鸟兽物种多样性测度的G-F指数方法

评价物种多样性是目前生物多样性研究中的一项紧迫任务。我们提出一种基于信息测度的G-F指数公式,利用生物普查得到的鸟类和兽类名录计算一个地区的物种多样性。首先计算属间的多样性（G指数）和科间的多样性（F指数）,然后,再利用G指数和F指数的比值进行标准化,得出G-F指数。在这一指数体系中,F指数包括科中和科间的多样性。如果G-F指数趋近1,则代表科间多样性的F指数下降,或者代表属多样性的G指数上升;否则G-F指数趋近零或为负数。信息测度通常也用于生物群落的生态多样性。然而,G-F指数与生态多样性不同。G-F指数测定的一个地区一个生物类群中科属间的物种多样性,而生态多样性指数研究生物群落中物种组成及种间个体的多寡。利用G-F指数研究评估生物多样性保护有如下优点：（1）G-F指数提供了一种简捷有效的生物多样性保护评估方法,因为在许多地点已经进行过生物普查,编写了动物、植物名录;（2）G-F指数是一种标准化指数,可以进行不同地区间生物多样性比较。在动物界,特别是无脊椎动物中,尚未鉴定的物种占多数,而鸟类和兽类中尚未鉴定的物种很少。我们应用鸟类和兽类名录计算了G-F指数,选择了梵净山、大瑶山、伏牛山、凉水、北京—天津、海北、白音锡勒、青海湖和帕米尔高原等9个地区,进行了物种多样性的比较研究。结果表明：在上述地区,鸟类的G指数高于兽类的G指数,但差异并不显著（p=0.11）。鸟类的F指数显著地高于兽类的F指数（p<0.05）。鸟类G-F指数与兽类G-F指数相关(r=0.68, p<0.05)。     

三江源国家公园鸟类物种多样性研究

三江源国家公园位于青藏高原腹地,是生物多样性最为集中的区域。为了系统掌握公园内的鸟类分布状况,2015—2017年,对三江源国家公园区域进行了长期的野外调查,结合文献资料,发现三江源国家公园内共分布野生鸟类196种,隶属于18目45科121属。各级保护鸟类59种,占公园鸟类总数的30.1%,其中,国家I级重点保护鸟类8种;国家II级重点保护鸟类27种;青海省级保护鸟类24种。另外,还有国家三有鸟类120种。根据中国物种红色名录,受威胁(濒危、易危和近危)物种有39种,占公园鸟类总数的19.9%。中国特有鸟类15种,占园区内鸟类总数的7.65%。在地理分布型上,三江源国家公园位于古北界青藏区,古北界物种有145种;东洋界物种有37种;广布种有14种。利用G-F指数对物种多样性进行评估,三江源国家公园鸟类的G-F指数为0.825,表明公园内的鸟类物种多样性处于较高水平。长江源园区、澜沧江源园区和黄河源园区的平均动物区系相似性结果表明,三个园区之间动物区系关系均为密切关系。三江源国家公园鸟类物种多样性高、特有种及珍稀濒危物种丰富,具有极高的保护价值和意义。     

新疆塔什库尔干野生动物自然保护区鸟兽资源调查

2017年11月—2019年9月对新疆塔什库尔干野生动物自然保护区的鸟类采用样带法和样点法进行调查,对保护区的大型兽类和鼠类分别采用样带法和样方法进行调查。根据野外实地调查并结合文献资料,共记录鸟类15目41科161种,兽类5目13科40种。保护区内珍稀濒危物种较多,其中国家Ⅰ级重点保护野生动物10种、国家Ⅱ级重点保护野生动物27种。鸟类中,古北界物种56种(34.78%)、广布种105种(65.22%);夏候鸟54种(33.54%)、留鸟68种(42.24%)、冬候鸟5种(3.11%)和旅鸟36种(22.36%)。兽类中,古北界物种36种(90.00%)、广布种4种(10.00%)。G-F指数显示,鸟类在科、属水平上的多样性较为丰富(D_F=19.58,D_G=3.60,D_(G-F)=0.816);而兽类在科、属水平上的多样性较低(D_F=6.87,D_G=3.73,D_(G-F)=0.457)。本研究为保护区管理及未来的鸟兽调查和研究提供了基础资料。     

