基于景观格局和连接度评价的生态网络方法优化与应用

景观生态学中常凭借最小累积阻力模型构建目标种生态网络,以提升破碎栖息地间的景观连接度,缓解生境破碎化负面影响.但传统最小累积阻力生态网络方法缺乏对生态网络的效用验证,对研究地的景观结构变化与生态过程的影响认识不足.本研究运用景观格局指数与连接度概率指数,定量评价生态网络构建前后的研究地景观结构与连接度特征,并以崇左白头叶猴栖息地生态网络为例,详尽叙述此生态网络方法的优化与应用过程.通过对白头叶猴栖息地斑块进行辨认、踏脚石斑块识别,对研究地用地类型进行划分并进行阻力赋值,运用最小累积阻力模型生成了20条白头叶猴栖息地生态网络廊道;然后利用景观结构指数与连接度概率指数结合的方法,对生成的生态网络结构和功能连接度进行评价.结果表明: 凭借最小累积阻力模型构建的目标种生态网络,能有效提升栖息地生境的完整性和连续性,降低总体破碎化水平,并改善生境质量.同时,该生态网络构建能提升生境景观的结构连接度与功能连接度,且两方面的连接度变化在结果上具有极显著的一致性(R²=98.3%,P<0.01).生态网络带来的景观结构方面变化与功能连接度的关联性不强,两种指数间的相互关系不如结构与功能的内在关系显著.     

黑龙江省完达山地区马鹿生境破碎化及其影响因子

应用景观生态学原理和地理信息系统技术,分析黑龙江省完达山地区马鹿生境相关因子重要性、对景观连接度进行模糊相对赋值,建立了景观连接度评价模型及景观斑块指数,研究了黑龙江省完达山地区关于马鹿生境的景观连接度水平、生境的适宜性以及景观的空间结构。结果表明:(1)在155.6km2的面积中,适宜地区的总面积仅为14.81km2,占研究地区的9.52%;次适宜地区的总面积为9.57km2,占研究地区的6.15%;一般适宜地区的总面积为130.05km2,占研究地区的83.58%;不适宜地区的总面积为1.17km2,占研究地区的0.75%;(2)研究地区马鹿各类适宜地区呈多个斑块且相互隔离,在空间分布上处于破碎状态,而且不适宜地区斑块(人为活动景观)的面积比例虽小,在生态系统中形态上的破碎化程度较小,但对马鹿的生境的生态功能的丧失起到重要作用。     

漫湾库区景观破碎化对区域生境质量的影响

水利工程的建设不仅改变了库区的景观格局,还会导致区域生物生境质量的变化。以澜沧江漫湾库区为例,在综合海拔高度、植被类型和水源地距离生境因子的基础上,考虑生物扩散过程,研究了建坝前后整个库区以及典型研究小区(库首、库中、库尾、对照)的重要生境斑块空间分布变化。结果表明:漫湾水电站建成后库区的猕猴总体生境破碎化程度增加,景观连接度减少且重要生境斑块的比例也有所降低,生境质量整体下降;4个研究小区的景观格局变化情况同整个库区相一致。空间上,生境质量明显退化的地区主要分布在库区的西部和南部,尤其是库尾地区,其生境斑块数量相较于建坝前增长了9倍,而景观连接度指数下降了81.48%。回归分析结果表明景观连接度指数与占景观面积百分比指数(PLAND)呈显著正相关(R~2=0.973),与斑块数(NP)呈显著负相关(R~2=-0.611);肯德尔系数表明斑块数(NP)、最大斑块指数(LPI)、占景观百分比指数(PLAND)、相似邻近百分比指数(PLADJ)、连通度指数(CONNECT)和香农多样性指数(SHDI)7个景观格局指数与景观连接度指数均表现出显著一致性。由此看出,库区景观破碎化越严重、区域景观连接度越低生境质量退化越明显;而提高生境主要植被类型的覆盖率、保护连接度贡献大的重要斑块和建设生态廊道,可以有效恢复库区生物生境质量。     

