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高原鼠兔洞口数量与结构的空间分布特征研究

马波  
【摘要】:高原鼠兔(Ochotona curzoniae)是青藏高原生态系统的关键种,栖息于青藏高原海拔3000m以上的高山草甸或荒漠草原。常利用植被高度低、视野开阔的生境,退化的草地是其理想的栖息地。高原鼠兔是高原生态系统食物链的重要组成部分,其洞穴分布广泛为许多高原物种提供了栖息场所,对维持高寒草甸生态系统的稳定性有重要意义。然而由于和家畜竞争牧草资源,高原鼠兔被认为是我国青藏高原地区草场破坏的主要原因之一,在一些地区被大规模灭杀。为有效控制其种群数量,从上世纪七十年代开始学者们对高原鼠兔展开了一系列研究,包括形态学、行为学、生态学、生理生化、分子生物学等各方面。该物种的生物学信息充实,有利于我们在此基础上建立一定区域内鼠兔微生境利用的空间分布模型。 作为一种以洞穴延伸范围觅食和活动的小型哺乳动物,研究表明高原鼠兔洞口数量分布与洞穴周边生境因子有密切关系,其关系尚不明确,故研究还有待深入。景观尺度上研究高原鼠兔栖息生境因子利用特征为研究提供了新的途径。为此我们在四川省石渠县云波沟研究区(面积为72.2km2)内结合鼠兔洞口数据和NDVI(normalized difference vegetation index)数据,以及DEM (digital elevation model)数据,对高原鼠兔栖息地生境利用模式进行了研究。该地区自2007年开始退牧还草,去除了家畜竞争对鼠兔栖息地利用的影响。2008年8月至9月在研究区域内共调查样线7条总长度19km,样线单元共2438个。通过比较样线单元内洞口数量与NDVI和坡度的相互关系发现:鼠兔洞穴数量和坡度没有显著的线性关系(R2=0.04,P=0.441); NDVI较低区间(0.1-0.3)内鼠兔洞口的数量置信区间显著低于理论预期值,中等NDVI区间(0.3-0.4)内鼠兔洞口的数量置信区间与理论值没有显著差异,而NDVI较高区间(0.4-0.6)内,鼠兔洞口的数量显著高于理论预期,回归分析结果表明,NDVI与单位样线单元内洞口数有显著正相关的线性回归关系y=16.50 x+0.87(R2=0.78,P0.001)。研究表明在影响鼠兔觅食效率的洞穴周边生境因子中,植被生物量与洞口数量分布有密切联系,而地形因素对洞口分布的影响不显著。 高原鼠兔洞穴可分为复杂洞穴和简单洞穴。复杂洞穴经过多年挖掘,其结构复杂功能多样,往往具有多个出口。简单洞穴洞道结构简单洞口数少,用于临时避敌。为分析两种洞穴的空间分布规律,我们采用了一种快速检测小型哺乳动物洞穴复杂度的方法。用舞台烟雾注入高原鼠兔洞穴的随机洞口,烟雾通过洞道从相连接的洞口喷出后,标示所有洞口位置,记录该洞穴洞口数及相对位置,通过地表洞口分布对高原鼠兔洞穴结构复杂度进行估计。2009年8月至9月我们在四川省石渠县云波沟面积为72.2 km2的研究区域内对鼠兔洞穴结构在不同生境因子条件下(植被条件和坡度)的空间分布进行研究。在已有的研究基础上我们将植被条件分为优劣、坡度分为平地、缓坡和陡坡,按各类型共调查144组鼠兔洞穴。按照植被情况差异分组结果显示,NDVI高值区域的洞穴结构复杂度显著高于NDVI低值区域(Mann-Whitey U test,Z=-2.607,P=0.009)。按照坡度情况分组结果显示。缓坡地区洞穴复杂度显著高于平地洞穴复杂度(Mann-Whitey U test,Z=-4.116,P0.001),且显著高于陡坡洞穴复杂度(Mann-Whitey U test,Z=-4.968,P0.001);平地洞穴复杂度与陡坡洞穴复杂度无显著差异(Mann-Whitey U test,Z=-1.441,P=0.15).坡度与洞穴结构模型为y=-0.02x2+0.39x+3.38,R2=0.534。不同生境的洞穴内温度数据(℃)显示:对照温度(14.76±7.25)平地温度(11.92±1.34)缓坡温度(10.89±1.69)陡坡温度(9.57±3.63);湿度数据(%)显示:平地湿度(99.86±0.63)缓坡湿度(97.75±3.94)陡坡湿度(93.51±8.78)对照湿度(57.60±15.74)。对照温湿度指暴露在研究站内空气中测得的温湿度。Mann-Whitey U test结果显示各组数据间均存在显著差异。研究表明不同生境条件下高原鼠兔洞穴结构空间分布有所差异,植被条件好的地区洞穴结构趋于复杂;洞穴结构的差异还与坡度有关,造成这一现象的原因可能是不同坡度洞穴内温湿度的差异。我们发现缓坡地区的高原鼠兔洞穴结构较平地和陡坡复杂,主要原因可能是其温湿度条件适中,为鼠兔越冬和繁殖提供了有利的条件。 我们建立的鼠兔种群分布模型反映了其种群的空间分布规律,在72.2km2的研究区内估计共有鼠兔416542只,平均57.69±10.50只/ha。根据Hayne样线调查鼠兔种群密度95%置信区间为57.89±16.18(n=5)只/ha,通过arcGIS提取的样线鼠兔平均密度为59.90±6.63(n=50)只/ha。初步研究结果表明鼠兔模型预测值落在了实际观察值95%置信区间内,说明模型预测基本符合高原鼠兔实际种群分布情况。本研究尝试应用3S技术建立小型动物空间分布模型,该模型可以与高原鼠兔行为学、活动范围、家域和局地基因交流等研究紧密结合,具有广阔的应用前景。


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