三江源查旦乡夏季大中型兽类与鸟类物种多样性和垂直分布格局

查旦乡位于三江源腹地,生态地位极其重要,但兽类和鸟类本地资源尚未明确。本研究采用样线和样方结合法对该区域夏季兽类与鸟类多样性进行调查。共记录到到大中型兽类9种,隶属于5目5科8属,其中国家重点保护兽类4种。西藏野驴、藏原羚在区内为优势种,分别占兽类个体总数的45.5%和21.6%;鸟类11目26科44属52种,其中国家重点保护鸟类11种。鸟类中雀形目为优势种,占鸟类个体总数的81.0%。样区内兽类与鸟类物种数在不同海拔间存在显著差异（兽类：P＜0.001;鸟类：P＜0.001）,兽类的垂直分布随海拔增加呈递减趋势,在海拔4800~4849 m段生物多样性水平最高;鸟类垂直分布格局符合向左偏移的“中峰模式”, 物种多样性指数随海拔增加而先增加后减小。本次研究掌握了查旦乡样区内夏季鸟兽组成情况,丰富了三江源保护区和唐古拉山脉的鸟兽资料,同时为相对较小尺度下物种空间分布格局的研究提供案例。     

系统发育多样性测定及其在生物多样性保护中的应用

生物多样性保护面临两个基本问题：如何确定生物多样性测度以及如何保护生物多样性。传统的生物多样性测度是以物种概念为基础的,用生态学和地理学方法确定各种生物多样性指数。其测度依赖于样方面积的大小,并且所有的物种在分类上同等对待。系统发育多样性测度基于系统发育和遗传学的理论和方法,能确定某一物种对类群多样性的贡献大小。该方法比较复杂,只有在类群的系统发育或遗传资料比较齐全时方能应用。本文认为,物种生存力     

系统发育多样性测度及其在生物多样性保护中的应用

生物多样性保护面临两个基本问题：如何确定生物多样性测度以及如何保护生物多样性。传统的生物多样性测度是以物种概念为基础的,用生态学和地理学方法确定各种生物多样性指数。其测度依赖于样方面积的大小,并且所有的物种在分类上同等对待。系统发育多样性测度基于系统发育和遗传学的理论和方法,能确定某一物种对类群多样性的贡献大小。该方法比较复杂,只有在类群的系统发育或遗传资料比较齐全时方能应用。本文认为,物种生存力途径和系统发育多样性测度相结合有助于确定物种和生态系统保护的优先秩序。     

三江源国家公园兽类物种多样性及区系分析

为了解三江源国家公园野生兽类的分布现状,2015-2017年对园区进行了实地调查。根据调查结果并参考相关文献资料,三江源国家公园内野生兽类共62种,分别隶属8目19科44属。园区内兽类呈现出物种多样性高,珍稀濒危物种多,特有种多的特点：三江源国家公园内的兽类物种多样性G-F指数为0.77,表明该区域物种多样性处于很高水平。根据中国物种红色名录,20个物种受威胁（极危、濒危和易危）,比例为32.26%,远高于国家整体水平;中国或青藏高原特有种29种,占46.77%。三江源国家公园在动物地理区划上属于古北界青藏区,在地理分布型上,以古北界成分为主,东洋界成分为辅,以古北界高山型成分最多,有25种,且资源量大,表明三江源国家公园的兽类以适应高寒气候的特殊种类为主。3个园区的平均动物区系相似性比较结果表明,长江源园区与澜沧江源园区为共同关系,黄河源园区与长江源园区和澜沧江源园区为密切关系。近些年,三江源地区的兽类保护工作取得了很好的效果,并得到国内外认可,本研究结合园区生物多样性和区系特点,根据保护现状,提出了今后的监测保护建议。     

