虎的保护遗传学研究进展

回顾了关于虎的遗传变异、种群结构、系统分类等保护遗传学研究,发现虎在遗传进化上面临的最严重与最需要解决的问题是遗传多样性低,圈养种群存在近交退化。为了有效保护和管理好虎现存的种群,建议划分虎的进化单元与保护管理单元,人工促进同一进化单元虎的基因交流;同时建立虎的基因文库,保护虎的基因资源。     

‘98洪水：东北虎大搬迁

东北虎,又名西伯利亚虎(Panthera tigris altaica),是八个亚种中体型最大的,体长达3.9米,体重320公斤左右。淡黄色体毛长而厚,身上的红色斑点随季节变化;在冬季几乎完全褪净,到夏季会再出现。从腹部到腰窝部布满白色毛。 东北虎现已濒临灭绝,在中国仅分布于黑龙江省和吉林长白山。 公元1998年盛夏,亚洲、世界上最大、老虎数量最多的黑龙江东北虎林园的52只老虎进行了一次大搬迁。     

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。     

东北虎种群的时空动态及其原因分析

作者通过对广泛的历史资料的综合分析, 研究了东北虎(Panthera tigris altaica)种群在近一个多世纪以来的时空动态及其原因, 并从景观生态学和可持续性科学的角度对东北虎的保护提出了建议。东北虎是俄罗斯远东、中国东北、蒙古东部以及朝鲜的关键种。近百年以来的多种人为干扰因素使该种群从一个世纪前的近3,000只的历史最高纪录减少到目前约500只的低水平。现存种群主要分布在俄罗斯远东地区Sikhote山脉的一个大生境区域和两个靠近中俄边境孤立的小生境斑块, 少数个体零星分布在中国境内几个小而孤立的生境斑块中。威胁东北虎种群生存的两个最主要因素是捕猎、生境丧失和破碎化。此外, 食物匮乏、战争等因素也对东北虎的生存和繁衍有一定程度的影响。我们建议建立长期监测平台; 禁止盗猎并限制在东北虎潜在栖息地采伐、狩猎以及修筑道路等人类活动; 建立相互连通的保护区域, 特别是建立中国与俄罗斯间跨国界的生态廊道。这些保护措施应该以景观生态学和可持续性科学为指导, 实现空间资源的合理配置和土地利用格局的优化, 同时考虑东北虎种群的生存和当地经济、社会发展的需求, 从而促进实现区域可持续发展的最终目标。     

景观破碎化对东北虎主要猎物种群动态影响的模拟

以完达山东部地区的现实景观为背景,采用空间直观种群模型LAPS和情景模拟相结合的"虚拟实验"途径,模拟了在10个不同破碎化程度的景观情景中东北虎的主要猎物于1992-2011年间的种群动态,评价了完达山东部地区当前的景观破碎化程度对东北虎主要猎物种群动态的影响。结果表明:LAPS模型准确刻画了研究区东北虎主要猎物种群数量急剧下降的趋势,2002年模拟的东北虎主要猎物的种群数量和实测值之间没有显著差异,马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8651、0.9534和0.2836;不同生境类型的种群密度数据与实测值之间均没有显著差异,其中阔叶林生境中的马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8521、0.9447和0.3152;在灌丛生境中的马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8846、0.9576和0.2415。斑块类型和景观水平上的格局指标变化趋势表明由于农田扩张导致10个景观情景的破碎化程度逐渐增加,景观水平的破碎化程度低于斑块类型水平。方差分析显示10个景观情景中的种群数量没有显著差异,马鹿、野猪和狍子的P值分别为0.8516、0.2624和0.7636,说明研究区当前的景观破碎化程度对种群动态影响并不显著。完达山东部地区存在盗猎等人为干扰,导致了东北虎主要猎物的数量远低于环境容纳量,景观破碎化虽然在局部地区较为严重,但完达山东部地区整体上景观破碎化并不强烈,该地区景观破碎化的效应尚未显现。认为控制盗猎等人为干扰是增加该地区东北虎主要猎物的数量、实现东北虎种群恢复所应优先采取的措施。     

