虎(Panthera tigris)作为顶级捕食者, 对维持森林生态系统服务和结构完整性有着重要作用, 是研究和保护工作的旗舰物种。历史上, 虎曾广泛分布于亚洲大部分地区, 如今仅分布于南亚、东南亚和东北亚的破碎化栖息地, 各区域种群处于濒危或极度濒危状态。准确了解野生虎的种群状态和生态需求信息对于科学开展保护和恢复工作至关重要。本文通过综述近几十年的研究文献, 总结了野生虎种群现状和主要威胁因素, 评价了已有研究的重点与不足, 为未来亚洲虎种群的研究和保护提出了建议。目前与虎相关的研究主要集中在分布范围最广的孟加拉虎(P. t. tigris)和东北虎(P. t. altaica) 2个亚种, 而最急需关注的其他亚种仍研究不足。经过近十几年的努力和保护投入, 目前野生虎种群数量已从2010年的大约3,200只恢复到现在约4,500只, 但在越南、柬埔寨和老挝3个国家已经灭绝。虎面临的主要威胁包括持续的栖息地破坏和隔离、猎物缺乏、近交衰退、人虎冲突、贸易与盗猎和疾病威胁等。未来的研究和保护工作需要加强种群和栖息地连通性恢复、个体重引入、疾病管控以及加强跨境合作和反盗猎等。

虎(Panthera tigris)和豹(P. pardus)作为食物链的顶级捕食者对维持生态系统结构与功能稳定性起到重要作用。强烈的人为干扰已导致亚洲虎和豹种群(以下简称虎豹)分布呈现破碎化状态, 探究二者之间的相互作用对缓解人类威胁和濒危物种保护具有重要意义。尽管虎豹竞争和共存研究已持续几十年, 但多局限于区域性种群, 缺乏系统性研究。本研究梳理了1976-2021年间36篇涉及虎豹竞争性相互作用研究的文献, 涵盖中国、俄罗斯、泰国、马来西亚、印度、尼泊尔、不丹共7个国家26个区域, 系统阐述了虎豹目前在亚洲的主要分布以及它们之间的干涉型和资源利用型竞争的主要表现形式, 并分析了猎物与干扰因素对虎豹竞争与共存的影响。本研究提出了5个可能影响种间作用的猎物构成情况, 强调了不同大小有蹄类猎物的丰富度和多度以及人为干扰的空间分布对虎豹区域竞争和共存的调控作用。现有研究显示虎豹的空间利用取决于本地的生境、猎物和干扰等因素。豹相对于虎具有更强的行为可塑性, 虎豹之间在空间、时间和营养生态位等维度权衡生态机会(如容易捕获的猎物)与冲突风险(人或竞争者带来的风险)来促进共存。目前虎豹相互作用研究存在严重的亚种和区域不平衡性, 未来研究重点应关注各种生物和非生物类因素对虎豹种间竞争类型和作用强度的调控方式以及调控的生态阈值效应。

荒漠猫(Felis bieti)是中国特有的野生猫科动物, 也是世界上最鲜为人知的猫科动物之一, 在IUCN濒危物种红色名录中列为易危(Vulnerable, VU), 在我国被列为国家一级重点保护野生动物。本文对荒漠猫的野外分布现状、分类学地位、遗传多样性、演化史以及致危因素等近期研究进展进行了综述和展望, 以期为荒漠猫的保护提供科学依据。荒漠猫定名于1892年, 其分类学地位长期存在争议。形态学证据支持其独立物种的划分, 但分子遗传学研究则表明荒漠猫与亚洲野猫(Felis silvestris ornata)等野猫亚种之间的演化距离相当, 建议将其归为野猫亚种(F. s. bieti)。然而研究也表明包括荒漠猫在内的各野猫支系之间的分歧时间已有100万年以上, 因此解决野猫类群分类学争议的另一种可能是将所有野猫亚种提升为物种水平, 从而维持荒漠猫的独立物种地位, 不过这需要对所有野猫类群在全基因组层面深入全面地分析。最新的基因组学研究揭示荒漠猫与亚洲野猫(F. s. ornata)存在着古老的基因交流, 与青藏高原同域家猫之间存在近期且广泛的基因渗透。该遗传杂交信号以荒漠猫到家猫为主并局限于荒漠猫分布区, 时间尺度对应于20世纪中叶, 可能与藏区社会经济的发展以及家猫种群在当地的增长有关。该发现也意味着青藏高原增长的家猫种群对于同域分布的野猫产生的遗传影响将是亟需关注的问题。IUCN最新评估结果显示, 荒漠猫明确分布区域仅限于青藏高原东部, 包括青海东部、四川西北部、甘肃西南部以及紧邻青海的西藏东南部局部区域。荒漠猫当前面临着包括鼠药施用造成的二次毒害、毛皮贸易、开发建设造成的栖息地的丧失和碎片化、路撞以及与同域家猫杂交等在内的直接或潜在威胁。对荒漠猫开展更全面的调查和深入的研究以及评估并制定有效的保护管理措施, 是保护我国唯一的特有猫科动物的重要举措。

