环境演变及三峡工程对洞庭湖区东方田鼠种群影响的评估

根据历史资料,分析了洞庭湖洲滩演变与东方田鼠种群变动之间的关系。再根据三峡工程建成后下泄流量调度方案,分析了三峡工程对洞庭湖湖水位及洲滩环境的影响,进而评估三峡工程对东方田鼠种群波动的影响。结果表明,洲滩出露面积的不断增大和冬、春季洲滩连续出露天数的增加,使东方田鼠的栖息地扩大,并使其种群增长期延长,从而使其种群膨胀,三峡工程建成后初期,10－11月洲滩出露天数和出露面积将比建坝前同期有较大增长,建坝后中长期,洲滩出露天数和出露面积逐渐增大,东方田鼠种群亦将随之继续增长。因此,汛期洲滩被淹后将有更多的东方田鼠迁入到垸内,对农田的危害将进一步加重。     

洞庭湖不同退田还湖类型区东方田鼠和黑线姬鼠的繁殖特性

针对洞庭湖区实施的“退田还湖” 重大生态环境恢复工程,以原有“围湖”造的垸田和垸外湖滩为对照,对退田还湖区(含双退与单退两种形式)的啮齿动物群落于2003 ～ 2006 年进行定位观察。采用夹捕法进行采样,于每年的1 月、4 月、7 月、10 月进行。比较洞庭湖不同退田还湖类型区东方田鼠和黑线姬鼠种群的繁殖
指标参数。总体来看,调查期间东方田鼠和黑线姬鼠的繁殖指数要比上世纪80 ～90 年代报道的要高,这与前几年其种群处于年数量低谷有关,是东方田鼠和黑线姬鼠种群负反馈机制的体现。不同类型生境间的比较结果显示,单退垸与原有生境没有明显变化,而双退垸内黑线姬鼠和东方田鼠均有较显著的变化,主要表现在双退垸内夏季东方田鼠保持高的繁殖能力和黑线姬鼠的繁殖力锐减。由于双退垸的高程优势,鼠群在夏季汛期不会迁出垸内,仅迁移集中至较高区域,这种水位变化引导的害鼠种群迁移应该是造成繁殖变化的主要原因。由于黑线姬鼠不适应这种迁移以及集中后与东方田鼠的激烈竞争,迁移到高地后的黑线姬鼠几乎停止繁殖,繁殖指数仅为0.03 (I♀ = 0.05),明显低于当期其它生境。值得注意的是夏季滞留在双退垸内的东方田鼠,繁殖强度却不减,繁殖指数达1.54 (I♀ = 3.36),与春季湖滩种群的相当。说明没有经过长距离迁移的东方田鼠种群,在夏季仍会保持较高的繁殖强度,与夏季被迫远距离迁入农田的东方田鼠种群繁殖力急剧下降形成鲜明对比。由此可知,在初夏如果有适宜的栖息地(如双退垸的高台、原有堤岸等),东方田鼠仍能保持较强繁殖力。本文揭示了双退垸内水位变化引发种群迁移后东方田鼠和黑线姬鼠繁殖能力的这种迥异表现,具体深层次原因有待进一步探讨。     

洞庭湖区东方田鼠种群动态及其危害预警

洞庭湖区东方田鼠以湖滩沼泽为最适栖息地．秋末洞庭湖水位回落,湖滩出露,东方田鼠从农田迁回到湖滩生活、繁殖,种群数量呈逐月上升趋势．春末夏初,洞庭湖水位上涨,湖滩被淹,东方田鼠被迫越过大堤迁入垸内农田．其种群动态由“水位影响东方田鼠的栖息地变换”主导．每年迁入农田的数量首先取决于东方田鼠在湖滩生活繁殖时期的长短,亦即枯水期的天数;其次3月降雨量对东方田鼠在湖滩上的繁殖有较大的影响．东方田鼠迁入垸内后,种群数量呈逐月下降趋势．在分析影响洞庭湖区东方田鼠种群数量动态的主要因子的基础上,提出了东方田鼠种群迁入垸内农田的迁入量预警模型．经过几年的实际预测,吻合情况良好．     

