基于CiteSpace的水生野生保护动物研究可视化分析

苏施朱文斌郭爱玄文丹魏裙倚

(1.浙江海洋大学海洋与渔业研究所 舟山 316021;2.浙江省海洋水产研究所 农业农村部重点渔场渔业资源科学观测实验站浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室 舟山 316021;3.浙江海洋大学水产学院 舟山 316021)

0 引言

近几十年,国内外颁布了多部水生野生动物相关的法律法规,并采取了一系列的保护措施。中国进行了就地保护和迁地保护等措施,发布了《中华人民共和国野生动物保护法》和《中华人民共和国水生野生动物保护实施条例》等法律法规;国外严格管控野生动物濒危物种贸易,发布了《濒危野生动植物种国际贸易公约》和《国际捕鲸管制公约》等。本研究中文文献所指水生野生保护动物是指《中华人民共和国野生动物保护法》规定的珍贵的、濒危的水生野生动物[6]。

CiteSpace是基于Java编程语言开发,分析科学文献中蕴含的潜在知识,学科的动态发展规律和学科领域的研究热点,是在科学计量学、信息和信息可视化背景下逐渐发展起来的一款多元、分时和动态的可视化分析软件[7-8]。本研究采用文献计量的方法分析了Web of Science(WoS)核心数据库和中国知网(CNKI)全文数据库中2001—2020年水生野生保护动物相关的文献,对年度发文量、合作机构、国家合作和关键词聚类进行知识图谱分析,揭示国内外水生野生保护动物相关研究的现状,通过对比分析国内外研究内容,为未来我国的水生野生动物保护管理和研究工作提供一定的参考,以期促进水生野生保护动物的深入研究并为相关学者提炼研究动向等提供参考价值。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

中文文献来源数据库为中国知网(CNKI)全文数据库的“期刊”类,选择“主题”,搜索关键词“水生野生保护动物”或“水生保护动物”。时间跨度设置为2001—2020年,经筛选精炼剔除,得到发表期刊文献128篇。

外文文献数据选自美国科学信息研究所Web of Science(WoS)数据库中的Web of ScienceTM核心合集,检索条件为:主题“endangered species”,文献类型“Article”OR“Review”,语种“English”,学科方向“fishery”,时间跨度设置为2001—2020年,经筛选精炼剔除,得到英文文献共634篇。

1.2 研究方法

本研究利用文献计量学方法,选用CiteSpace 5.7.R2和Excel分析工具,对国内外水生野生保护动物相关研究文献的年度发文量、合作机构、国家合作和关键词聚类进行可视化分析。

2 结果与分析

2.1 总发文量年度变化趋势

2001—2020年CNKI数据库收录水生野生保护动物相关文献128篇,WoS数据库收录相关文献634篇;且2002年之后,WoS年度发文量高于同期CNKI年度发文量(图1)。近20年来,国外有关水生野生保护动物相关文献的发表量呈周期性波动趋势,且文献量最高的年份为2019年,达59篇,2013年之后8年内发表文献量占近20年文献量的58%,由此可见,2013年之后文献收录量整体呈上升趋势,表明国外有关水生野生保护动物在渔业领域的关注度不断提高,且今后一段时间内仍然会呈上升趋势。国内有关水生野生保护动物相关文献的发文量整体呈水平波动趋势,且2020年是发文量最高的年份,数量为11篇,究其原因,2020年2月24日,第十三届全国人民代表大会常务委员会第十六次会议通过《关于全面禁止非法野生动物交易、革除滥食野生动物陋习、切实保障人民群众生命健康安全的决定》[9],受政策的影响,水生野生保护动物的研究热度不断提高。2017—2020年处于一个持续增长的阶段,表明今后水生野生保护动物相关研究在国内关注度会持续上升。