云豹(Neofelis nebulosa)是中国大型猫科动物中对森林生态系统依赖性最高的物种。中国作为云豹的主要分布区, 由于长期以来缺乏深入研究和有效保护, 在盗猎、森林采伐、土地利用变化等威胁因素的共同作用下, 云豹在中国的分布范围和种群数量近数十年来均大幅缩减, 其分布现状亟需全面评估。本研究系统检索和查阅了国内1950年以来的云豹标本、野外调查记录、地方志、新闻报道等直接证据, 整理了中国各省级行政区内云豹记录存在的年代; 基于2010-2020年国内55个地区的红外相机监测数据, 结合同期研究文献中记录的中国云豹确认分布位点, 校准了已发表的云豹栖息地适合度模型, 并在此基础上叠加保护地和行政区划图层, 根据2010-2020年间森林覆盖率的减量评估云豹栖息地适合度的变化, 以识别我国的云豹关键栖息地和保护优先区。结果显示, 1950-2009年, 我国的云南、西藏、四川、陕西、甘肃、重庆、贵州、广西、广东、海南、湖北、湖南、安徽、江西、浙江、福建以及台湾共17个省级行政区有云豹分布, 但其中12个迄今已超过20年无确凿记录, 且目前仅在云南省和西藏自治区仍有云豹记录延续。当前我国大陆地区云豹潜在栖息地总面积64,093 km², 分别位于9个连续的栖息地斑块中, 其中3个为跨境斑块。2010-2020年间, 我国境内共在5个自然保护区的10个样区记录到云豹, 全部位于西藏东南部以及云南西部和南部的2个跨境栖息地斑块(即“喜马拉雅-横断山脉西侧-若开山脉”和“无量山南麓-安南山脉”)的边缘。2010-2020年间, 这两个斑块在中国境内区域的年均森林覆盖率减量(0.84%)小于境外(1.57%)。从本研究的结果推断, 中国目前确认分布的云豹种群极有可能维持在跨境分布的生境中, 面临内部和跨境的双重挑战。相关保护地应有针对性地加强反盗猎执法, 并开展栖息地恢复工作以提升云豹栖息地质量与斑块连通性, 同时与周边分布区国家开展跨境保护合作, 为现有云豹种群的长期生存和发展提供必要基础。

云猫(Pardofelis marmorata)在中国分布狭窄、种群稀少, 目前尚缺少有关其调查与研究的报道。通过红外相机分析野生动物的空间分布以及日活动节律, 有助于了解濒危物种的生态学特征, 为保护管理提供科学依据。我们于2014年4月至2021年5月在云南高黎贡山国家级自然保护区腾冲辖区34个位点放置红外相机进行监测。基于监测数据分析了云猫的空间分布, 并利用核密度估计方法(kernel-density estimation)对云猫与豹猫(Prionailurus bengalensis)的日活动节律进行了比较。通过31,462个相机日的监测, 共获得230个云猫的独立探测事件。探测数据显示: 云猫在研究区域内主要分布于海拔2,300‒3,100 m保存完好的常绿阔叶林中。记录到的云猫主要出现在白天, 于6:00‒11:00和14:00‒19:00活动最为频繁。在云猫记录密集的北部地区, 同域分布的豹猫表现出明显的夜行性, 而在南部地区则倾向于晨昏活动, 与云猫活动节律的重叠度较低。腾冲高黎贡山云猫的相对多度指数明显高于低纬度的热带地区, 对该区域云猫进行更为深入的研究对于了解与保护此物种至关重要。