华南虎现状及谱系分析

华南虎目前处于极危状态。野生个体已极为少见,只有中国一些动物园内饲养着 53只。按其亲缘关系分为上海系和贵阳系,上海系的华南虎携带优秀的多子基因,但其子代的生活力不强;而贵阳系的虎虽然产子率不高,但子代的生活力很强,现存的6只贵阳系华南虎具有极高的基因保存与基因研究价值,应建立基因库。这些虎分散饲养于22个单位,大大降低了适龄虎的交配繁殖机会,浪费了本已有限的珍贵资源,是抑制其种群发展的最主要因素。目前其种群的年龄结构非常合理,育龄虎占种群的62.3％,幼龄虎为28.3％,高龄虎很少,仅为9.4％,今后种群的发展乐观。     

东北虎分布区土地利用格局与动态

土地利用变化是影响东北虎栖息地和东北虎长期生存的关键因素之一.基于东北虎分布区土地利用和土地覆盖的时空变化及其对东北虎种群动态的影响,本文从古代(1860年以前)、近代（1860—1949年）和现代（1949年至今）3个不同的历史时期,系统地分析了东北虎分布区最主要土地利用类型（农业用地、森林、城镇）的发展历程和特征.古代东北虎分布区内零星的人为土地利用对东北虎的生存没有显著影响,而近代以来广泛、剧烈的土地利用变化则是导致东北虎生存空间压缩、种群数量减少的主要原因之一.近代以来,东北虎分布区分属中国和俄罗斯,两国土地利用格局、政策和强度的不同导致东北虎在两国生存状况的差异.东北虎分布区内土地利用的主要驱动力为人口增长、政策变化和生产力的发展.     

笼养和半散放东北虎行为时间分配及活动规律差异的比较

1998年 3月～ 2 0 0 1年 4月 ,在哈尔滨动物园和黑龙江东北虎林园采用全事件取样法、扫描取样法和目标取样法 ,对笼养和半散放东北虎的行为时间分配和活动规律进行了比较研究。结果表明 ,在时间分配方面 ,笼养东北虎的休息远远高于半散放东北虎 ,而摄食、站立和其它行为则明显低于半散放东北虎 ,笼养和半散放东北虎的运动较为接近。在活动规律方面 ,虽然笼养和半散放东北虎均有 2个运动的高峰期 ,但笼养东北虎的相对集中且变化幅度较大 ;半散放东北虎的休息有 1个明显的高峰期和 2个不明显的高峰期 ,与笼养东北虎的 1个高峰期有很大不同 ;笼养东北虎的摄食仅出现在 16∶0 0～ 17∶0 0 ,而半散放东北虎则在 1d中均有发生 ,且在 9∶0 0～ 11∶0 0和 14∶0 0～ 16∶0 0有 2个高峰期 ;笼养和半散放东北虎的站立和其它行为变化规律较为相似 ,但半散放东北虎的发生强度要远远高于笼养东北虎。通过对笼养和半散放东北虎各种行为进行的配对T检验 ,发现二者的休息、摄食、站立和其它行为存在极显著差异 (P<0 0 0 1)。     

