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南京地区家猫对城市生态环境的影响

2020-03-08刘安芮陈濛

中学生物学 2020年8期
关键词:家猫城市生态

刘安芮 陈濛

摘要 家猫是城市中十分常见并且不容忽视的一个种群,允许外出的散养家猫和流浪的野生家猫常游走于城市街巷。在通过问卷调查的方式收集南京市家养猫/流浪猫的数量、捕食等信息,并进行了分析。得到南京市散养家猫数量约为473590只,南京市散养家猫每年至少消耗119.82万条鱼,121.24万只爬行动物,126.45万只两栖动物,141.6万只无脊椎动物,155.34万只鸟类和322.04万只哺乳动物;而南京外出猫每年至少消耗135.91万只两栖动物,164.77万只爬行动物,225.13万只无脊椎动物,309.05万只哺乳动物和339.01万只鸟类。同时,南京市家猫的巨大基数及每年增长的态势,使其对生态的影响经不可忽视。本研究的希望通过展现家猫对城市生态影响,来讨论该问题,提出可能的解决方案。

关键词 城市 家猫 流浪猫 生态

中图分类号 Q-331

文献标志码 B

文件编号:1003-7586(2020)08-0072-04

1引言

越来越多的证据表明,家猫(Felis catus)对于当地生态环境有着很大的影响,因为家猫存在着捕食当地小型动物的行为,并且对它们的数量与生活状态有很大影响,甚至能够造成整个物种的灭绝。因为很多家猫往往游走于城市的户外,有着来自人类的充足食物供给,而在城市中家猫又没有天敌,家猫的数量逐渐变得十分庞大。作为捕食者,在某些地区,它们的数量甚至可以达到本地食肉动物的100倍。而且这些自由走动的家猫还会携带寄生虫和传染病,互相传染或传染给其他物种。由此可见,对于保护当地生态环境、各个种群间数量的稳定与平衡,家猫及其种群已经成为了一个必须考量的因素。

在考察当地家猫时,将其分类为家养猫(记为A)和流浪猫(记为B),而家养猫又分为禁止外出(记为A1)和允许外出的散养家猫(记为A2),而实际上所看到的外出猫包括A2和B。这几类家猫的外出时间、捕食种类与数量都存在差异。例如,野生猫往往受到人类喂食不充足,它们捕食小型哺乳动物的数量是正常家养动物捕食量的4倍。而一些研究表明,散养猫大多只在主人喂养量不足或食物质量不佳的情况下,才会主动捕食小型动物,还有一部分散养猫捕食则是出于娱乐和其他随机的原因。

研究此课题目的在于了解家猫在城市的现状,更旨在通过数据和事实来体现出流浪家猫问题的严重性,并进一步讨论与提出对策。通过发放问卷,调查了南京地区家养外出家猫和野生家猫的数量和捕食率,经过统计学处理估算出南京地区家猫每年捕食动物的数量。根据问卷中收集到的家猫年龄与性别,模拟出家猫种群数量的增长趋势。这些数据都印证了城市家养外出家猫和流浪家猫对当地生态影响之大。

2研究方法

2.1研究地点

调查城市为南京,由于调查问卷是通过腾讯平台发布。截至2018年,城市总面积为6587km2,建成区面积为971.62km2,常住人口为843.62万人,城镇人口为695.99万人,城镇化率82.5%,是长三角及华东唯一的特大城市。

2.2信息采集

腾讯线上问卷调查平台非常便于使用者并且方便统计。考虑到问题(家养猫部分)是以家庭作为提问背景,故同一家庭回答多份问卷的情况数量较少,假设收到的每一份问卷代表一户人家。同时,通过户籍统计局提供的相关数据,得到南京户数。