种群监测可为物种研究和保护提供关键信息和依据。雪豹(Panthera uncia)作为亚洲高山生态系统的顶级捕食者和旗舰种, 一直是研究和保护的重点, 但其难以到达的栖息地、隐秘的行踪和广阔的家域使其监测工作开展难度较大, 雪豹种群动态研究较为匮乏。本研究在2013年10月至2019年1月期间, 使用当地社区维护的红外相机, 监测三江源国家级自然保护区通天河沿保护分区内青海省玉树州哈秀乡云塔村雪豹种群的密度和动态, 共识别出35只雪豹个体。基于数据质量较好的2015、2016、2017年连续3年的红外相机数据各年截取3个月数据, 使用空间标记-重捕模型估算种群数量和密度, 发现当地雪豹种群和成年个体密度基本维持稳定, 种群增长率为1.02, 但监测期间雪豹个体更替明显, 平均个体更替率为0.44, 并且围绕两片雪豹核心利用区域发生了领域取代。推测雪豹种群具有较多个体更替和领域取代是因为种群处在雪豹潜在扩散通道上, 或调查范围未覆盖完整种群。本研究是国内首次对雪豹进行较为长期的种群动态监测和分析, 研究结果体现了动态监测的重要性, 也显示出以当地社区为主体监测哺乳动物种群的可能性。

可靠的种群密度数据对野生动物的保护和管理十分重要。豹猫(Prionailurus bengalensis)是中国分布最广且常见的猫科动物, 但野生种群密度估算的研究并不多。本研究于2020年6月至2021年5月在香港新界嘉道理农场暨植物园开展红外相机调查, 利用空间标记-重捕法估算当地豹猫的种群密度并用核密度估计方法分析其活动节律。本次调查以网格方式布置红外相机, 在约1.5 km²的研究范围之内设置了19个相机位点, 每个位点安装2台相机以获取豹猫身体两侧花纹来进行个体识别。连续12个月调查共捕获113次有效的豹猫拍摄事件, 当中仅61次事件的照片足够清晰以进行个体识别。基于种群封闭的要求, 我们以2个月为单位将12个月的数据分为6个采样期去分析豹猫种群密度, 结果显示仅两个采样期的估算值最为准确, 分别为0.64 ± 0.31 (0.26-1.55)只/km²和0.87 ± 0.48 (0.31-2.40)只/km², 是已知全球豹猫密度最高的地点之一。结果还发现, 雨季研究地点的豹猫并无明显的日活动节律, 在旱季则偏夜行-晨昏行性多一些, 但也有一定的日间活动; 雨季和旱季的日活动节律无显著差异。本研究是首次以个体识别配以空间标记-重捕模型对中国大陆地区豹猫种群密度调查的研究; 我们也提出一些关于红外相机架设方法的建议, 以提高照片个体识别的准确度并增加重捕次数, 最后提高密度估算的准确度。本研究也进一步证明豹猫适应性极强, 在活动节律上表现出极高的可塑性, 在严格保护下可以恢复健康的种群。

野生动物的肠道微生物组成受食物资源和遗传属性的影响较大, 为了解北京地区小型猫科动物肠道菌群组成特点及其影响因素, 本研究通过扩增细菌16S rRNA的V3‒V4高变区进行高通量测序, 对云蒙山、云峰山、松山、百花山4个区域的豹猫(Prionailurus bengalensis)亚种群进行肠道菌群组成分析。结果表明, 在门水平上, 豹猫的肠道优势菌群主要由厚壁菌门(相对多度52.40%)、变形菌门(25.18%)、放线菌门(9.07%)、拟杆菌门(8.17%)和梭杆菌门(4.74%)组成。在属水平上, 相对多度最高的前5个属为假单胞菌属(Pseudomonas, 13.37%)、布劳特氏菌属(Blautia, 11.20%)、梭菌属(Clostridium_sensu_stricto_1, 9.10%)、消化梭菌属(Peptoclostridium, 8.62%)、乳杆菌属(Lactobacillus, 6.08%), 共约占总多度的50%。各区域豹猫亚种群的肠道菌群β多样性不存在显著差异, 松山区域的ACE指数和Chao 1指数与云蒙山和云峰山存在显著差异。鉴于松山亚种群的遗传结构与其他区域有所不同, 而4个区域的气候类型和豹猫食物构成相似性高, 推测该亚种群的肠道菌群主要受遗传结构分化的影响, 对此还需进一步研究。