宏生态尺度上景观破碎化对物种丰富度的影响

生物多样性的地理格局及其形成机制是宏生态学与生物地理学的研究热点。大量研究表明,景观尺度上的生境破碎化对物种多样性的分布格局具有重要作用,但目前尚不清楚这种作用是否足以在宏生态尺度上对生物多样性地理格局产生显著影响。利用中国大陆鸟类和哺乳动物的物种分布数据,在100 km×100 km网格的基础上生成了这两个类群生物的物种丰富度地理格局,进一步利用普通最小二乘法模型和空间自回归模型研究了物种丰富度与气候、生境异质性、景观破碎化的相关关系。结果表明,景观破碎化因子与鸟类和哺乳动物的物种丰富度都具有显著的关联关系,其方差贡献率可达约30%—50%(非空间模型)和60%—80%(空间模型),略低于或接近于气候和生境异质性因子。方差分解结果显示,景观破碎化因子与气候和生境异质性因子的方差贡献率的重叠部分达20%—40%。相对鸟类而言,景观破碎化对哺乳动物物种丰富度的地理格局具有更高的解释率。     

蜂桶寨自然保护区大熊猫生境适宜性评价与保护管理对策

对濒危野生动物而言,开展生境质量评价是完善就地保护措施、提高自然保护成效的基础。蜂桶寨自然保护区位于邛崃山系中段,是大熊猫模式标本的采集地。而此前有关该保护区大熊猫生境的研究主要集中在生境的选择上,生境适宜性评价方面的研究尚未开展。本文以海拔、坡度、植被类型、食物来源等4个生态因子为指标,通过构建景观连接度模型对保护区内大熊猫生境适宜性进行评价。结果表明,保护区内大熊猫不适宜生境面积、较适宜生境面积及最适宜生境面积分别为223.26、133.67和33.46 km2,分别占保护区总面积的57%、34%和9%。从空间分布来看,最适宜生境和较适宜生境在保护区内的分布较为破碎分散,大熊猫活动痕迹点更多地集中在生境适宜程度较高的区域。为加强该区大熊猫种群的科学保护,应控制敏感区域的人为活动,确保保护区内大熊猫个体在不同生境斑块之间迁移扩散。日常保护管理工作中应重点关注与黄水河自然保护区相连区域,并可适度扩大蜂桶寨自然保护区的管护范围。     

生态保护区外斑块对景观连接度的影响评价

快速的城市化过程带来的生境斑块破碎化及损失会影响物种迁移、捕食等生态活动,对生物多样性构成威胁。然而,现有生态保护区可能无法覆盖其内生物的必要活动范围。生态保护区外的生境斑块对于维持生态过程也具有重要作用,因此识别生态保护区外的关键斑块并加以保护非常重要。以北京市延庆区为研究区,划分两种生境斑块,即核心生境斑块和潜在生境斑块,并基于图论构建生境网络。考虑地表覆盖类型、坡度、人类活动等因素构建生境阻力面。结合未来土地利用类型变化的模拟,研究城市化过程对区域生境网络和景观连接度的影响,选用CLUE-S模型模拟土地利用类型变化的格局。结合生境斑块特征和未来城市土地利用变化情况设计了3种未来生境变化情景。利用连接概率指数(PC)和网络连接度变化率(dI)评价不同生境变化情景下生态保护区外潜在生境斑块的景观连接度重要性,判断保护优先顺序,并分析景观格局变化对不同迁移能力物种的影响。结果表明：生态保护区外的全部潜在生境斑块对维持生境整体景观连接度有最大2.15%的影响,单个潜在生境斑块对维持景观连接度有最大0.28%的影响。此外,景观格局及其变化对不同迁移能力物种的影响差异显著,因此需针对保护物种和城市生境特征设计保护方案,研究区需要优先保护大中型斑块和位于关键位置的小型斑块。为了满足对生物多样性保护的需求,建议在区分生境斑块保护优先顺序时考虑生境斑块对景观连接度的贡献和城市化扩展过程的压力。研究为城市生物多样性保护和生境管理提供了方法参考。     