图1 2001—2020年国内外水生野生保护动物研究文献的年度分布

2.2 研究机构、国家及其合作分析

2.2.1 国外主要研究机构及其合作关系

为了推动《单片机应用技术》课程教学改革深入开展，也为适应新的教学要求，对14级、15级的教学内容进行了改革，采用了目前高职院校比较推崇的“教学做一体化”教学模式，使用项目导向、任务驱动的教学方法，通过循序渐进、不断拓宽思路的方法讲述《单片机应用技术》所需的基础知识和基本技能。

发文量10篇以上的外文文献核心机构如表1所示。机构单位类型包括管理机构、科学研究机构、高校,对机构发文量按降序排名,发文量最高的是美国鱼类及野生动植物管理局,为62篇,其次是美国地质调查局,为34篇;美国国家海洋和大气管理局,为29篇,俄勒冈州立大学,为19篇;加利福尼亚大学戴维斯分校和爱达荷州渔猎部同为17篇等。从核心机构发文数量来看,美国相关机构发文量最多。国外机构美国国家海洋和大气管理局及(美国)国家海洋渔业服务局发文量共达43篇,表明国外研究机构一部分以海洋濒危水生野生动物为研究对象。例如,这两个机构研究的海洋动物有:海龟(红海龟(Caretta caretta)、玳瑁(Eretmochelys imbricata)、棱皮龟(Dermochelys coriacea)等)[10]、大西洋鲑鱼(Salmo salar)[11]和白鲍鱼(Haliotis sorenseni)[12]等。

表1 2001—2020年国外水生野生保护动物研究机构

2001—2020年外文文献发表的机构及合作关系如图2所示。美国鱼类及野生动植物管理局节点面积最大,说明其发文量最多。图中形成了以美国鱼类及野生动植物管理局和美国地质调查局为主的两个网络,表明未来也将形成以美国鱼类及野生动植物管理局和美国地质调查局为核心的研究机构合作团体。其中美国鱼类及野生动植物管理局在濒危物种的研究中占重要地位,与国际其他机构合作较为紧密,在一定程度上说明了有关水生野生保护动物的研究也得到了国际上的关注,其中主要是以美国研究机构为首展开合作与交流,而中国水产科学研究院只与南波西米亚大学和华中农业大学有合作关系,表明我国对外合作机构较少。

图2 外文文献主要发文机构及合作图谱

2.2.2 国内主要研究机构及其合作关系

中文文献发文量最高的是青海省渔业环境监测站,为4篇。其次是河南省三门峡市农业局渔政处,为3篇。国内研究机构的研究涉及淡水水生野生保护动物。例如,这两个机构研究的淡水动物有:厚唇裸重唇鱼(Gymnodiptychus pachycheilus)[13]、裸腹叶须鱼(Ptychobarbus kaznakovi)[14]和大鲵(Andrias davidianus)[15]等。

2001—2020年中文文献发表的机构及合作关系如图3所示。国内各核心机构的合作网络分布较为零散,没有形成明显的聚类,仅个别核心研究机构之间存在合作关系。例如,青海省渔业环境监测站与青海省高原水生生物及生态环境重点实验室有合作关系,且各研究机构多为独立发文,合作不紧密,缺乏实现跨研究机构的交流合作。

图3 中文文献主要发文机构及合作图谱

2.2.3 外文文献涉及的国家及其合作关系

本研究基于634篇文献进行可视化分析,运行得到的是国际范围内水生野生保护动物相关研究文献所在国家的网络地域图谱(图4)和排名前10位的合作国家。美国发表文献量最多,为369篇,占总量的58.20%;其后依次是加拿大50篇,占总量的7.89%;日本40篇,占总量的6.31%;澳大利亚28篇,占总量的4.42%;巴西24篇,占总量的3.79%;中国21篇,占总量的3.31%;意大利19篇,占总量的3.00%;英国18篇,占总量的2.84%;墨西哥18篇,占总量的2.84%;西班牙16篇,占总量的2.52%。从研究国家来看,欧美国家在水生野生保护动物研究领域的发文量最多,其中美国在该领域的发文量远远超出其他国家,表明美国在该领域的研究位于世界前列,且与其他国家合作交流密切;中国发表文献量仅占总量的3.31%,与美国、加拿大、日本、澳大利亚、意大利、英国和德国等17个国家有合作,但合作交流不紧密。