日活动节律是动物应对食物可利用性、天敌捕食风险和环境条件等变化的适应性特征。阐明捕食者与猎物之间的日活动节律以及相关影响因素, 对于理解不同物种的生存策略、指导保护对策至关重要。然而, 由于采样方法的限制和人类干扰下的快速环境变化, 人们对许多野生动物日活动节律的了解并不全面, 甚至与实际情况存在偏差。以往认为夜行性的豹猫(Prionailurus bengalensis)被发现有一定程度的日间活动, 并增加晨昏活动, 这说明有必要深入调查豹猫等野生动物的昼夜节律为何存在这些变化。本研究在河南内乡宝天曼国家级自然保护区通过红外相机技术对豹猫及其潜在猎物进行调查, 基于核密度函数比较分析了豹猫与其潜在猎物在冷、暖季节的日活动节律。2016年全年设置了55个红外相机位点, 累计14,972个相机工作日, 获得豹猫及其潜在猎物的独立有效照片1,343张。结果显示, 该保护区内豹猫、蒙古兔(Lepus tolai)和鼠类以夜间活动为主, 其中豹猫有明显的晨昏活动高峰, 而赤腹松鼠(Callosciurus erythraeus)、岩松鼠(Sciurotamias davidianus)、红腹锦鸡(Chrysolophus pictus)和勺鸡(Pucrasia macrolopha)均在昼间活动。活动重叠度分析结果显示, 豹猫与夜行性的蒙古兔和鼠类在冷季和暖季均有较高重叠度(Δ ≥ 0.50), 但与其他猎物之间的重叠度均相对较低(Δ ≤ 0.40)。本研究显示豹猫及其猎物的昼夜节律既有保守性, 也具有一定的季节可塑性, 可能受到季节性猎物分布和环境变化的影响。因此, 需要加强调查研究来充分认识不同物种日活动节律的季节性变化规律及其驱动因素。

兔狲(Otocolobus manul)、藏狐(Vulpes ferrilata)和赤狐(V. vulpes)是青藏高原三江源区域分布的重要小型食肉兽。本研究于2014年6月至2019年9月在青海省长江源区沱沱河和通天河沿岸选取208个位点布设红外相机, 通过所获取的时空分布数据比较了上述3种同域分布小型食肉兽的时空利用情况。通过空间重叠度系数的比较分析, 兔狲和藏狐、兔狲和赤狐以及藏狐和赤狐之间的空间重叠度系数分别为0.25、0.48和0.17, 这表明兔狲、藏狐和赤狐三者在空间利用上存在一定的差异。通过核密度估计方法分析, 兔狲和藏狐属典型的昼行性动物, 而赤狐以夜行性活动为主。兔狲、藏狐和赤狐每个物种在冷暖两季的日活动节律重叠指数分别为0.83、0.78和0.88。两两比较分析表明, 兔狲和藏狐二者的日活动节律重叠指数最高(0.84), 兔狲和赤狐在夜间活动时段存在一定重叠(0.63), 而藏狐和赤狐的时间生态位分化最明显, 重叠指数最低(0.48)。此外, 在暖季, 两两物种之间的日活动节律重叠指数均小于其冷季的重叠指数。综上所述, 长江源区兔狲、藏狐和赤狐3种小型食肉兽可通过空间和时间资源的利用差异来降低物种间的干扰和竞争, 从而达到同域物种共存的目的。