卧龙地区流域土地覆盖变化及其对大熊猫潜在生境的影响

土地覆盖变化作为土地利用驱动的显著结果,是人类活动对环境影响的最显著的表现。为了将土地覆盖变化结果用于探讨大熊猫潜在生境与人为活动导致的环境变化之间的关系,利用1：25万数字高程模型和1：10万土地覆盖分类数据（1990年,2000年两期）,采用流域时空对比和景观格局分析的手段,对卧龙地区两流域土地覆盖变化及大熊猫潜在生境的景观格局变化进行了对比研究,结果表明：①10a间,寿溪流域土地覆盖年变化率（0．33％）低于渔子溪流域（1．02％）,且两流域土地覆盖类型的变化趋势有所不同。主要表现为：在寿溪流域,主要土地覆盖类型的斑块均表现出破碎化的趋势,且森林和灌丛的斑块破碎化趋势更显著;而在渔子溪流域,仅是与人类活动相关的草地、农田斑块破碎化加剧,而森林和灌丛的平均斑块大小反而增加了。②两流域大熊猫潜在生境的景观格局变化趋势有所不同。在渔子溪流域,大熊猫潜在生境的景观多样性指数、均匀度指数、破碎度和森林景观形状指数均高于寿溪流域。而与渔子溪全流域相比,该地区大熊猫潜在生境的森林平均斑块大小较小,并且近十年,在渔子溪流域,大熊猫潜在生境景观的森林面积比重及斑块大小的减少,森林景观形状指数的增加等变化趋势与全流域的相反,间接反映出渔子溪流域的大熊猫潜在生境所受的人类活动的压力更大。③两流域分级集水区的大熊猫潜在生境比重分布与居民点密度分布存在空间上的分异。利用缓冲区分析表明,在渔子溪流域,大熊猫潜在生境与居民点范围的重叠更为严重,约57．7％的人类活动范围处于与大熊猫潜在生境重叠的区域。据此推断,大熊猫潜在生境在流域中的分布与人类活动空间上的交错关系是导致近十年渔子溪流域大熊猫生境受到严重干扰的重要原因。     

基于文献计量法的中国景观连接度应用研究进展

景观连接度反映了景观对物种或某种生态过程在生境斑块之间运动的促进或阻碍作用,对维持景观格局及生态过程的完整性和连续性具有重要指示意义。在当前全球环境变化,自然生境丧失和破碎化不可避免的情况下,景观连接度的评价、模拟与应用已成为景观生态学、保护生物学等相关学科的研究热点。基于CNKI和Web of Science数据库,检索1999—2015年间国内发表的景观连接度期刊论文,通过文献计量法,分别从年发文量、来源期刊、研究机构、研究区域、研究目的、景观类型、景观尺度以及研究方法等多个视角分析国内该领域应用研究进展以及发展趋势。经检索共得到文献240篇,其中英文43篇。分析发现,近20年国内该领域年发文量总体呈显著增长趋势;《生态学报》、《生态学杂志》和Urban and Landscape Planning为主要刊载期刊;研究力量集中分布在北京、南京等东部18所科研机构,文献量占到43.75%;研究目标区域也以东部为主(52.2%),而对中西部生态敏感脆弱区研究较少;研究目的以景观规划为主,但针对物种保护的研究较弱,仅占11.25%,且主要关注大熊猫等被公众熟知的珍稀濒危物种;城市、城乡等人工景观是常见的景观研究类型,相比之下,自然景观所占比例较低;研究的空间尺度集中在5000 km2的中小尺度域,占72.5%,景观粒度以30 m的中等分辨率居多。识别出14种具体度量方法,常用的包括最小费用模型、基于图论原理的功能连接度指数和网络结构指数,以及景观格局指数等;关注功能性连接和多方法的综合应用已成为当前研究的趋势;度量方法的一些参数,如最小费用模型阻力赋值或距离阈值选择主要依据专家经验或已有文献,而针对目标物种采用实证研究的则较少。最后,对国内当前该领域的研究现状和不足展开讨论并展望了未来发展,以促进我国景观连接度后续研究。     

