°50′E，40°31′～40°34′N)，呈东北向西南延伸的形态，占地面积约16 km2。赛区紧邻北京松山国家级自然保护区，赛区以中山峡谷地貌为主，海拔在1 000～2 198 m，由北向南海拔逐渐降低，局部小山脊走向组成较为多样的地形。气候特征表现为大陆性季风气候，春季降雨较少，风多升温快；
夏季较为温暖且降雨较多；
秋冬季风多且干燥寒冷。年平均气温为8.86 ℃，最热月为7月，最冷月为1月[19]。赛区内以落叶阔叶林为主要植被类型，面积约401 hm2，主要树种有白桦(Betulaplatyphylla)、黑桦(Betuladahurica)、山杨(Populusdavidiana)、胡桃楸(Juglansmandshurica)、蒙古栎(Quercusmongolica)[19]。区域小型土壤动物有7科18属[19],最常见的是弹尾目(Collembola)跳虫。土壤细菌群落主要为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门，真菌群落以担子菌门和子囊菌门为主[20]。动物区系组成以古北界为主，其中国家Ⅱ级重点保护动物23种，哺乳类有貉(Nyctereutesprocyonoides)、赤狐(Vulpesvulpes)、豹猫(Prionailurusbengalensis)、中华斑羚(Naemorhedusgriseus)，鸟类18种，爬行类1种[21]。

1.2 数据采集

2019年4月至2020年3月(北京冬奥会延庆赛区施工期间)，于赛区内及其周边布设红外相机(图1)。由于赛区内施工期间部分道路不通、施工阻碍等原因，红外相机布设在3条沟口有施工、沟内无干扰的区域，每个相机位点之间距离不低于200 m。共布设31台红外相机(型号Ltl Acorn 5210 A和Ltl Acorn 6210 MC，中国珠海猎科电子有限公司)，固定于粗壮乔木上，进行24 h不间断监测。红外相机设置为拍照+录像模式，拍摄1张照片后接续时长为15 s的视频，拍摄间隔1 min，每2～3个月采集1批数据，并进行电池和存储卡更换。

图1 北京2022年冬奥会延庆赛区位置示意及红外相机布设位点Fig.1 The geographical location of Yanqing competition area of Beijing 2022 Olympic Winter Games and camera-trapping sites

1.3 数据处理及分析

参照文献[19]将所有红外相机拍摄到的视频和照片逐一进行物种鉴别，记录每个视频或照片的拍摄时间、拍摄地点地理位置、物种、性别以及行为类型等。以30 min为独立事件划分间隔，并根据野生动物的毛色、体型、斑纹特征等区别个体，避免重复统计在同一时间段内出现的同一个体。整理收集得到的数据，计算各个物种在监测期间的相对多度指数(relative abundance index,RAI)。相对多度用拍摄目标物种的独立有效照片数量来衡量[21-22]。

依据本次调查数据，从中选取相对多度指数大于2的兽类作为研究对象，以相对多度指数和活动节律为指标，与施工前(2013年3月至2014年2月)的数据进行对比[11]。以1年监测周期中各月的相对多度指数，在Excel 2013和SSPS 24.0中进行对比分析，某物种相对多度指数施工前与施工期间的差异用相关样本的威尔科克森(Wilcoxon)符号秩(Z)检验，显著水平设置为α=0.05。

通过对比月活动节律和日活动节律，分析不同时间哺乳动物的活动节律变化情况，其中，月活动节律以月相对多度指数(monthly RAI)为指标[11,23]。采用非参数核密度估计方法[24]，以施工前与施工期间的日活动节律数据计算重叠系数(Δ)，进行重叠度分析，使用R 3.6.1软件的overlap包[25]和activity包[26]处理数据。

