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温带针阔混交林生态系统为野生东北虎(Pantheratigrisaltaica)提供了食物资源和栖息环境。近年来,由于俄罗斯远东地区的人类活动的增加和临近中国东北地区森林保护的加强,东北虎出现从其目前主要的分布区(俄罗斯远东地区)向其原始分布区(小兴安岭地区、张广才岭地区)回迁的现象。由于生物的生存主要依赖于食物,而东北虎猎物——大型草食或杂食类哺乳动物,如野猪(Susscrofa)、马鹿(Cervuselaphus)、狍子(Caprioluspygargus)等,主要依赖于温带红松针阔混交林林下灌草丰富的可食性资源。本研究从东北虎猎物的食物入手,探索温带森林偶蹄类可食性资源的时空异质分布状况,通过对可食性资源数量、能量和质量状况的研究来反映研究区是否有充足的食物为东北虎猎物提供支持,为推断东北虎是否能够成功返迁并定居成功给予合理的科学依据支持。
温带针阔混交林林分结构的研究和生物多样性的研究长期以来受到人们的关注,我国东北地区的针阔混交林是全球同纬度地区生物多样性最高的森林。针对研究目的和上述相关问题,我于2009-2010年对东北虎猎物常现森林类型典型分布区——凉水国家级自然保护区进行了调查和研究。通过野外随机抽样调查,取得森林灌木草本层盖度、可食性生物量、植物组织主要元素含量及粗蛋白、粗纤维、土壤种子库红松种子、以及其他相关数据,利用一系列统计分析,包括方差分析、多重比较和线性回归等方法,分析了中国东北地区典型的红松针阔混交林及次生林林下灌草层中可食性生物资源的时空异质性分布格局,同时分析草本层中不同植物类群的元素及元素计量比的特征,最后通过营养和热值等指标综合计算得出可食性资源的适口性指标,为判断动物对于植物资源选择提供了实证依据,本研究得出以下几条结论:
林下可食性资源表现出明显的时空异质性,可食性生物量春季>夏季>秋季>冬季,阔叶林下生物量高于红松针阔混交林;能量的分布也表现出明显的时空异质性,样方热值总量(kJ/m2)冬季最低,夏季最高,而样方平均热值(kJ/g)冬季最高,秋季最低;总能量和平均能量都是阔叶林下高于红松针阔混交林下。该地区不同可食性资源的生物量和能量的差异保证了偶蹄类动物可以在不同的季节取食不同林分结构下的食物。
林下草本层不同植物类群的生态化学计量学研究发现,验证了一年生植物春季碳元素积累最高,随着季节的延续而降低的特点;阔叶林的C∶N比率高于红松针阔混交林,而红松针阔混交林的N∶P比率高于阔叶林。偶蹄类可以在春季取食到N含量更高质量更好的食物,可以在针叶林下取得比阔叶林下更高质量的可食性资源。
本研究综合了植物组织的粗蛋白和热值综合计算适口性指标来判断野生动物在不同植被条件下对于食物的潜在选择。结果发现粗蛋白和热值具有时空分布的异质性;偶蹄类在冬季可选择的食物有限,主要受到资源可获得性的影响,而春、夏和秋季食物充足时动物可以做出适口性选择。
红松种子也是为野生动物提供过冬保护的食物重要来源。我们通过对土壤种子库中红松种子资源的调研发现,现在大量采集松籽极大的降低了土壤种子库中的红松种子的数量,同时林下苗木更新相比较前人的研究发现也显著降低,减少了野生动物的食物资源。