替代指标在生物多样性快速评价中的应用

生物多样性评价工作是生物多样性保护的基础,而替代指标的应用是在环境影响评价中实现生物多样性快速评价的重要方法之一.本文介绍了生物多样性替代指标的概念,分析了不同生物类群之间广泛存在的相关性,总结了大尺度上兽类、鸟类、维管束植物物种数的经验比例(1:5:50).对目前可供使用的生物多样性替代指标进行了系统整理和分类,将其划分为生物类替代指标(包括指示类群、功能类群和珍稀濒危类群)和生境类替代指标(包括环境因子、景观格局和自然圣境).对不同指标的替代机理、有效性、使用方法和适用范围等进行了归纳,探讨了增强生物多样性替代指标应用有效性和评价精度的主要途径.研究可为保护地规划、生物多样性监测和环境影响评价等领域开展生物多样性快速评价,以及环境评价制度中生物多样性影响评价的完善提供参考.     

指数方法

评价物种多样性是目前生物多样性研究中的一项紧迫任务。我们提出一种基于信息测度的G-F指数公式,利用生物普查得到的鸟类和兽类名录计算一个地区的物种多样性。首先计算属间的多样性（G指数）和科间的多样性（F指数）,然后,再利用G指数和F指数的比值进行标准化,得出G-F指数。在这一指数体系中,F指数包括科中和科间的多样性。如果G-F指数趋近1,则代表科间多样性的F指数下降,或者代表属多样性的G指数上升;否则G-F指数趋近零或为负数。信息测度通常也用于生物群落的生态多样性。然而,G-F指数与生态多样性不同。G-F指数测定的一个地区一个生物类群中科属间的物种多样性,而生态多样性指数研究生物群落中物种组成及种间个体的多寡。利用G-F指数研究评估生物多样性保护有如下优点：（1）G-F指数提供了一种简捷有效的生物多样性保护评估方法,因为在许多地点已经进行过生物普查,编写了动物、植物名录;（2）G-F指数是一种标准化指数,可以进行不同地区间生物多样性比较。在动物界,特别是无脊椎动物中,尚未鉴定的物种占多数,而鸟类和兽类中尚未鉴定的物种很少。我们应用鸟类和兽类名录计算了G-F指数,选择了梵净山、大瑶山、伏牛山、凉水、北京—天津、海北、白音锡勒、青海湖和帕米尔高原等9个地区,进行了物种多样性的比较研究。结果表明：在上述地区,鸟类的G指数高于兽类的G指数,但差异并不显著（p=0.11）。鸟类的F指数显著地高于兽类的F指数（p<0.05）。鸟类G-F指数与兽类G-F指数相关(r=0.68, p<0.05)。     

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。     

中国西部干旱地区啮齿动物多样性分布格局

在系统整理我国西部干旱地区啮齿动物的分布资料,获得物种分布范围的基础上,应用GIS软件,基于等面积栅格系统,研究啮齿动物的等级多样性,探讨啮齿动物物种的区域分化特征。结果表明,祁连山地和北塔山、伊犁天山、阿拉套山和阿尔泰山地,以及贺兰山地等处的啮齿动物的属数最高;塔里木盆地中心和藏北高原的属数最低。阿尔泰山南麓、伊犁天山和东祁连山地的啮齿动物科数最多;塔里木盆地中心和藏北高原的科数较少。在青藏高原的周边,寒漠与温性荒漠、荒漠与山地、高原与盆地、荒漠与草原、山地与草原等景观的交界处,多样性指数较高。蒙新荒漠区的啮齿动物的属科数比相对较高,青藏高原的属科数比值较低,但青藏高原的种属数比值相对较高,而且GF指数亦较高。     

