蒙古野驴(Equus hemionus hemionus)的栖息地选择和生境适宜性评价.pdf
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1、 分类号U Q958 U 密级U 公开 UDC U 591 U 编号U 200928010215041 中国科学院研究生院 硕士学位论文 蒙古野驴(Equus hemionus hemionus)的栖息地选择和生境适宜性评价 林 杰 指导教师 杨维康 研究员 中国科学院新疆生态与地理研究所 申请学位级别 硕士 学科专业名称 生态学 论文提交日期 2012.5 论文答辩日期 2012.5.21 培养单位 中国科学院新疆生态与地理研究所 学位授予单位 中国科学院研究生院 答辩委员会主席 阿布力米提阿布都卡迪尔 申请硕士学位论文 蒙古野驴(Equus hemionus hemionus)的栖息地选择
2、和生境适宜性评价 研 究 生:林 杰 导 师:杨维康 专 业:生态学 中国科学院新疆生态与地理研究所 二零一二年五月 Habitat selection and habitat suitability assessment of Equus hemionus hemionus Thesis Submitted to Xinjiang Institute of Ecology and Geography Chinese Academy of Sciences in partial fulfillment of the requirement for the degree of Master of
3、 Ecology by Lin Jie Thesis Supervisor:Professor Yang Weikang May,2012 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作和取得研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中国科学院新疆生态与地理研究所或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:签字日期:年 月 日 学位论文知识产权声明 本人完全了解中国科学院新疆生态与地理研究所关于对研究生在研究所攻
4、读学位期间撰写的论文知识产权保护的规定。本人撰写的论文是在导师具体指导下,并得到相关研究经费支持下完成的。所有数据和研究成果归属于导师和作者本人,知识产权单位属中国科学院新疆生态与地理研究所。本人保证毕业后,以本论文数据和资料发表论文或使用论文工作成果时署名第一单位仍然为新疆生态与地理研究所。研究所有权保留学位论文及其电子版;研究所可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定)学位论文作者签名:导师签名:签字日期:年 月 日 签字日期:年 月 日 摘 要 I0B摘 要 蒙古野驴(Mongolian Wild Ass or Khulan
5、,Equus hemionus hemionus),主要分布于中国西北和蒙古南部的荒漠、半荒漠和荒漠草原环境中。由于种群数量急剧下降,国际自然保护联盟(IUCN)将其从 VU 级(易危)调整为 EN 级(濒危),该种是中国国家一级保护动物。为有效保护该物种,众多学者在亚洲野驴生态生物学领域开展了大量研究,包括形态描述与分类、分布与种群数量、社群和领域行为、栖息地选择、觅食生态、繁殖生态、行为时间分配与活动节律、濒危原因与保护对策等方面的研究。2010 年 7 月至 2011 年 10 月作者在卡拉麦里山有蹄类自然保护区开展了蒙古野驴栖息地选择研究,运用 Vanderploeg&Scavia 选
6、择指数与生境因子主成分分析揭示了影响蒙古野驴四季生境选择的关键环境因素。Vanderploeg&Scavia 选择指数表明蒙古野驴春、夏、秋 3 季偏好选择在植物物种数较多(10)、植被盖度较高(10%)、植被相对较高(30cm)、地上生物量较大(30g/m2)、距水源点距离较近(50、10、5 株/100m2)和假木贼密度较低(10),higher vegetation coverage(10%),and biomass(30g/m2).Such places usually close to the water sources(50、1、5 inds/100m2)and lower den
7、sity of Anabasis spp.(10 inds/100m2).Principal Component Analysis(PCA)showed that food factor(including plant species richness,vegetation coverage,food abundance,density of main food plant),water factor(succulent plant and distance from the water source),and vigilance factor(concealed condition,vege
8、tation height)were possibly the most important factors that determined the micro-habitat selection of Khulan.Based on field surveys since 2005,we assessed habitat suitability of Equus hemionus hemionus in Kalamaili Mountain Nature Reserve.Distance from water point,slope,vegetation type and human act
9、ivities were selected as factors for habitat suitability assessment,and the habitat evaluation model for the assessment was conducted by GIS.In 蒙古野驴的栖息地选择和生境适宜性评价 IV the absence of human activities,the total area of potential suitable habitat was 9784 km2,8090 km2,9379 km2 and 10856 km2 respectively
10、 during four seasons;accounting for 54.4,44.9,52.1 and 60.3 of the total reserve area.Affected by the national highway,mine exploration and grazing livestock during winter strongly,a lot of suitable habitats lost in the Reserve,especially during winter and the lost habitat is 6629 km2 which accounti
11、ng for 61.1%of the area of potential suitable habitat in winter.Based on evaluation results,this paper also put forward measures to protect the population of Equus hemionus hemionus.Key words:Kalamaili Mountain Nature Reserve;Equus hemionus hemionus;Micro-habitat selection;Habitat suitability assess
12、ment;GIS;Xinjiang 目 录 V目 录 摘 要.I Abstract.III 一 绪论.1 1.1 亚洲野驴生态生物学研究现状.1 1.1.1 形态描述与分类.1 1.1.2 分布与种群数量.3 1.1.3 社群和领域行为.5 1.1.4 栖息地选择.6 1.1.5 觅食生态.7 1.1.6 繁殖生态.8 1.1.7 行为时间分配与活动节律.9 1.1.8 濒危原因与保护对策.10 1.1.9 结 语.11 1.2 GIS 技术及其在野生动物生境研究中的应用现状.11 1.2.1 GIS 技术简介.11 1.2.2 GIS 技术在野生动物生境研究中的进展.12 二 研究区域概况.