图4 外文文献的国家分布图谱

2.3 关键词分析

2.3.1 外文文献的关键词分析

图5为2001—2020年水生野生保护动物相关外文文献的关键词聚类。Modularity Q为聚类模块化的度量值是目前常用的一种衡量网络社区结构强度的方法,最早由Newman提出[16];Silhoutte为平均轮廓线,一般认为这两个指标分别大于0.5和0.3,聚类分析结构显著[17]。由图5可知,外文文献聚类分析得到模块度为0.523 3,平均轮廓线为0.776 3,表明聚类结构合理。2001—2020年,外文文献共形成34个聚类,本研究仅选择前13个聚类显示,编号#0至#12,聚类由多个密切相关的词组成,编号越小代表聚类包含的关键词越多。聚类结果中3类与保护对象有关,分别是:#0银大麻哈鱼、#4蓝背西鲱和#12濒危鱼类;3类与濒危物种生物学研究有关,分别是:#5冷冻保护剂、#7遗传多样性和#11繁殖力;3类与濒危物种的分布与增殖有关,分别是:#1资源增殖、#3分布和#8水产养殖;另外,#2淡水、#6栖息地利用、#9副渔获物和#10毒性相关主题的研究,也同样引起了专家学者的关注。从聚类结果中可以看出,大多数已发表的文献中更倾向于濒危物种的生物学、种群分布和种群恢复等研究。例如,遗传多样性和资源增殖等方面,其中淡水关键词的出现表明国外水生野生保护动物研究区域涉及淡水。

图5 外文文献关键词聚类知识图谱

图6是用于反映不同年份文献刊出量的时间演变趋势。自2001—2020年,#3分布和#6栖息地利用贯穿整个研究时段,表明濒危物种的分布和栖息地利用研究的持续性强,受到的关注高。一些国外学者做了相关的研究,例如,2001年Uiblein[18]研究了欧洲茴鱼(Thymallus thymallus)的栖息地特征、种群丰度和大小分布等,表明在研究的8条河段中单一因素或多种因素的组合对欧洲茴鱼种群造成了明显的负面影响。2008年High等[19]评估了爱达华州强壮红点鲑(Salvelinus confluentus)的分布情况、丰度和种群趋势。2009年Spindler等[20]利用空间扫描统计评估了濒危密苏里铲鲟(Scaphirhynchus albus)种群的空间分布状况。2015年Fisch等[21]阐述了小种群管理技术在保护孵化场中的应用,以提高其在濒危鱼类恢复计划中的应用价值,并表示要重视保持遗传多样性和有效种群的大小。2019年Lear等[22]通过使用声学监测技术对栉齿锯鳐(Pristis pectinata)在佛罗里达州的栖息地利用进行研究,从声学监测技术得到的结果是栉齿锯鳐在和平河主干流最为活跃。2019年,Bezerra等[23]在大西洋脊的圣彼得和圣保罗群岛通过卫星标记对7条路氏双髻鲨(Sphyrna lewini)的垂直和水平运动进行研究,表明路氏双髻鲨覆盖了从混合层到深海的广阔水域,此研究对大西洋赤道海域路氏双髻鲨的栖息地利用和活动模式提供了重要的信息,为保护该物种提供了有利的工具。2020年,Doll等[24]为了成功地管理当地受威胁的点鳍真小鲤(Erimonax monachus),通过N-MIXTURE模型估计此物种的种群规模,表明该物种在北卡罗来纳州的一条河流中建立了良好的基础,并建议对所关注的濒危物种进行总体和特定地点的种群评估时,可以考虑此方法。图6中其他聚类主题随后也陆续展开了研究,例如,濒危物种遗传多样性[25-27]、濒危物种副渔获物[28-30]等。综上所述,国外偏重应用研究,研究热点主要是种群动态分布、种群恢复、栖息地利用和遗传多样性等。