中国野生东北虎数量监测方法有效性评估

虎数量监测是虎保护的核心内容之一。野生虎现存数量少、领域宽广,加之习性机警,很难对其数量和种群变化趋势做出准确的评估。合适的虎数量监测方法随着监测目标、监测尺度、虎密度、猎物密度、气候及其它环境因素的变化而不同。2002—2011年,用东北虎信息收集网络法,样线调查法,猎物生物量和捕食者关系法,对东北虎数量进行监测。(1)用老虎信息收集网络法研究2006年完达山东部地区东北虎的种群现状,结果显示东完达山地区2006年东北虎数量为6—9只,由1只成年雄虎,2—3只成年雌虎,2—4只亚成体虎和1只小于1岁的幼体虎组成;(2)用猎物生物量和捕食者关系法得到东完达山地区2002年东北虎的密度为0.356只/100 km2,能容纳22—27只东北虎;(3)用样线法在黑龙江的老爷岭南部和吉林省大龙岭北部面积1735.99 km2的区域内设置样线64条,总长609 km,没有发现东北虎足迹链。样线调查的结果表明,在2011年2—3月该调查区域东北虎的数量为0只。监测结果表明,用猎物生物量和捕食者关系得到东北虎数量远远超过现实数量,人们对有蹄类的盗猎和猎套对老虎的伤害可能是其主要原因;样线法调查得出的结果低于现实种群,主要原因是老虎数量极低和调查者对野生虎行为学了解甚少,较难在野外有效的发现虎信息;且样线法监测仅应用于当东北虎以一定的密度(即有定居虎)存在的情况下(多数监测样线能发现虎信息)。虽然和样线法一样存在着诸如专家估计密度和真实密度之间的关系,老虎足迹数量和老虎真实密度间关系不确定,保守估计等内在缺点,在目前中国东北地区野生东北虎种群密度极低,且多是穿越于中俄边境地区的游荡个体的现状下,信息收集网络法是一种高效,可行东北虎监测方法。因此,建议建立更广泛的监测信息收集网络,培训监测人员,严格执行信息收集程序,减少专家估计误差以完善此监测方法。此外,其他监测方法,如占有法、基于标志重捕远红外照相法、粪便DNA法、足迹数码信息法、警犬法等,应根据各种方法的理论前提、误差来源、适用范围和老虎是否定居及密度等具体情况有选择地加以应用,且有些方法可能成为未来中国野生东北虎种群的有效监测工具。     

黑龙江省东完达山地区东北虎猎物种群现状及动态趋势

猎物种群丰度是限制虎分布和数量的关键因子,因此猎物种群密度监测和估算是虎保护的重要内容之一。应用采用大样方法,地理信息系统技术和多元统计分析,研究了黑龙江东完达山东部地区东北虎猎物种群(马鹿、狍子和野猪)现状及动态变化趋势。结果表明:研究地区马鹿的种群平均密度为(0.2010±0.0270)只/km²、狍子的平均种群密度为(0.4980±0.0436)只/km²、野猪的平均种群密度为(0.3423±0.0275)只/km²。单因素方差分析表明,在相同生境下,3种有蹄类密度在在阔叶混交林中和杂木林中差异极为显著;不同的生境,3种猎物的猎物的密度也存在着显著差异。相关分析表明马鹿密度和野猪密度程正相关,而马鹿密度和狍子密度、狍子密度和野猪密度则不相关。 同1989年该地区东北虎猎物种群相比:1989-2002年的13 a时间内马鹿的年平均递减率为13.48%、狍子的年平均递减率为12.69%、野猪的年平均递减率为1.89%。     

华东虎现状及谱系分析

华南虎目前处于极危状态,野生个体已极为少见,只有中国一些动物园内饲养着53只,按其亲缘关系分为上海系和贵阳系,上海系的华南虎携带优秀的多子基因,但其子代的生活力不强,而贵阳系的虎呈然产子率不高,但子代的生活力很强,现存的6只贵阳系华南虎具有极高的基因保存与基因研究价值,应建立基因库,这些虎分散饲养于22个单位,大大降低了适龄虎的交配敏感机会,浪费了本已有限的珍贵资源,是抑制其种群发展的最主要因素,目前其种群的年龄结构非常合理,育龄虎占种群的62．3％,幼龄虎为28．3％,高龄虎很少,仅为9．4％,今后种群的发展乐观。     

东北虎的家园

中国东北虎栖息地主要在吉林省和黑龙江省,其中吉林省在汪清和珲春一带,由6-7只个体组成东北虎繁育种群。黑龙江省则分布在完达山东部,包括东方红、七星砬子、老爷岭等保护区,由6只个体组成东北虎繁育种群。     