洞庭湖洲滩及滨湖区鼠类分布格局及其多样性

为全面了解洞庭湖洲滩及滨湖区鼠类分布格局,统计自2003—2013年该湖区15个调查点5种不同生境的鼠类群落调查数据,并对鼠类群落的物种多样性进行分析。结果表明:2003—2013年洞庭湖区捕获鼠类有10种,主要优势种为黑线姬鼠(Apodemus agrarius)和东方田鼠(Microtus fortis);不同生境下的优势种不同,东方田鼠为湖滩生境优势种,黑线姬鼠是滨湖农田和退田还湖洲滩生境优势种,针毛鼠(Niviventer fulvescens)和社鼠(Niviventer confucianus)为滨湖丘岗林地优势种,小家鼠(Mus musculus)及黄胸鼠(Rattus tanzumi)则多出现在农房生境;不同生境的鼠类群落物种多样性不同,滨湖丘岗林地生境受人类活动或洪水干扰程度最低,因此,优势集中性指数最低,而物种多样性Shannon-Wiener指数在干扰较少的滨湖丘岗林地生境物种多样性指数最高。尽管湖滩生境受三峡工程的影响,物种数大量增加,但由于仍受汛期洪涝的干扰,依然具有优势种突出的特征。研究表明,人类社会活动或洪涝等干扰因素降低了鼠类群落物种多样性,致使优势种突出,形成只利于少数几个种群栖息的环境,最终导致种群大暴发。     

退田还湖对洞庭湖湿地鸟类的影响

对洞庭湖湿地退田还湖前后湿地鸟类群落结构进行对比分析,阐述了湿地鸟类群落结构的变化趋势.洞庭湖湿地鸟类群落结构的变化表明,鸟类的数量在退田还湖后明显上升,与1992年洞庭湖湿地鸟类名录相比增加2目16科174种,尤其是雁鸭类、鹬鹆类、隼类和鸣禽的种数增加迅速.优势种退田还湖前只有32种,退田还湖后增加到74种.不同的湖区因生态环境异质性,退田还湖前后鸟类的群落结构也有差异.在记录的312种鸟类中,其中东洞庭湖分布有297种,南洞庭湖164种,西洞庭湖217种,共有鸟类138种,东洞庭湖特有鸟类较多(48种).经调查,退田还湖(垸)区鸟类群落结构变化更为明显,青山垸分布13目33科77种,西畔山洲垸分布8目20科37种,两垸共有鸟种33种,青山垸特有鸟类有41种,西畔山洲垸5种.     

洞庭湖区东方田鼠迁移的研究

洞庭湖区东方田鼠以湖滩上的芦苇＋荻或薹草沼泽为最适栖息地,枯水季节,多在其上生长、繁殖。汛期,随着湖水上涨,湖滩面积缩小,东方田鼠在拥挤的的压力下或直接被洪水所迫,越过防洪堤迁入垸内。东方田鼠在湖滩及农田间的迁移主要取决于湖水水位及种群密度,无固定的迁移时间。迁入垸内的东方田鼠主要分布于靠近防洪堤一带,其捕获率随着与防洪堤距离的增加而递减。个体较大的东方田鼠迁移距离较远。在迁移期,迁入垸内的东方田鼠的性比在不同的距离上无显著差异。湖水回落时,东方田鼠随湖滩出露而迁回沼泽草地。回迁时,个体较大的雄性首先回迁的比例较高。迁入垸内的东方田鼠,栖息在荒坡地的种群密度大于在农田中的种群密度;东方田鼠不在农田越冬,小部分可在岗地荒坡中越冬,但少有增殖。按迁移动因看,此种迁移乃洪水逼迫所至,而由逼迫外迁和自动回迁构成循环,保证了种群对湖区特殊环境的适应。     

