上海市崇明東灘自然保護區(qū)白頭鶴空間分布特征及生境適宜性分析

上海市崇明東灘自然保護區(qū)白頭鶴空間分布特征及生境適宜性分析

在制定野生動物保護計劃時，通常會出現(xiàn)兩個問題。這是野生生物產(chǎn)生的區(qū)域?？赡馨l(fā)生的區(qū)域。因此,認識野生動物對其生境的選擇利用方式,對于保護和管理該物種至關重要。將動物活動點與環(huán)境變量的信息相結(jié)合建立生境適宜性模型(Habitatsuitabilitymodel),用以評價特定物種的生境適宜性、預測潛在的適宜生境及物種的地理分布,是決策者在開展生物多樣性保護、物種監(jiān)測和管理中的重要工具和有效手段。線性回歸、邏輯斯諦回歸、主成分分析等眾多生境預測模型,為野生動物種群的保護及其生境的科學管理提供了重要的生物學信息,在保護生物學和野生動物管理中得到了快速發(fā)展和廣泛應用。筆者以崇明東灘自然保護區(qū)越冬白頭鶴(Grusmonacha)為研究對象,根據(jù)其對生境因子的選擇、利用特征建立模型,并基于不同生境因子的空間分布特征進行綜合生境適宜性評價,以針對該物種設計和改善監(jiān)測、取樣方法,確定對目標物種具有保護價值的區(qū)域,以將越冬白頭鶴納入優(yōu)先保護計劃中,從而對其種群進行科學的保護和管理。1動植物資源崇明東灘鳥類國家級自然保護區(qū)位于長江入?？?崇明島的最東端(121°50′～122°05′E,31°25′～31°38′N)。保護區(qū)是河口型潮汐灘涂濕地,地處北亞熱帶的南緣,氣候溫和濕潤,四季分明,夏季盛行東南風,冬季盛行西北風,季風氣候非常明顯。夏季常有風暴經(jīng)過。保護區(qū)內(nèi)植被大致可以分為:浮游植物、灘涂濕地植被、鹽堿植被、中生性草本植被、農(nóng)業(yè)植被、水生植被、果園和人工林等類型。保護區(qū)內(nèi)以蘆葦(Phragmitesaustralis)、糙葉苔草(Carexscabrifolia)、互花米草(Spartinaalterniflora)、藨草(Scirpustriqueter)、堿蓬(Suaedaglauca)和藜(Chenopodiumalbum)等為主。保護區(qū)內(nèi)動物資源十分豐富,主要有:浮游動物、底棲動物、昆蟲、魚類、兩棲爬行動物、鳥類和獸類等。其中,鳥類有17目50科288種,包括國家重點保護鳥類東方白鸛(Ciconiaboyciana)、黑鸛(Ciconianigra)、白枕鶴(Grusvipio)、黑臉琵鷺(Plataleaminor)和小天鵝(Cygnuscolumbianus)等34種,每年在崇明東灘過境中轉(zhuǎn)和越冬的水鳥總量逾百萬只。野生白頭鶴在崇明島東灘自然保護區(qū)越冬時間一般為每年的10月下旬至翌年3月底,數(shù)量為130～140只,偶有灰鶴(Grusgrus)混在群中一起越冬。2學習方法2.1觀測點位置記錄灘涂生境中,在堤壩上選取3個視線較好的固定觀測點(圖1),應用單筒望遠鏡(Kowa,TSN-824M)尋找鶴群。發(fā)現(xiàn)鶴群后,在不同觀測點同時測定、記錄鶴群中心相對于該點的方位角(0～360°)。基于觀測數(shù)據(jù),應用LocateIII軟件基于三點定位法計算白頭鶴群的位置,同時記錄灘涂中人為作業(yè)或船的地理位置。農(nóng)田生境中,依據(jù)田埂布設樣線調(diào)查白頭鶴種群,應用GPS測定鶴群中心的地理坐標。2.2棲息地因素的提取Utest比較白頭鶴活動點與隨機點生境因子的差異性,以確定白頭鶴對不同生境因子的選擇喜好。2.3白頭皇不同生境適宜性分布特征評價分析過程中,以地理信息系統(tǒng)ArcViewGIS3.3a為基礎工具,在評價準則基礎上,進行空間模擬及分析、評價。首先確定單一環(huán)境因子的適宜性分布特征,然后根據(jù)影響因子的屬性,即利用白頭鶴對該因子的選擇利用特征確定適宜性分布特征,并應用多種生境因子進行環(huán)境的綜合評價,得到崇明東灘保護區(qū)白頭鶴潛在生境適宜性的分布特征。最后將人為活動影響加入潛在生境圖層,確定人為活動對白頭鶴活動生境的影響,并得到綜合的白頭鶴實際生境適宜性空間分布特征。各因子綜合計算公式:Xj=(∏i=1nXij)1/nXj=(∏i=1nXij)1/n。式中:Xj為生態(tài)位適宜度指數(shù);Xij為第i個生境因子第j類級別的生態(tài)位適宜度指數(shù)。3結(jié)果與分析3.1白頭皇的夜宿地2006年11月至2007年2月,共發(fā)現(xiàn)白頭鶴群活動點27個,主要活動于農(nóng)田生境(70.4%);2007年10月至2008年2月,共發(fā)現(xiàn)白頭鶴活動位點41個,主要活動于灘涂生境(95.1%)。在農(nóng)田中,白頭鶴的活動位點一般臨近水溝,主要位于收割后待種或剛種植的麥地,對居民耕種區(qū)及活動區(qū)存在明顯的選擇性(P<0.05)。