参见蒋志刚等[27]列出的名录对监测到的动物鉴定保护等级。

2.1 野生动物多样性分析

2019年4月至2020年3月调查期间，红外相机累计有效拍摄日4 193 d，共获得视频和照片12 554份，其中有效照片5 961份。拍摄到38种兽类和鸟类物种，隶属9目23科，其中有国家Ⅱ级重点保护动物中华斑羚、豹猫、勺鸡(Pucrasiamacrolopha)、灰脸鵟鹰(Butasturindicus)、纵纹腹小鸮(Athenenoctua)、北朱雀(Carpodacusroseus)，北京市一级保护动物花面狸(Pagumalarvata)、红嘴蓝鹊(Urocissaerythrorhyncha)、灰头绿啄木鸟(Picuscanus)，北京市二级保护动物14种，以往该区域监测记录的貉、赤狐、蒙古兔(Lepustolai)未在本次监测中发现。本次红外相机监测得到的有效照片中，相对多度指数大于2的兽类有5种(表1)，分别是豹猫(RAI为2.69)、亚洲狗獾(RAI为3.10)、猪獾(RAI为9.11)、野猪(RAI为2.41)、岩松鼠(Sciurotamiasdavidianus)(RAI为17.05)。Wilcoxon符号秩(Z)检验结果显示，施工因素对豹猫(Z=-2.981,P<0.01)、亚洲狗獾(Z=-2.578,P<0.05)、猪獾(Z=2.197,P<0.05)、野猪(Z=-2.310,P<0.05)的相对多度影响显著，对岩松鼠(Z=-0.628,P=0.530)的影响不显著。

表1 北京2022年冬奥会延庆赛区红外相机记录的5种主要兽类Table 1 The five main mammal species detected during camera trapping survey in Yanqing competition area of Beijing 2022 Olympic Winter Games

2.2 兽类月活动节律对比结果分析

与2013年3月至2014年2月观测数据相比，5种兽类中，豹猫和亚洲狗獾的月活动节律变化较大，豹猫的活动在施工前主要集中于夏季，活动高峰出现在8月，而施工期间活动高峰出现在4月，夏季活动频率大幅度降低，全年活动分布较均匀(图2)。施工前亚洲狗獾活动高峰出现在11月，在夏、秋季活动频繁，施工期间活动高峰出现在5月，活动集中在春季和夏季。野猪的月活动节律变化较小，活动高峰由11月延后至12月，且活动频繁期跨度增大，由秋初延续至次年春初。猪獾和岩松鼠的月活动节律变化不大，活动高峰时间未发生变化，但月相对多度指数有所下降；
猪獾秋季活动小高峰消失，夏季活动增多，出现新活动小高峰；
岩松鼠夏、冬季活动增加，秋季活动减少，整年活动分布更均匀(图2)。

图2 北京2022年冬奥会延庆赛区2013—2014年与2019—2020年5种兽类的月活动节律比较Fig.2 Comparison of monthly activity rhythm between 2013-2014 and 2019-2020 for five mammals in Yanqing competition area of Beijing 2022 Olympic Winter Games

2.3 兽类日活动节律对比结果分析

经红外相机观察分析得到的兽类活动日活动节律见图3。由图3叠加分析表明，与施工前对比，豹猫的日活动节律重叠系数(Δ)=0.803，日活动节律曲线差异极显著(P<0.01)，日间活动下降明显，夜间活动增多，凌晨5:00左右出现新的活动高峰(图3)。亚洲狗獾的日活动节律重叠系数(Δ)=0.642，日活动节律曲线差异极显著(P<0.01)，日间活动大幅减少，夜间活动大幅增多，活动高峰推迟至22:00左右。猪獾的日活动节律重叠系数(Δ)=0.870，日活动节律曲线差异极显著(P<0.01)，日间活动小幅减少，凌晨0:00—4:00期间活动明显增多。野猪的日活动节律重叠系数(Δ)=0.649，日活动节律曲线差异极显著(P<0.01)，夜间活动减少，日间活动明显增多，活动高峰提前至18:00左右。岩松鼠的日活动节律重叠系数(Δ)=0.918，日活动节律曲线差异极显著(P<0.01)，施工期间日活动高峰由9:00推迟至10:00，12:00—15:00活动减少，且在17:00点左右出现了一个新的活动小高峰(图3)。