共收到了2222份问卷,其中577份来自南京地区。南京的问卷中,29.11%的人家养猫(168户,270只猫);在南京养猫的家庭中,36.90%的养猫户允许自己家的猫自由外出(A2) (62户,108只猫);这其中,54.83%的家庭曾观察到自己的猫带回猎物(34户,63只猫);带回的猎物总数为2134只(333只鸟类,702只哺乳动物,258条鱼类,263只爬行动物,271只两栖动物,307只无脊椎动物)。数据直接来源于发布的问卷(图1),但这只是保守估计,因为观察者不可能观察到家养猫的所有捕食。

对于外出猫(A2或B),29.80%的回答表示曾见过外出猫捕食(172户),目击到的猎物总数为3 777只(869只鸟类,773只哺乳动物,677条鱼类,476只爬行动物,370只两栖动物,612只无脊椎动物)。同样,这也只是保守估计,实际数量可能远超于此。另外,由于观察者一般无法辨认外出猫是散养家猫(A2)还是流浪猫(B),所以仅使用外出猫的概念进行统计。

最后,通过调查问卷中的家养家猫(A)年龄和性别,来估计家养家猫的未来人口增长趋势。

2.3统计学分析

已知能够查阅到的南京户籍人口最近数据为2017年末680.67万人,南京每户平均人数为3.09人,估算出户数南京地区人口户数约为220.28万户。

通过建立以收获的问卷数作为自變量,散养家猫(A2)数量的累积作为因变量的线性回归模型,估算出散养家猫数量。我们通过散养家猫带回家的猎物数量,使用Bootstrap自助法来估计其带回家的捕食动物的数量。由于样本量较少,所以使用该方法来将样本随机化。

为了生成散养家猫的总捕食估计数,首先对每个家庭报告的猫的数量和每个家庭散养猫带回猎物的数量进行随机采样;将每个家庭的散养猫带回猎物数除以每个家庭的散养猫数量,得到每只家猫的年猎物带回率估算值。将这些随机采样进行了1000次迭代,得出了散养猫的捕食率的100万个估算值(1000个家庭随机抽样值各进行1000次重复)。

因为散养家猫(A2)的所有捕食行为并不都会被主人所观测到,故所得到的捕食数据一定小于真实数据。在大多数情况下,允许外出的家猫不会将猎物带回家,而是直接吃掉、留在现场或者丢弃在半路。所以引入倍率系数μ,μ为其他途径捕食量除以带回家的捕食量。

为了估算所有散养家猫(A2)总捕食数量,必须首先估算南京散养家猫的数量。为此,构建了线性回归模型,该模型由问卷调查所收集到的猫的累积数量与所收到的调查数量的相关关系构成(每一份调查的回答都被随机顺序化处理以生成此模型)。之后,将拟合的回归模型向上外推到整个中南京的家庭总数以估算南京范围内散养猫总数量。值得一提的是,尽管从统计范畴上来说此过程技术上为外推法,但是从本质上来讲,相当于通过数据驱动法,将每个家庭的散养猫估计数乘以总的南京家庭户数。因此,这种方法不太可能造成与其他推断特征为超出观察数据范围的投影类型的推论方法所具有的类似的有偏推论结果(例如,将儿童的身高体重关系推论到成年人身上,得出高偏差的成年人身高渐近线)。

为了估算外出猫(A2或B)的小型动物捕杀数,使用了与上述类似的线性回归方法。具体而言,对流浪猫的捕食事件的累积数量与回收的调查数量之间的关系进行建模(同样,将回收的调查进行顺序随机化以生成回归模型)。然后,向上外推到整个南京的人口数量。与针对家猫的模型相同,本方法假设调查对整个南京的人口具有代表性。对于流浪猫的捕食估算,是将所有的捕食事件均被认为观测到。这样的假设毫无疑问有缺陷的,因为大多数的受访者都不太可能花费大量的时间对流浪猫的捕食行为进行了监控观察,因此他们的观察反馈一定是低估了捕食事件的数量,更不用说大部分的流浪猫捕食行为即使在高强度的监控下也是难以观察到的。本方法能够助力提供有效的南京流浪猫捕食的绝对最小数量近似值。对于上述所有数据分析,使用p=0.05的显著性闽值评估了的统计学显著性。