景观生态学:两栖动物生态学研究的新途径

全球两栖动物正以远超过自然灭绝的高速率灭绝,这与生境丧失和景观破碎化有着直接关系。生境丧失导致两栖动物的生存空间减少,使局部种群消失,而景观破碎化则导致两栖动物种群之间的隔离度增加,不利于动物的繁殖和扩散。但两者往往是同时出现,相互作用。复合种群、景观连接度、景观遗传学及景观模型模拟等理论和方法的发展,为在生境丧失与破碎化景观下两栖动物的种群结构、组成和动态变化研究提供了理论基础和技术方法。同时景观生态学中特别重视研究的尺度,生境破碎化是发生在景观尺度下的生境变化过程,因此对生境破碎化的影响应该从现有的主要集中在斑块尺度和斑块-景观尺度转变到景观尺度上来。     

卧龙自然保护区大熊猫空间利用格局动态变化特征

野生动物在长期的栖息地选择过程中,能判断其生境质量,而趋向于选择既能降低能量消耗,又能获得营养价值和能量净收益较高的有利生境。以往的研究多是从统计学方法或宏观尺度对大熊猫生境进行评价,很少考虑到野生动物自身生物学特性及生境选择过程中的空间利用特征。本研究结合家域模型与景观格局分析技术定量分析大熊猫实际空间利用格局的动态变化特征及其破碎化程度,进而反映不同时期大熊猫生境选择模式及栖息地生境适宜性的动态变化。结果表明：卧龙自然保护区大熊猫在对栖息地的实际利用过程中向更适宜的区域集中,使得高适宜等级区域面积有所增大;而边缘生境区域更容易受到自然灾害和人为因素的干扰,破碎化加剧,需要在保护工作中引起足够的重视。从大熊猫行为模式特征出发,在不同时空尺度上,评估大熊猫对生境选择的空间格局变化特征,丰富了野生动物栖息地适宜性评价的时空尺度选择,为更准确地制定保护区管理政策提供了有效的工具。     

放牧对甘肃多儿保护区大熊猫小种群形成的驱动探讨

小种群是在自然因素或人为活动影响下,形成具有生存风险的隔离或异质种群,认识其形成原因并制定保护对策是开展救护行动的基础。野生大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)具有许多相互隔离的小种群,各小种群的生存状况决定该物种的整体保护成效。本文以甘肃多儿保护区大熊猫种群为例,在对保护区内大熊猫进行种群分布、空间利用、干扰状况调查的基础上,开展栖息地适宜性评价,分析了保护区大熊猫有效利用空间及其时空格局与环境容纳量。结果显示：(1)保护区适宜栖息地面积5 789.2 hm²,次适宜栖息地面积18 165.6 hm²,共占保护区总面积43.9%。优质栖息地主要分布在工布龙区域,该区域森林和生态系统保持原生状态,也是保护区大熊猫的主要分布区;(2)工布龙区域总面积9 949.7 hm²,其中适宜和次适宜栖息地共5 129.4 hm²,牧场是大熊猫栖息地的主要干扰因子,放牧干扰下工布龙区域适宜和次适宜栖息地面积共减少12.9%,破碎化水平加剧;(3)牧场与大熊猫栖息地镶嵌分布,导致适宜栖息地隔离,放...     

甘肃大熊猫生境质量评价

本研究以第四次大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)调查、甘肃省森林资源二类清查等数据为基础资料,依据国内外有关大熊猫对生境选择利用的研究成果,结合本地本山系大熊猫分布及活动的实际情况,选取竹子分布、植被类型、海拔、坡度、坡向、道路和居民区等评价因子,建立了大熊猫生境质量评价指标体系和准则,借助Arcgis10.2软件,利用栅格赋值和空间叠加原理系统地研究了甘肃大熊猫生境质量。结果表明,甘肃大熊猫生境质量总体较好,适宜和较适宜生境面积总和占到了69.77%;四个局域种群单元中白水江单元适宜生境面积最大,其次为甘南单元;各大熊猫分布县中,文县的大熊猫生境质量最好,其次为舟曲;甘肃大熊猫适宜生境大都处于保护区中,各保护区适宜生境总和为178 771 hm~2,占全省大熊猫适宜生境的88.72%;各保护区中,白水江国家级自然保护区的适宜生境面积最大,其次为插岗梁省级保护区。     