图6 外文文献聚类分布的时间突变

2.3.2 中文文献的关键词分析

由图7可知,中文文献关键词聚类分析得到模块度为0.762 5,平均轮廓线为0.878 6,表明聚类结构合理。2001—2020年,中文文献共形成46个聚类,本研究仅选择前11个聚类显示,编号#0至#10,聚类结果中5类与水生野生动物保护措施有关,分别是:#1大鲵自然保护区、#2措施探讨、#3人工养殖、#7保护和#9措施探讨;3类与保护对象有关,分别是:#0水生生物资源、#5秦岭细鳞鲑和#10长江江豚;2类与水生野生保护动物管理有关,分别是:#6渔业行政主管部门和#8禁止食用;1类与生态平衡有关,是#4生态平衡。从聚类结果中可以看出,大多数已发表的文献中更倾向于水生野生动物保护措施的研究,其中,秦岭细鳞鲑(Brachymystax lenok tsinlingensis)和长江江豚(Neophocaena asiaeorientalis)关键词的出现表明国内主要以淡水水生野生保护动物的研究为主。

图7 中文文献关键词聚类知识图谱

中文文献聚类分布的时间突变如图8所示,自2001—2020年,#0水生生物资源、#2措施探讨和#4生态平衡贯穿整个研究时段,表明我国在这3个领域的研究时间较长,受关注度高。水生野生保护动物是水生生物资源中的重要组成部分,它的价值不仅体现在维持生态平衡上,也体现在满足人类养殖开发与利用上[31],我国为了让水生野生保护动物得到恢复,采取了增殖放流、驯养繁殖和自然保护区建设等措施。一些国内相关学者在此研究领域进行了阐述。例如,2001年周栓林[32]探讨了作为我国特有种洄游性名贵鱼类中华鲟(Acipenser sinensis)的分布情况、资源现状和保护措施。2004年赵法箴[33]阐述了长江流域珍稀水生动物放流增殖的意义和存在问题,呼吁从科学研究等方面,加快增殖放流的步伐,为渔业生产和水生生物资源保护提供服务。2005年沈公铭等[34]论述了水生野生动物自然保护区的保护物种、保护区布局及管理现状,表示自然保护区主要集中在中部地区,西部较少,存在重复建设等问题,建议水生野生动物自然保护区应将部分保护区进行整合、正确处理好保护区和社区的关系等措施。2006年吴树敬[35]在调查研究的基础上分析了瑞安市野生水生生物资源保护现状和成效,以及存在的问题与困扰,并提出对策措施。2007年张东江[36]对陕西省水生野生动物资源保护的现状、管理措施、存在问题以及对策建议进行阐述。2013年王剑周等[37]通过人工驯养秦岭细鳞鲑,研究其生长阶段特点,掌握生活习性。2014年胡树慧[38]简述了在我国分布的8种鲟鱼的形态特征、生活习性、地理分布、经济价值、濒危原因和保护措施。2020年黄硕琳等[39]论述了造成长江流域水生野生动物濒危的主要原因,并表示要加强濒危水生野生动物保护的科研投入。综上所述,我国仍处在一个较为基础的研究阶段,且偏重理论研究,国内研究热点主要以区域性保护措施为主。

图8 中文文献聚类分布的时间突变

3 结论与建议

3.1 结论

(1)从发文量来看,2001—2020年,WoS年度发文量高于同期CNKI年度发文量。国外每年发表文献数量总体呈上升趋势,且今后一段时间内仍然会不断增长;国内每年发表文献数量总体呈水平波动趋势,但在2017年之后,文献发表量呈缓慢上升趋势,表明2017年之后国内在此研究领域的关注度会越来越高。

(2)从合作机构来看,美国相关机构发文量最多,其中美国鱼类及野生动植物管理局在濒危物种的研究中占重要地位;国外机构合作较为紧密,但我国对外合作机构较少;国内研究机构之间合作分散,密度不强,缺乏实现跨研究机构的交流合作。