3结果

散养猫(A2)数量的线性回归中,斜率为0.215,置信区间为0.212~0.218,据此可以估算出南京市散养家猫总数约为473590只(R2=0.975,p<0.01)。散养家猫带回家的各个种类小型动物(具体为鸟类、哺乳动物、鱼类、爬行动物、两栖类)数据分布如图2所示,将结果绘制成柱状图如图3所示。图2为每年每只散养家猫捕食并带回家的各类动物只数的概率密度曲线。图中横坐标表示各类动物的只数,虚线表明捕食各类动物数量的平均值和置信区间。通过该分布曲线,可以直观地看出散养家猫捕食各类动物的情况分布。

外出猫(A2或B)捕食各种小型动物的数据进行线性回归,截距、斜率及置信区间计算,R2十分接近于1,p都小于0.05,说明这组数据较为精确。代入南京户数计算,可得流浪家猫捕食各种小型动物的总数量,将结果绘制成柱状图,如图4所示。根据家养家猫(A)的性别、年龄数据,可得南京家猫数量增长趋势为南京家猫数量增长呈现为年轻型,意味着未来家猫数量的增长速度会更快。

4讨论

之前提到,为更准确估算被捕动物数量,使用了倍率系数μ,μ是其他途径捕食量除以带回家的捕食量,那么真实捕食量就是:N真实捕食=(μ+1)·N带回猎物。

由于不同地区不同条件下μ差异较大,不能直接引用其他文献中的比率系数。所以只给出讨论,并没有将其计入统计结果内。考虑到散养家猫(A2)有未带回猎物的情况,Albany Pine Bush保护区的实验测得散养家猫每个夏天平均杀死5.54个猎物,是带回家猎物的3.3倍,即μ=2.3;而在central Poland鄉村地区农场,研究人员通过动物粪便/胃中成分测量出这些家猫吃掉的猎物,结果则是同一批家猫带回家猎物的10~15倍,即μ=9~14。由于数据源与相关文献缺乏,暂且估计μ为2~14。在后续的研究中,会尽可能测出南京地区允许外出流浪猫的真实捕食情况与相关数据。

研究所得结果若再计算上比率系数μ,则得出的允许外出家猫每年捕食各类动物的真是数量会更为巨大(μ大约为2~14)。由此可见,猫主人如果看管不当、允许家猫外出过多或出于其他目的捕食,家猫对于当地生态系统、群落间数量平衡的影响都是不容小视的,对于哺乳动物和鸟类来说尤其明显。主人应当合理安排家猫外出时间,合理喂食,以减少家猫外出捕食对当地生态的影响。因此,希望有关部门可以加强对猫主人此方面的教育,地方推行管控家猫的法律法规。流浪家猫也对当地物种很大影响,甚至比散养家猫更具威胁。有关部门应搭建流浪猫收容所,定时投喂流浪猫,减少它们外出捕食的可能性。

家猫对鸟类的捕食是高度季节性的,被捕杀的鸟类在春季达到高峰(峰值记录在6月份),低谷在深秋(11月份)。因家猫的捕杀而死亡的幼鱼也有同样的节律波动。哺乳动物(主要是啮齿类动物)则大多被捕杀于秋季。猫通常会捕杀靠近人类居住区的常见物种,如麻雀、欧亚树麻雀或普通椋鸟。因此,在春秋季猫主人应该限制家猫在家,尽量避免其外出捕食。有关部门则应加强监督监管,尽量将它们收留在收容所,限制流浪家猫对鸟类和哺乳类动物的捕杀。

同时,对于流浪猫,统计的样本是基于填写问卷者观察的结果,所得数字仅为被观察到的捕食情况,故其造成的野生动物消耗只是其冰山一角。在后续的研究中,将会探索高效准确的测量方法,采集不同地区城乡的流浪猫数据,得到更具体的捕食情况。

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