基于目标检测的东北虎个体自动识别

东北虎个体的自动识别是种群数量评估和制定有效保护策略的重要基础。以东北虎林园和怪坡虎园38 只虎为研究对象,将目标检测方法首次应用到东北虎个体识别研究中,采用多种深度卷积神经网络模型,以实现虎个体的自动识别。首先通过相机在不同角度对 38 只东北虎进行拍摄取样,建立包含13579张图像的虎样本数据集。由于虎的体侧条纹信息不具有对称性,所以运用单次多盒目标检测（Single Shot MultiBox Detector, SSD）方法,对虎的躯干左侧条纹、右侧条纹以及脸部等不同部位图像,进行自动检测并分割提取,极大节省手工截取时间。在检测分割出的左右侧及脸部不同部位图片基础上,运用上、下、左、右平移变换进行数据增强,使图片数目扩大为原来的5 倍。采用LeNet、AlexNet、ZFNet、VGG16、ResNet34共5 种卷积神经网络模型进行个体自动识别。为了提高识别准确率,运用平均值和最大值不同组合方式来优化池化操作,并在全连接层引入概率分别为0.1、0.2、0.3、0.4的丢弃（Dropout）操作防止过拟合。实验表明,目标检测模型耗时较少,截取分割老虎不同部位条纹能达到0.6 s/张,远快于人工截取速度,并且在测试集上准确率能达到97.4%。不同姿态下的目标部位都能正确识别并分割。ResNet34模型的准确率优于其他网络模型,左右侧条纹以及脸部图像识别准确率分别为93.75%、97.01%和 86.28%,右侧条纹识别准确率优于左侧条纹和脸部图像。研究为野生虎自动相机影像的识别提供技术参考。在未来研究中,对东北虎个体影响数据进行扩充,选取更多影像数据进行训练,使网络具有更强的适应性,从而实现更准确的个体识别。     

我国东北虎的保护现状与制约因素

东北虎是我国东北森林生态系统的旗舰种和伞护种。20世纪由于受到多种人为活动的影响,东北虎种群数量锐减,分布区严重萎缩。近年来,我国加大对东北虎的保护力度,并取得了一定成效。在部分绝迹分布区再次监测到东北虎活动信息,部分地区种群数量略有上升。本文详细整理并介绍了我国野生东北虎的种群数量和分布特点,分析制约其种群快速增长的因素,对生境丧失、退化和破碎、猎物匮乏及人虎冲突等外在因素进行了综合分析,并从就地保护和易地保护两方面分析了我国东北虎的保护成效及存在的问题,提出进一步保护建议。     

基于占域模型的中国珲春地区人虎冲突特征分析

人虎冲突是全球野生虎(Pantheratigris)保护和种群恢复工作迫切需要解决的问题,而人虎冲突的分布特征是开展冲突管理的重要科学依据.珲春地区是东北虎(P.t.altaica)从俄罗斯向中国扩散的重要廊道,随着东北虎种群数量的逐步增加,该地区的人虎冲突特征亟需开展研究.本文以2016-2020年珲春地区的人虎冲突...     

非笼养雌雄东北虎的行为时间分配和活动节律的比较

1998 年4 月至2001 年4 月, 采用随机取样法、目标取样法和扫描取样法对黑龙江东北虎林园的10 只(5 雌5 雄) 非笼养东北虎的昼间行为时间分配及活动节律进行了研究。结果表明, 雌雄东北虎的行为时间分配和活动节律均存在一定的差异。在时间分配方面, 雌性每天用于休息、社会和其它(包括饮水、排遗和修饰) 行为的时间多于雄性, 雌性每天用于活动和取食的时间少于雄性, 只有站立比较接近。对雌雄各种行为的单因素方差分析表明, 雌雄的休息、活动和其它行为存在极显著差异, 取食存在显著差异, 站立和社会行为不存在显著差异。在活动节律方面, 雌雄的活动变化规律相似, 仅在出现和持续时间及强度上存在差异。用单因素方差分析法对不同季节东北虎的各种行为进行检验, 发现季节因素对取食和社会行为影响极显著, 对休息、活动和站立影响显著。     