图3 北京2022年冬奥会延庆赛区5种兽类在2013—2014与2019—2020年日活动节律比较Fig.3 Comparison of daily activity rhythm between 2013-2014 and 2019-2020 for five mammals in Yanqing competition area of Beijing 2022 Olympic Winter Games

3.1 野生动物多样性变化

本研究结果显示，延庆赛区以往监测记录的貉、赤狐、蒙古兔未在本次施工期监测中发现；
本次监测到鸟类物种6目15科25种，少于2013年的7目17科47种，总体看野生动物多样性下降[11,18]。对5种哺乳动物的相对多度对比显示，施工建设对豹猫和亚洲狗獾影响显著，这表明在施工建设背景下，该区域的野生动物多样性变化较大。迁移能力较强的鸟类、中型兽类，受施工产生的噪音、震动等干扰影响，远离施工区域，向影响较小、生态环境更适宜的周边保护区迁移。相反，野猪、猪獾对于栖息地环境要求不高，尽管施工建设对其产生了干扰，但程度较轻，其他兽类的外迁使这些物种的竞争干扰得以改善，相对多度上升。研究区域岩松鼠种群数量较多，其对栖息地环境要求较低、适应性强，还能够获得施工人员丢弃的剩余食物，施工建设对其影响较小。对于赛区内分布的国家Ⅱ级重点保护哺乳动物中华斑羚，由于种群数量原本较少，本次监测得到的相对多度指数较低(RAI为0.79)，是否还能够维持有效生存种群，需要进一步加强监测。

3.2 施工对兽类月活动节律的影响

延庆赛区野生动物月活动节律分析结果表明，各种野生动物受施工建设影响较大。每年3月开始大规模施工，尤以夏季和秋季施工强度较大，到冬末春初基本工程建设完毕，施工强度减小。因此，豹猫、亚洲狗獾的月活动高峰都有所提前，本应活动频繁的夏、秋季，由于高强度施工建设干扰，它们的活动频率降低以规避干扰。猪獾、野猪、岩松鼠的月活动节律变化较小，这与它们较低的生存要求、较强的适应能力相关，由于其他兽类物种受影响较大，使得它们的竞争压力减小、种群优势度上升，月活动节律分布更均匀，甚至野猪的活动频繁期由秋初延续到了次年春初。

3.3 施工对兽类日活动节律的影响

研究表明，延庆赛区5种兽类的日活动节律受施工建设影响具有显著差异，按照施工前制定的野生动物保护计划，赛区施工建设要求在白天进行，使得豹猫、亚洲狗獾、猪獾减少日间活动，大幅增加夜间活动以规避干扰。而主要在日间活动的岩松鼠，受日间施工建设的影响，活动高峰有所推迟，日间活动分布更均匀，同时傍晚施工建设结束后、日落前活动增加，以此来适应施工建设下的生存环境。由于野猪对生存环境要求较低、适应性强，同时其他兽类的种群数量减少、日间活动降低，使得其日间活动反而增多，夜间活动有所降低。

综上，北京2022年冬奥会延庆赛区的施工对该区域野生动物产生了一定影响，施工作业、爆破干扰、交通运输噪声等直接干扰导致野生动物产生回避行为，以及原生植被破坏、栖息地破碎化等因素导致该区域不适宜野生动物栖居[28-29]，从而使野生动物的相对多度指数下降、活动节律发生改变。一些适应能力强的物种，如野猪、猪獾、岩松鼠、乌鸦(Corvusspp.)、红嘴蓝鹊等仍在该区域活动，这也说明赛区施工对野生动物的影响并非是灾难性、不可恢复的，只是暂时造成的适宜度降低。冬奥会举办期间以及后冬奥时期的运营期，该区域野生动物多样性、种群数量、活动节律等如何变化，可以借鉴相关动物活动分析方法[30]，进行长期监测，及时制定并实施具有针对性的保护措施。

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