基于目标物种栖息地适宜性和景观特征的保护地功能区划研究——以甘肃多儿国家级自然保护区为例

生境的破碎化是导致物种濒危的主要原因之一，功能区划是对保护地进行空间布局和提升保护成效的重要手段。通过对生境进行适宜性评价，进而指导合理区划，是提升保护地功能的重要措施。基于目前保护地功能区划中存在与目标物种适宜栖息地空间格局不一致、与周边联系紧密性不足、边缘效应明显等问题，以甘肃多儿国家级大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)自然保护区为例，根据现有保护地区划景观特征，通过扩大研究尺度和开展栖息地适宜性评价，结合适宜栖息地异质性和功能区的景观特征，基于提升适宜栖息地完整性和连接度调整保护区功能区划，并通过比较区划前、后景观特征和栖息地适宜性的变化以及大熊猫的空间利用来评估本研究方法的有效性。研究表明：基于本方法的新区划核心区适宜栖息地增加了16.03%,被保护的优质栖息地增加，核心区内缘比由调整前的5.35和6.32下降至3.97,被保护的优质栖息地增加，边缘效应明显减小，提高了保护区适宜栖息地的完整性，加强了和周边优质栖息地的联系，有助于提升核心区的环境容纳量，增强抵御外来干扰的能力，改善大熊猫的生存状况，促进所在区域的种群交流。     

卧龙自然保护区大熊猫生境评价

生物的生境是指生物生活繁衍的场所,由生物与非生物环境构成。近几个世纪以来,物种绝灭的速度加快,生物多样性丧失最重要的原因是生物生境的人为破坏。对保持生物的生境评价,是分析这些物种种群减少,濒危原因的重要手段,还能为制定合理的保护对策提供依据。根据大熊猫生境分布特点提出了大熊猫生境结构理论模型,将影响卧龙大熊猫生境质量的因素分为物理环境因素、生物环境因素和人类活动因素,探讨了生境评价的程序与卧龙大熊猫生境评价准则,运用地理信息系统技术与空间模拟方法分析了卧龙大熊猫生境质量。在人类活动影响下,卧龙自然保护区内适宜大熊猫生存的生境面积有57597.3hm^2,其中最适生境面积为6256.1hm^2,主要分布在海拔2300－2800m的平缓山坡与台地。     

Human disturbances on landscapes in protected areas: a case study of the Wolong Nature Reserve

Human-induced ecological degradation in protected areas is of great concern in landscape ecological studies. Using Landsat TM data and GIS-based spatial analysis, we assessed the impacts of human disturbances on landscape structure in the Wolong Nature Reserve in southwestern China. Buffer zone and landscape dissimilarity analysis were used to examine the scope of three types of human-induced disturbances—construction of hydropower stations, human activities around settlement, and human activities along roads. We found that the impacts of these human disturbances extend to a threshold distance of about 1,000 m from the sources of disturbance. The intensity of the impact of human disturbances on landscape structure exhibited clear distance–decay effects. The first 200 m buffer zone is the area where human activities have inflicted the most visible changes, with a decrease of forest cover by 15–40% and an increase of shrub and barren land area by 15–50%. The relative intensity of the overall impact on landscape structure was highest around hydropower stations, second around human settlements, and lowest along roads. Overtime, however, the relative level of impact associated with construction of hydropower stations will likely decrease and that associated with human activities around settlements likely increase. Our case study of Wolong exposes hurdles that habitat preservation must cross in protected areas. Future management of Wolong Nature Reserve should focus on adoption of effective policies to further constrain human activities in the reserve.     

四川小相岭山系大熊猫种群及栖息地调查

小相岭山系是现存大熊猫种群数量最少的山系之一。根据全国第3次大熊猫及其栖息地调查结果,小相岭山系大熊猫栖息地分布在石棉、冕宁和九龙三县,栖息地总面积802.04 km²,大熊猫种群数量有32只。大熊猫在3个位于小相岭山系的自然保护区内种群数量和栖息地面积分别为:四川冶勒自然保护区9只,栖息地面积168.01 km²;四川栗子坪自然保护区14只,栖息地面积306.38 km²;四川贡嘎山自然保护区1只,栖息地面积15.19 km²。在3个保护区大熊猫栖息地总面积为489.58 km²,占各山系大熊猫栖息地总面积的61.05%;有大熊猫24只,占大熊猫种群数量的75.0%。小相岭山系大熊猫meta种群栖息地片段化比较严重,它由2个种群和2个孤立分布点组成。南北方向从成都至昆明的108国道以东的种群A有大熊猫13只,栖息地面积263.54 km², 完整性较好,大熊猫分布比较集中。108国道以西的种群B有大熊猫19只,栖息地面积为538.50 km²,栖息地破碎。该山系大熊猫数量少,栖息地片段化严重,需加强保护。
     

卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区蒙古野驴生境格局动态及其成因分析

人类干扰导致的生境丧失与破碎化严重影响野生动物生存。基于2005年至2019年在新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区开展野外调查所获数据,选取影响蒙古野驴生境选择的关键环境因子,采用最大熵模型（MaxEnt）模拟矿业开发前（2005年）、矿业开发顶峰时（2011年）以及矿区生态修复和道路修建（2019年）三个时期的蒙古野驴适宜生境空间分布。选取相关的景观格局指数,分析了近15年来保护区内蒙古野驴生境格局的变化趋势。结果显示蒙古野驴的适宜生境主要分布于保护区中部,水源是影响蒙古野驴生境质量的关键自然因素。2005-2019年间该保护区蒙古野驴的生境经历了由较好状态到恶化,随后逐渐恢复的过程。矿业开发前蒙古野驴高适宜生境面积最大（2022.31 km²）,生境破碎化程度低,总体生境质量较好。矿业开发顶峰时蒙古野驴的适宜生境向保护区北部转移,适宜生境大面积丧失,其中高适宜生境面积减少了30.28%,且生境斑块面积小,形状不规则、离散和破碎化程度高,严重威胁蒙古野驴生存。矿区生态修复和道路建设后,大多数已修复的矿区重新成为蒙古野驴的适宜生境,保护区内蒙古野驴适宜生境面积较矿业开发时增加了556.31 km²,但仍处于破碎隔离状态;道路沿线适宜生境丧失严重,蒙古野驴对其明显回避。基于上述研究结果,针对蒙古野驴生境保护提出了具体措施,为卡山保护区蒙古野驴生境恢复及保护提供了科学依据。     

Microsatellite variability reveals the necessity for genetic input from wild giant pandas (Ailuropoda melanoleuca) into the captive population

Recent success in breeding giant pandas in captivity has encouraged panda conservationists to believe that the ex situ population is ready to serve as a source for supporting the wild population. In this study, we used 11 microsatellite DNA markers to assess the amount and distribution of genetic variability present in the two largest captive populations (Chengdu Research Base of Giant Panda Breeding, Sichuan Province and the China Research and Conservation Center for the Giant Panda at Wolong, Sichuan Province). The data were compared with those samples from wild pandas living in two key giant panda nature reserves (Baoxing Nature Reserve and Wanglang Nature Reserve). The results show that the captive populations have retained lower levels of allelic diversity and heterozygosity compared to isolated wild populations. However, low inbreeding coefficients indicate that captive populations are under careful genetic management. Excessive heterozygosity suggests that the two captive populations have experienced a genetic bottleneck, presumably caused by founder effects. Moreover, evidence of increased genetic divergence demonstrates restricted breeding options within facilities. Based on these results, we conclude that the genetic diversity in the captive populations is not optimal. Introduction of genetic materials from wild pandas and improved exchange of genetic materials among institutions will be necessary for the captive pandas to be representative of the wild populations.     

大熊猫精液超低温冷冻的比较

对卧龙自然保护区大熊猫研究中心的9只雄性大熊猫电刺激采精,比较研究了稀释液中甘油含量、精液离心、不同稀释液和冷冻方法对大熊猫精液超低温冷冻保存后的活力、运动状态和顶体的影响。稀释液中甘油的含量为4％－5％较好,冻精解冻后的活力和顶体的正常率能保持鲜精的一半。离心和未离心的精液经超低温冷冻,解冻后的活力和运动状态都较接近。TEST和SFS两种稀释液的效果没有明显的差异。细管的冷冻过程较颗粒方便、快捷,时间容易控制,是一种较好的超低温冷冻精液的方法。