13、15 三 蒙古野驴的栖息地选择.19 3.1 研究方法.19 3.1.1 野外样方调查方法.19 3.1.2 数据处理方法.20 3.2 研究结果.21 3.2.1 蒙古野驴对生态因子的选择性.21 3.3 讨论.25 3.3.1 蒙古野驴对各生态因子的选择性.25 3.3.2 蒙古野驴栖息地选择的季节性变化.27 蒙古野驴的栖息地选择和生境适宜性评价 VI 四 蒙古野驴生境适宜性评价.29 4.1.研究方法.29 4.1.1 蒙古野驴生境适宜性评价流程.29 4.1.2 影响卡山蒙古野驴生境质量的因素.30 4.1.3 蒙古野驴生境评价准则.30 4.1.4 数据准备与遥感解译.34 4.1
14、.5 空间模拟与分析.34 4.2 研究结果.35 4.2.1 蒙古野驴潜在生境分析.35 4.2.2 人类活动对蒙古野驴适宜生境的影响.37 4.2.3 蒙古野驴实际生境分析.37 4.3 讨论与建议.39 五 结论.43 5.1 蒙古野驴栖息地选择的季节变化.43 5.2 蒙古野驴生境适宜性评价.44 5.3 传统的栖息地选择研究和基于 3S 技术的生境适宜性评价比较.44 参考文献.47 论文发表情况.55 致谢.57 一 绪论 1一 绪论 1.1 亚洲野驴生态生物学研究现状 亚洲野驴(Asiatic Wild Ass,Equus hemionus),属奇蹄目(Perissodactyl
15、a)马科(Equidae)马属,主要分布于亚洲中部荒漠、半荒漠和荒漠草原环境中(郑昌琳,1998;李春旺等,2002;Moehlman et al.,2008)。由于种群数量急剧下降,国际自然保护联盟(IUCN)将其从 VU 级(易危)调整为 EN 级(濒危)(Moehlman et al.,2008)。国家野生动物重点保护名录将其列为国家一级保护动物(郑昌琳,1998)。迄今为止,国内外学者对亚洲野驴开展广泛了研究,主要涉及种和亚种的形态分类(Feh et al.,2002;Grubb,2005;Moehlman et al.,2008)、种群数量(Bahloul et al.,2001;L
16、khagvasuren,2007;初红军等,2009)、社群行为(Feh et al.,2001;Rubenstein et al.,2007;Shah&Qureshi,2007)、栖息地选择(Singh,2000;Henley et al.,2007;初红军等,2008)、食性分析(Bannikov,1981;Lengger et al.,2007;徐文轩等,2009)和行为描述(Shah,1993;Klingel,1998;刘伟,2008)等方面。作者在查阅文献的基础上,对上述研究成果进行了归类与分析,期望为该物种的管理与保护提供科学依据,并推动相关研究工作的深入开展。1.1.1 形态描述
17、与分类 亚洲野驴四肢较短,头短而宽(长 4153.5 cm),耳长而尖(长 18.527 cm),颈背具短鬃(长约 10 cm),尾较粗而先端被长毛(尾长 4056 cm,毛长 2560 cm)(Bannikov,1981)。体色随季节变化明显,通常夏季为红棕色,冬季为黄褐色,腹部为白色或浅黄色,腹背毛色分界线在腹侧上方;背中央有一条黑褐色的背线延伸到尾基部。体型比马小,但大于家驴;体长 198244 cm,体重 200260 kg,肩高 110140 cm(郑昌琳,1998)。现存的野生马科动物仅一属,即马属(Equus),共 7 种:普氏野马(E.ferus przewalskii)、细纹
18、斑马(E.grevyi)、山地斑马(E.zebra)、平原斑马(E.burchellii)、亚洲野驴(E.hemionus)、非洲野驴(E.africanus)、藏野驴(E.kiang)(汪松等,2001)(图 1)。我国现存的野生马科动物有 3 种,即蒙古野驴(E.h.hemionus)、藏野驴和普氏野马(高行宜和谷景和,1989)。藏野驴过去被认为是亚洲野驴的一个亚种(E.h.kiang)(Groves&蒙古野驴的栖息地选择和生境适宜性评价 2 Mazak,1967),但 Ryder 和 Chemnick(1990)通过比较二者的染色体和线粒体 DNA,证明二者并非同一物种。图 1 野生马
19、科动物的分布现状(Moehlman 2005)Fig.1 Current distribution of Wild Equids in the world(Moehlman 2005)目前学术界普遍将亚洲野驴划分为 5 个亚种(Feh et al.,2002;Grubb,2005;Moehlman et al.,2008):蒙古野驴、印度野驴(E.h.khur)、土库曼野驴(E.h.kulan)、波斯野驴(E.h.onager)和已于 1927 年灭绝的叙利亚野驴(E.h.hemippus)。上述划分主要基于地理分布,并无 DNA 水平上的证据支持。Groves 和 Mazak(1967)曾根