此外,公路、植被指數(shù)等因子未對白頭鶴的分布形成明顯的干擾(P>0.05),見表2。在灘涂生境中,白頭鶴對潮溝表現(xiàn)出明顯的選擇性(P<0.05),主要分布于與大壩距離近、生境斑塊密度低和植被指數(shù)低的區(qū)域(P<0.05);人為活動對白頭鶴分布沒有顯著影響(P>0.05),見表3。觀察中發(fā)現(xiàn),鶴群于傍晚18:00左右在靠近大面積互花米草生境和藨草生境的過渡地帶集中休息,并于翌日早06:00左右在該位點開始一天的活動,因此初步認為該處為白頭鶴的夜宿地點。根據(jù)白頭鶴對生境因子的利用特征,建立白頭鶴生境適宜性評價準則,見表4。3.2適宜生境及范圍研究結(jié)果表明,在不考慮人為干擾的條件下,崇明東灘保護區(qū)適宜白頭鶴生存的面積為172.2km2,占總面積的42.6%,其中最適宜生境面積為4.5km2(表5,圖2)。保護區(qū)內(nèi)人為活動主要包括灘涂捕魚、農(nóng)田耕種及交通公路等類型。白頭鶴通常遠離灘涂作業(yè)區(qū),輪船等作業(yè)會對其產(chǎn)生負面影響;農(nóng)田中,白頭鶴與人為活動距離較近,而且在覓食時與人為活動也較近。在人為干擾下,保護區(qū)內(nèi)白頭鶴適宜面積和最適宜面積分別有所減小,分別為101.7km2和1.4km2(表5,圖3)。4人類活動對白頭皇的影響植被是鳥類分布和群落組成的重要影響因子。研究地區(qū)為白頭鶴的越冬地,白頭鶴在晝間主要活動于潮溝附近區(qū)域。鳥類覓食生境的選擇是后續(xù)繁殖所需能量的保證,對于遷徙鳥類而言,食物資源是最重要的決定因素。已有的研究結(jié)果表明,白頭鶴食物組成包括藨草的地下球莖和根狀莖(99%)、田間散落的糧食、未收割的玉米等。本研究中,灘涂是白頭鶴的主要活動生境之一,2007年冬季,白頭鶴群主要集中在潮溝附近,該區(qū)域以藨草群落為主,成為白頭鶴群主要的覓食生境。潮汐的沖刷作用使潮溝附近的藨草球莖和根莖裸露,為白頭鶴取食帶來了方便,因此白頭鶴對藨草生境中的潮溝區(qū)域存在顯著的選擇性(表3)。2006年冬季,白頭鶴主要活動于耕地生境中。由于當?shù)鼐用穹N植以小麥等為主的作物,機械收割時散落的糧食就成為白頭鶴的食物組分,從而吸引白頭鶴群以農(nóng)田作為重要的活動生境。研究中偶爾發(fā)現(xiàn)白頭鶴在捕魚塘的水域中出現(xiàn),但該部分區(qū)域內(nèi)的食物資源有限,人類活動頻繁,并且受其他同域分布水禽的影響,難以成為白頭鶴的重要覓食生境。白頭鶴主要選擇的活動區(qū)內(nèi),植被指數(shù)較低(表2、表3)。在灘涂生境中,同互花米草群落相比,白頭鶴主要活動區(qū)內(nèi)藨草的植被蓋度較低。在互花米草生境中,基本沒有白頭鶴的活動點,可能是互花米草的高度和密度常常遮擋鶴群的視線,從而增加了其被天敵捕食的機率,因此,在研究地區(qū)鶴群主要活動于視野開闊、食物豐富的藨草生境區(qū)域。從生境斑塊的密度看,白頭鶴活動區(qū)域內(nèi)的生境類型比較單一,異質(zhì)性較低,因而鶴群能夠穩(wěn)定地活動于該區(qū)域。白頭鶴選擇靠近互花米草生境作為夜宿點的原因可能有2種:互花米草的高密度能夠抵擋海面上的冷風,有助于鶴群積累能量以提高覓食效率,并安全越冬;互花米草群落能夠使鶴群形成安全的庇護所,從而,鶴群可將警戒注意力集中在開闊的灘涂區(qū)域。動物的外部生境可以分為生物和非生物環(huán)境兩大類。Willson認為,除了植被類型和組成外,非生物環(huán)境變量能夠提高野生動物生境描述的準確性。地形因子具有比較穩(wěn)定、容易辨認等優(yōu)點,加之微生境對白頭鶴活動的決定作用,因此,選用地形因子對生境適宜性進行評價,能夠客觀、真實地反映白頭鶴的生物學特性,并針對其生境的管理和保護采取恰當?shù)拇胧?。選擇地形因子的另一個重要原因,是它們對白頭鶴食物密度和分布的影響,因此,地形因子的結(jié)構(gòu)組成可能間接地影響白頭鶴對生境因子的選擇和利用。已有研究證實,距潮溝距離、生境類型等環(huán)境因子,是白頭鶴生境選擇的重要的決定因子,因此,研究中選擇白頭鶴生境中非生物環(huán)境因子進行綜合評價,以準確、客觀地反映白頭鶴的生境質(zhì)量。在我國,有關野生白頭鶴的研究十分有限,關于其生境選擇與利用特征的研究不多。崇明東灘白頭鶴生境適宜性取決于植被指數(shù)、斑塊密度、距潮溝的距離等多種生境因子的空間分布特征。研究結(jié)果表明,白頭鶴的最適宜生境主要分布在距潮溝較近、植被指數(shù)較低、生境斑塊密度中等的區(qū)域。在農(nóng)田生境中,當?shù)鼐用褚孕←湹葹橹鞯霓r(nóng)作物為白頭鶴提供了食物,吸引白頭鶴群以農(nóng)田作為主要生境。人類活動是造成野生動物生境喪失和種群