(3)从国家合作关系来看,欧美国家在水生野生保护动物研究领域的发文量最多,其中美国在该领域的研究位于世界前列,且与其他国家合作交流密切;国外与中国存在文献合作的国家有17个,包括美国、加拿大和日本等,但与其他国家间的合作关系不紧密。

(4)国外的研究热点是种群动态分布、种群恢复、栖息地利用和遗传多样性等,而国内的研究热点主要以水生野生保护动物区域性保护措施为主;国外偏重应用研究,而国内偏重理论研究;国外涉及海洋与淡水水生野生保护动物的研究,而国内主要以淡水水生野生保护动物研究为主。

3.2 建议

(1)增进国内外研究机构间的交流与合作。虽然水生野生保护动物的研究越来越受到全世界的关注,但未来也应加强国内研究机构的团队合作能力和国际学术沟通,提高研究成果的质量与共享性,从而提升中国水生野生保护动物研究领域的国际影响力。2021年10月8日,国务院新闻办公室发表《中国的生物多样性保护》白皮书中表示,成立长江江豚、海龟和中华白海豚等重点物种保护联盟,为各方力量搭建沟通协作平台,增进国际交流合作。如今,在可持续发展的环境下,各国之间在水生野生保护动物领域研究的交流与合作有望持续不断推进,为支撑濒危水生野生动物保护的研究提供强大的科研团队力量。

(2)重视海洋濒危水生野生动物的保护与研究。国外对白鲍鱼、欧洲茴鱼和路氏双髻鲨等海洋动物和淡水动物都有所研究,涉及范围较广,而国内主要针对厚唇裸重唇鱼、裸腹叶须鱼、大鲵和中华鲟等淡水水生野生保护动物为主,涉及范围存在局限性。此外,我国主张管辖海域面积300万km2余,海洋生物多样性丰富,且物种数量位居世界前列[40]。因此,建议相关学者和科研机构加强对海洋濒危水生野生动物的研究,更多关注海洋物种的保护,加大资金和科研团队的投入,实现海洋生物多样性的可持续发展。

(3)加强水生野生保护动物种群动态评估,促进种群恢复。在国外,种群动态评估一直备受关注,通过电子扫描测量[41]和标记-再捕获[42]等技术对种群动态进行监测,利用模型评估种群规模。例如,N-MIXTURE模型;采用重新引入种群、孵化场放养和圈养等方法来恢复野外种群的数量。在国内,增殖放流、人工繁殖等增殖方法也成为现在水生野生保护动物种群恢复的主要手段,在20世纪80年代,我国首先在渤海展开了中国对虾增殖放流,随后在沿海、内陆水域也开展了增殖放流活动[33]。因此,亟须加强濒危物种的放流及放流效果的监测,加大长期定点监测和种群动态评估的力度,借鉴国外水生野生保护动物种群恢复的成功案例,引进和学习新理论、新方法和新技术,从而实现水生野生保护动物的可持续发展。

(4)开展国内对水生野生保护动物栖息地利用与遗传多样性分析的研究。栖息地利用的研究在国外较为常见,而国内在渔业领域的研究还较少。栖息地利用的研究采用声学监测和卫星遥测等技术,揭示物种的栖息地偏好,了解水生野生保护动物的栖息地选择,从而更有利于濒危水生野生动物的保护。国外针对濒危水生野生动物遗传多样性分析的研究文献较多,而国内在此方面研究还处于起步阶段。南京师范大学杨光教授曾指出,开展濒危物种的遗传多样性研究,对确定保护管理单元和制定优先保护管理对策至关重要[43],也为评估种质资源,建立其遗传多样性数据库提供依据。因此,建议加强国内对水生野生保护动物栖息地利用和遗传多样性分析的研究,深刻了解物种的生物学特征和栖息地偏好,从而制定出更加科学的管理对策。