20、据毛色差异将蒙古北部和南部地区的蒙古野驴分为指名亚种(E.h.hemionus)和戈壁亚种(E.h.luteus),Oakenfull等(2000)认为两者很可能为同一亚种,这一观点被广泛接受(Feh et al.,2002;Grubb,2005;Moehlman et al.,2008)。George 和 Ryder(1986)比较了波斯野驴和土库曼野驴的线粒体 DNA,发现二者遗传信息只存在很小差异,因此对两亚种的划分一 绪论 3提出质疑,Oakenfull 等(2000)也对此划分提出质疑。解剖学研究表明土库曼野驴和蒙古野驴的上枕骨冠比印度野驴和波斯野驴小,表明波斯野驴与印度野驴的亲缘关
21、系较近,与土库曼野驴亲缘关系较远(Eisenmann&Shah,1996)。因此目前对于亚洲野驴的亚种划分依据尚不明确,需要在 DNA 水平上继续研究,加之形态区别的信息,以明确不同亚种间的亲缘关系和进化途经等。1.1.2 分布与种群数量 蒙古野驴现主要分布于蒙古国南部和中国北部中蒙边境邻近区域,为目前野生数量最大的亚种。以获取肉食和皮毛为目的的偷猎导致蒙古国野驴种群数量在 20世纪末期急剧下降(表 1),如不采取有效措施制止偷猎,蒙古野驴种群数量在未来20 年内将减少 50%以上(Moehlman et al.,2008)。因此蒙古国境内野驴亟待保护,其保护成效将直接决定该种未来的命运。中国
22、境内蒙古野驴主要分布于西北中蒙边境地区和新疆北部卡拉麦里山有蹄类自然保护区(以下简称卡山保护区)。一般认为中蒙边境附近中国一侧的野驴是蒙古国境内野驴季节性迁移形成的不稳定种群(Wang&Schaller,1996)。如 2000 年由于蒙古境内雪灾,约有 14000 只蒙古野驴进入中国内蒙古自治区境内(李春旺等,2002)。尽管次年 6 月中国政府在此地建立了内蒙乌拉特梭梭林-蒙古野驴国家级自然保护区(以下简称乌拉特保护区),大部分野驴返回蒙古,当地仅余不到 100 只(毕俊怀,2007)(表 1)。卡山保护区分布有中国最大的野驴种群,是保护中国蒙古野驴的最关键区域。20062007 年卡山保
23、护区蒙古野驴数量为 33795318 只(初红军等,2009)。20 余年的调查表明该保护区蒙古野驴种群数量持续增长(表 1),且一年四季保护区内均有大量蒙古野驴分布(初红军等,2009),这足以说明卡山保护区拥有独立而稳定的野驴种群,与外蒙野驴种群没有关联。然而国外学者对该区域蒙古野驴种群现状不甚了解,IUCN 红色物种名录甚至误认为该区域野驴种群是外蒙古野驴种群季节性迁移造成的临时性种群(Moehlman et al.,2008)。目前中国境内仅有针对局部地区野驴数量的调查报道(李春旺等,2002;葛炎等,2003;初红军等,2009),因此亟待开展全国范围内种群数量调查和生存现状评估工作
24、。印度野驴分布于印度西南部沿海与巴基斯坦交界处 Gujarat 邦 Little Rann of Kutch 地区,目前野外种群数量已达 4000 只左右,仅次于蒙古野驴。然而印度野驴蒙古野驴的栖息地选择和生境适宜性评价 4 目前也面临着农业、盐田开发和放牧等人类经济活动干扰导致的栖息地萎缩、破碎化的威胁,种群数量增长同有限的栖息地面积构成了巨大的矛盾,同时疾病也对其种群构成巨大威胁(Moehlman et al.,2008)。非洲马瘟病曾导致其种群数量从 1960 年的2000 只减少到 1962 年的 870 只(Gee,1963)(表 1)。土库曼野驴野生种群仅分布于土库曼斯坦东南部 B
25、adkhyz 保护区,2005 年种群数量为 850900 只(Lukarevski&Gorelov,2007;Moehlman et al.,2008)(表 1)。夏季保护区野驴种群一般要迁往距离该保护区 100 km 之外的 Kuska 河,这使得保护工作面临巨大挑战(Moehlman et al.,2008);由于偷猎,20 世纪末期土库曼野驴野生种群数量急剧减少(表 1),如果保护不善,在不久的将来该区域内土库曼野驴野生种群很可能灭绝。除野生种群外,土库曼斯坦其他 7 个重引入区内尚有野驴人工种群总计 445只(Lukarevskiy&Gorelov,2007),乌兹别克斯坦和哈萨克斯
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