陕西老县城自然保护区的鸟类多样性及G-F指数分析

2003年7月和2004年5月,利用样线法对陕西老县城自然保护区进行了鸟类多样性调查,结合历史资料,老县城自然保护区共有鸟类13目36科107属190种,其中国家重点保护鸟类16种,我国特有鸟类12种。按季节型区分,其中留鸟116种,夏候鸟56种,冬候鸟、旅鸟和迷鸟共计18种,从分布型区分,东洋种、古北种和广布种分别为70种、87种和33种。多样性指数分析显示,阔叶林生境中鸟类资源最为丰富,其次为针阔混交林。老县城自然保护区鸟类的优势种为红嘴蓝鹊(Urocissa erythrorhyncha)、星鸦(Nucifraga caryocatactes),此外,山雀类(Parusspp.)、柳莺类(Phylloscopusspp.)以及环颈雉(Phasianuscolchicus)也有较大的种群。同时,将老县城自然保护区的鸟类多样性与其周边的佛坪、长青、太白等自然保护区进行了G-F指数对比分析。发现佛坪自然保护区的鸟类多样性无论是F指数、G指数还是G-F指数均为最高,佛坪在鸟纲(AVES)科属水平上拥有相对较高的鸟类多样性。用基于科属水平的G-F指数与基于物种水平的Shannon-Wiener指数相结合评价某一地区的鸟类多样性,将更为客观。     

新疆东部天山蝶类多样性及其垂直分布

2006-2008年研究了新疆东部天山蝶类多样性和垂直分布.结果表明:研究区域内共记录蝴蝶7科43属63种,占新疆已记录蝶类种数的24.80％,区系组成主要是古北种,占73％;其次是广布种,占27％,没有发现东洋种.其中蛱蝶科的物种数最多,为11属19种,蚬蝶科的物种数最少,只有1属1种.按海拔将生境分为5个垂直自然带,包括低山灌木草原带、山地森林草原带、亚高山草甸带、高山草甸带、垫状植被带.蝶类物种数和个体数排序为亚高山草甸带＞山地森林草原带＞低山灌木草原带＞高山草甸带＞垫状植被带.采用Shannon-Wiener指数和G-F指数对蝶类物种和科、属的多样性进行了分析评价,结果显示亚高山草甸带的蝶类多样性最为丰富,其次是山地森林草原带和低山灌木草原带,而高山草甸带和垫状植被带的蝶类多样性相对较低,物种和科、属多样性分析结果均一致.蝶类垂直分布明显,物种数和个体数随海拔变化的趋势类似,均为先增加后下降.蝶类区系成分随着海拔升高发生改变,广布种的比例逐渐降低,高山草甸带和垫状植被带只有古北种分布.研究结果显示,生境改变对蝴蝶群落影响明显,保护生境是保护蝴蝶生存的最主要措施.     

长江流域兽类物种多样性的分布格局

共记录了长江流域内兽类280种,隶属于11目36科135属,特有种和受威胁物种分别有14种和154种。根据兽类分布特点,依据山系和水系将长江流域分为19个区域,除了江源区外,物种丰富度、G-F多样性指数和特有种比例,从上游到下游区域总体趋势是随海拔降低逐渐降低,形成以四川盆地和沅江为分界线的3个数量级;利用Jaccard物种相似性系数对长江流域内19个区域进行聚类分析,发现整个流域分成4部分:江源区;横断山区、川西高原、云南高原、四川盆地和秦巴山区;贵州高原、江南丘陵、鄱阳湖平原和长江三角洲;淮阳山地、两湖平原和长江下游平原,基本反映了流域内自然地理环境及我国大陆地势三级台阶变化的特点。     