采用微卫星DNA标记分析东北黑蜂小群保种效果

本研究利用16对荧光标记微卫星引物分析国家蜜蜂基因库(吉林)保种群体东北黑蜂的小群保种效果,为进一步保护和利用东北黑蜂遗传资源提供理论依据。分别选取国家蜜蜂基因库(吉林)保种群体和国家级东北黑蜂保护区(原产地)群体东北黑蜂各30头,利用测定优势等位基因频率(Pi)、期望杂合度(He)、多态信息含量(PIC)和群体内近交系数(F_(is))比较基因库保种群体与原产地群体的遗传差异。两群体间东北黑蜂的Pi、He、PIC和F_(is)均没有显著差异(P0.05)。国家蜜蜂基因库(吉林)对东北黑蜂群体保种效果良好,异地小群保种的方法对东北黑蜂具有潜在可行性。     

基于东北虎潜在栖息地保护的自然保护地整合

东北虎(Panthera tigris altaica)是我国国家一级重点保护野生动物,现主要分布在张广才岭、老爷岭和完达山等地的几个自然保护区内。在这些自然保护区周边还分布有大量的森林公园、风景名胜区、湿地公园等不同类型的自然保护地,这些自然保护地在一定程度上也可为东北虎提供栖息场所,但管理目标、管理体制等原因造成了人为的范围隔离、空间重叠等各种乱象。为响应我国建立以国家公园为主体的自然保护地体系,为东北虎豹国家公园建设提供支撑,本文基于44个东北虎分布点信息和11个相关环境因子,利用MaxEnt模型对东北虎的潜在栖息地进行了预测。基于东北虎栖息地范围内的国家级自然保护区、国家森林公园,国家湿地公园等自然保护地与东北虎栖息地的适宜性等级分布格局,利用成本距离法对东北虎栖息地范围内的自然保护地进行了整合研究。结果发现:(1)东北虎在我国的潜在适宜分布区主要集中在穆棱市、珲春市、敦化市、宁安市、延吉市、海林市、东宁县、汪清县、饶河县、宝清县,共约10000 km2,占黑龙江、吉林二省总面积的1.5%;(2)东北虎潜在扩散区共约51000 km2,占黑龙江、吉林二省总面积的8%;(3)以成本距离图中等值线值为0.5作为边界,将30个自然保护区及周边47个其他类型的自然保护地划分为9个自然保护地群,总面积为77818. 7 km2,以供未来东北虎的保护和自然保护地整合中参考。     

基于东北虎潜在栖息地保护的自然保护地整合

东北虎(Panthera tigris altaica)是我国国家一级重点保护野生动物,现主要分布在张广才岭、老爷岭和完达山等地的几个自然保护区内。在这些自然保护区周边还分布有大量的森林公园、风景名胜区、湿地公园等不同类型的自然保护地,这些自然保护地在一定程度上也可为东北虎提供栖息场所,但管理目标、管理体制等原因造成了人为的范围隔离、空间重叠等各种乱象。为响应我国建立以国家公园为主体的自然保护地体系,为东北虎豹国家公园建设提供支撑,本文基于44个东北虎分布点信息和11个相关环境因子,利用MaxEnt模型对东北虎的潜在栖息地进行了预测。基于东北虎栖息地范围内的国家级自然保护区、国家森林公园,国家湿地公园等自然保护地与东北虎栖息地的适宜性等级分布格局,利用成本距离法对东北虎栖息地范围内的自然保护地进行了整合研究。结果发现:(1)东北虎在我国的潜在适宜分布区主要集中在穆棱市、珲春市、敦化市、宁安市、延吉市、海林市、东宁县、汪清县、饶河县、宝清县,共约10000 km2,占黑龙江、吉林二省总面积的1.5%;(2)东北虎潜在扩散区共约51000 km2,占黑龙江、吉林二省总面积的8%;(3)以成本距离图中等值线值为0.5作为边界,将30个自然保护区及周边47个其他类型的自然保护地划分为9个自然保护地群,总面积为77818.7 km2,以供未来东北虎的保护和自然保护地整合中参考。     

长江下游鳙鱼天然种群的生化遗传变异

近年来,我们在从事鳙鱼同工酶发育遗传学研究的基础上,分析了长江下游鳙鱼天然种群的生化遗传变异性,以便为合理开发和利用鳙鱼天然资源以及建立和保护人工种质资源库及基因库提供理论依据。