虎(Panthera tigris)和豹(P. pardus)及有蹄类猎物的种群数量监测是虎豹保护的核心任务, 也是制定有效管理、保护和恢复措施的基础。近年来, 国内外用于虎豹种群数量监测的方法主要有: 信息网络收集法、基于标志重捕模型的红外相机调查法和非损伤采样粪便DNA分析技术; 有蹄类猎物的监测方法主要有: 样线法、样带法、大样方法、红外相机调查技术和非损伤性遗传标志重捕法。每种监测方法基于的假设前提和生态学原理不同, 监测结果的准确度也不同。由于监测物种的生物学特征、种群分布状况、监测目标和空间尺度或环境因素各异, 每种方法的适用性也不同。本文从野外调查设计、数据收集、处理分析等方面对虎豹及其有蹄类猎物数量监测方法的应用过程和统计原理进行了介绍, 分析了各种监测方法的优缺点, 并针对在虎豹监测中相机布设密度过大可能造成的伪重复抽样, 以及应用虎豹监测设计的自动相机监测替代猎物种群监测数量的评估等不科学的方面进行了探讨和建议。

对于活动隐秘、难以直接观察的野生猫科动物, 红外相机与卫星追踪颈圈是目前研究其日活动节律的两种主要采样工具。日活动节律基于对动物活跃状态(即活跃或不活跃)的判断, 由于获取数据的机制不同, 两种方法所获得的动物日活动节律模式之间可能存在差异, 但缺乏基于野外实地调查的系统对比评估和分析。荒漠猫(Felis bieti)分布于青藏高原东部, 是唯一的中国特有猫科动物, 被列为国家I级重点保护野生动物。本研究以荒漠猫为例, 使用红外相机和卫星追踪颈圈两种工具, 于2020年6月至2021年12月对青海祁连山地区的荒漠猫进行调查, 分别基于放置在荒漠猫洞口(相机位点2个, 独立有效探测173次)、兽径(相机位点23个, 独立有效探测423次)两种红外相机布设方式和卫星追踪颈圈(追踪个体10只, 总有效定位点62,942个)所得的数据, 评估了该物种的日活动节律, 并对不同途径所得的活动节律模式间的差异进行了对比。结果显示, 荒漠猫全天都有活动, 在黄昏17:00-19:00时段存在一个活动高峰。全部红外相机探测数据与颈圈活动量数据获得的活动曲线重叠系数最高, 为0.89。与卫星追踪颈圈方法相比, 红外相机数据反映出16:00-21:00的活动水平更高; 这一时间段较高的活动主要来自洞口位点的红外相机探测数据。荒漠猫行为谱的对比分析结果显示, 不同方法所判断的动物“活跃”状态所对应的行为类型不同: 安装在洞口处的红外相机记录以繁殖、育幼相关的社会行为为主; 安装在兽径处的红外相机记录以移动、觅食等行为为主; 而卫星追踪颈圈只能相对粗略地区分荒漠猫的移动和静止。本研究的结果表明, 不同方法所获得的野生猫科动物的“活动节律”之间存在差异; 在不同方法记录到的数据中, 二元化的“活跃”或“不活跃”分类背后所反映的动物行为类别和含义是不同的。在对比不同方法获得的活动节律时需要谨慎, 应在对动物的行为模式和规律深入全面了解的基础上, 对数据做出恰当、准确的解读。

大型食肉动物对维持生态系统的结构和功能具有重要作用, 但大部分大型食肉动物处在持续的种群数量和分布面积下降之中, 面临着急迫的研究与保护需求。华北豹(Panthera pardus japonensis)是我国特有的豹亚种, 也是部分区域森林生态系统中仅存的大型食肉动物, 面临着生境破碎化等威胁。本研究使用红外相机调查了宁夏六盘山国家级自然保护区华北豹的分布, 通过构建占域模型分析了华北豹的栖息地利用, 预测了华北豹的适宜栖息地, 并评估了其生境破碎化格局。研究发现, 华北豹在六盘山的平均占域率约为0.135。华北豹偏好植被发育成熟、地势崎岖、温度较低、远离农田和公路的栖息地, 对于农田边缘和居民点等人类活动区域未显示出显著回避。研究识别的六盘山华北豹适宜栖息地主要沿六盘山东西两侧山脉分布, 55%的适宜栖息地斑块位于六盘山国家级自然保护区内。栖息地斑块面积平均为16 km², 最大达214 km², 约77%的栖息地斑块面积在10 km²以下。研究表明六盘山国家级自然保护区有效地保护了华北豹现有的适宜栖息地, 但仍存在栖息地破碎化和人类活动干扰等关键限制因素。建议通过栖息地改造、人类活动管理等方式增强六盘山华北豹适宜栖息地斑块连通性; 并通过推动华北豹跨省保护工作等举措促进华北豹种群扩散恢复。