2001-2014年中国植被净初级生产力时空变化及其与气象因素的关系

植被净初级生产力（NPP）是表征植被活动的关键变量,对于评估生态系统承载力,理解陆地生态系统碳循环有着重要意义。以全球陆表特征数据集（GLASS）为基础,对2001-2014年中国植被NPP进行了估算。在此基础上,利用一元线性回归、经验正交分解（EOF）分析了我国植被NPP时空变化,利用逐象元相关性分析、奇异值分解（SVD）两种方法分析了我国植被NPP与温度、降雨量的相关性。结果表明：（1）我国植被NPP空间上基本呈由东南向西北递减的分布趋势,主要是由于植被分布和气候条件决定的。研究期间我国植被NPP呈波动增加趋势,总量在3.02-3.49PgC/a之间,平均约为3.25 PgC/a。（2）一元线性回归与EOF分析结果较为一致,表明我国长江中下游、华北平原和东北长白山地区NPP呈减少趋势,而青藏高原、西北、内蒙古中部及东南沿海地区NPP呈增加趋势。（3） NPP与气象要素逐象元相关性分析表明,长白山、青藏高原及南方地区NPP与温度呈正相关,内蒙东部和西北地区NPP与降雨量呈正相关,东北、长江下游地区NPP与降雨量呈负相关。SVD分析结果与逐象元分析结果基本一致表明,NPP与温度、降雨量均存在明显相关性,长白山、内蒙古、青藏高原地区NPP与温度正相关,西北、内蒙中部地区NPP与降雨量呈正相关,长江下游、东北地区NPP与降雨量呈负相关。     

Responses of Terrestrial Ecosystems’ Net Primary Productivity to Future Regional Climate Change in China

The impact of regional climate change on net primary productivity (NPP) is an important aspect in the study of ecosystems’ response to global climate change. China’s ecosystems are very sensitive to climate change owing to the influence of the East Asian monsoon. The Lund–Potsdam–Jena Dynamic Global Vegetation Model for China (LPJ-CN), a global dynamical vegetation model developed for China’s terrestrial ecosystems, was applied in this study to simulate the NPP changes affected by future climate change. As the LPJ-CN model is based on natural vegetation, the simulation in this study did not consider the influence of anthropogenic activities. Results suggest that future climate change would have adverse effects on natural ecosystems, with NPP tending to decrease in eastern China, particularly in the temperate and warm temperate regions. NPP would increase in western China, with a concentration in the Tibetan Plateau and the northwest arid regions. The increasing trend in NPP in western China and the decreasing trend in eastern China would be further enhanced by the warming climate. The spatial distribution of NPP, which declines from the southeast coast to the northwest inland, would have minimal variation under scenarios of climate change.     

黑龙江省两栖爬行类物种多样性分布格局的研究

2000～2006年对黑龙江省两栖爬行动物的种类及分布进行大范围的调查,并结合历史资料及现代有关成果,应用3种物种多样性指数分析方法（丰富度、均匀度和G—F指数）,对黑龙江省的两栖爬行动物物种多样性分布格局进行了探讨。结果表明,东部山地省和小兴安岭省的物种丰富度要高于其它地理省,松嫩平原省和三江平原省的物种均匀度高于其它地理省,而G指数与物种数分布规律相似,F指数和G-F指数相似,只有东部山地省物种才有一定的丰富度。     

福建省两栖类物种多样性评估

地区性物种多样性评价是当前全球生物多样性研究的重要组成部分。本文采用G-F指数对福建省两栖类物种多样性进行评估,同时利用弦距离类间平均连锁的方法对福建省22个县（市）和5个两栖动物地理省进行聚类分析。结果表时：福建省各县（市）的两栖类物种多样性差异较大,其中武夷山市两栖类物种多样性的G指数,F指数和G-F指数分别为2.978,4.863和0.388。处于华中区的3个地理省（闽北、闽东和闽西地理省）首先聚类,而后与处于华南区的闽中地理省聚类,最后与闽南地理省合并。聚类结果与福建省两栖动物地理区划大体一致,但个别县（市）不太相符,作者建议将大田县划归在华中区的闽西地理省。