人兽冲突是全球野生动物保护面临的共同挑战。袭击家畜是大型食肉动物引发人兽冲突的主要原因之一, 如果管理不当还会导致针对大型食肉动物的报复性猎杀等严重威胁。冲突的缓解需要深入了解冲突发生的规律与原因, 评估当地社区与居民的态度与看法, 以采取因地制宜的管理措施。太行山是华北豹(Panthera pardus japonensis)的核心分布区, 华北豹袭击家牛的问题是该区域野生华北豹保护中面临的一大挑战。本研究以山西省和顺县为研究区域, 在多方联合发起的“和顺县华北豹袭击家牛肇事补偿项目”实施过程中, 系统收集了2015-2019年期间华北豹袭击家畜事件的记录, 结合同期的红外相机监测数据, 探究了袭击事件的时空分布格局, 并从生境和猎物的角度分析了背后的原因。本文还评估了豹肇事造成的经济损失, 以及受损农户对华北豹的态度和对补偿的满意度。2015-2019年, 项目区域内共记录到华北豹袭击家牛事件195起, 向116户受损农户提供补偿资金共27.05万元。分析结果显示, 华北豹袭击家牛事件在夏季最多, 时间上与家牛上山散放的季节重叠; 袭击风险随狍(Capreolus pygargus)相对多度的上升而下降, 随家牛相对多度和距村庄距离的增加而上升, 但保护区内外和华北豹相对多度对袭击风险的影响不显著。对107名受损农户的访谈结果显示, 华北豹袭击家牛事件虽然对当地畜牧业所造成的整体损失较小, 但对受损农户而言其家庭收入损失严重, 因此导致受损农户对华北豹持负面态度, 且认为现有的补偿金额偏低。基于本研究的结果, 我们提出如下管理建议以期缓解未来该地区华北豹带来的人兽冲突: (1)加强放牧管理、改进管理方式, 特别是限制牛群离开村庄的距离, 以及在家牛散放期间将牛群每晚赶回牛圈以降低家畜被袭击的风险; (2)开展禁牧试点, 严格划分允许放牧与禁止放牧的区域; (3)继续开展华北豹袭击家牛的定损与补偿工作, 降低当地农户的经济损失, 同时开展社区走访、自然教育, 提升当地居民对华北豹的容忍度; (4)加强野生动物种群的监测与保护, 促进人与野生动物的和谐共存。

科学理论的本质较量是解释力之简约美的较量, 其使得科学革命成为可能。本文通过整理与剖析达尔文的《物种起源》的论述, 展示了生命科学史上最伟大革命的内在理性, 即, 演化论相对于神创论的25重简约性优势, 分别体现在解释: (1)驯化品种的产生、(2)驯化品种在内外性状层面的多样性的差异性、(3) (杂交的子代的)遗传性状的变化、(4)杂种与混血在健康度与生殖力方面的差异、(5)杂种与混血在性状变化上的差异、(6)生物形态分布的簇状格局、(7)生物形态分化在不同分类阶元内部的不均等性、(8)不同性状分化的不均等性、(9)物种间性状差别的渐变性、(10)伴随环境变化的形态变化、(11)相对环境变化的形态惯性、(12)生物间竞争强度分布的不均等性、(13)不同物种间的形态同似性、(14)个体间的形态差异随着个体发育而变大的现象、(15)生物的痕迹构造、(16)生物地理分布的系统差异性(贯穿诸生物分类阶元的稳定偏向的差异性)、(17)物种的“等级性”与其地理分布范围的关系、(18)生物地理分布的“岛屿”现象、(19)岛屿物种的总丰度低而土著物种丰度高的特征、(20)岛屿生物的类别构成特征、(21)岛屿生物与相邻大陆的生物间的相似度关系、(22)物种迁移与物种灭绝的地域差异性、(23)物种灭绝的渐变模式、(24)古生物与现存生物在形态上的关系、(25)胚胎形态与古生物形态间的相似关系。正是这25重简约美, 铸造了《物种起源》作为最伟大的科学著作的底色, 并奠定了现代生命科学研究的大方向与总方法——“范式”。这一剖析亦有助于我们理解科学发展的真精神以及把握当代科学研究的进展。