洞庭湖区东方田鼠洞群成员分析

通过对洞庭湖区不同栖息地东方田鼠洞群结构分析,结合洞庭湖区的特定生态条件,对东方田鼠在不同繁殖期的栖息习性及其适应意义进行了分析和讨论。洞庭湖区东方田鼠的最适栖息地是洲滩,但洞庭湖湖水季节性涨落,迫使东方田鼠在洲滩与垸内农田间迁移。当东方田鼠栖息在洲滩时（10－5月）,即繁殖盛期,雌雄分居,雌性单独抚养后代。当迁入垸内农田后（6－9月）,东方田鼠营混居生活。洲滩为其理想栖息地,单个雌鼠可以正常抚养后代,分居则有利于最大限度地提高其适合度。迁入垸内后混居可减少对空间资源的需求。从野外和室内观察情况分析,东方田鼠在繁殖盛期的婚配制度以一雄一雌的可能性很小。     

洞庭湖东方田鼠肥满度时空特征及与降水、温度、归一化植被指数的关系研究

为明确洞庭湖区东方田鼠Microtus fortis肥满度的时空特征及其与东方田鼠常用预警生态因子的关系,采用夹日法对洞庭湖7个调查区域不同生境的东方田鼠进行调查分析;收集洞庭湖区降水、温度、归一化植被指数(NDVI)等环境因子数据,分析不同性别东方田鼠肥满度与降水、温度、NDVI的关系。结果表明:1)不同性别东方田鼠肥满度时空特征较一致,春季和冬季不同生境雌雄东方田鼠的差异有高度统计学意义;在洲滩芦苇生境,雄雌东方田鼠在各季节间的差异有高度统计学意义;在洲滩苔草+芦苇+杨树生境,雄性肥满度各季节间的差异有统计学意义。2)雌性肥满度与季平均降水量呈显著正相关,雄性肥满度与季平均降水量无显著的相关关系。3)雌性和雄性的肥满度与季平均温度均无显著的相关关系。4)雌性肥满度与农田生境的NDVI呈显著正相关,雄性肥满度与农田生境的NDVI无显著的相关关系;雌性和雄性的肥满度与洲滩生境的NDVI均无显著的相关关系。研究认为,洞庭湖东方田鼠肥满度可以在一定程度上反映其对环境压力的反应,雌性对不利环境较雄性更加敏感,但在特定情况下,栖息地、食物可获得性等通过影响雌性东方田鼠肥满度,进一步影响东方田鼠种群增长。     

基于MODIS的洞庭湖湿地面积对水文的响应

利用MODIS影像数据集提取了2000-2010年间的洞庭湖水面面积。结合城陵矶水位数据分析了10月-翌年5月洞庭湖水体湿地和洲滩湿地的面积变化。研究结果表明,洞庭湖水体湿地呈现明显减小的趋势。2010年2月、10月、12月较2000年2月、10月、12月相比,分别有29.98%、26.76%和9.02%水体湿地转化为洲滩湿地。城陵矶在24-26 m水位涨落的时序变化较大,使东洞庭湖草滩湿地提前出露。推迟淹没,洲滩湿地裸露时间延长,亦将导致低海拔的草滩湿地向芦苇滩湿地的演变。洞庭湖湿地面积的变化是三口、四水来水减少、降雨减少等多方因素共同作用的结果,而三峡在9-10月间蓄水,将进一步加重湿地洲滩化的趋势     

退田还湖后洞庭湖区土壤颗粒组成和化学特性的变化

土壤质量变化的长期动态监测是评价"退田还湖"工程实施后生态学效应的重要组成部分.选取洞庭湖区3种不同退田还湖模式(自然恢复、种植芦苇和种植杨树)下的典型"双退"区(青山垸、官垸和小集成)为对象,通过与相邻堤垸农田生态系统土壤物理性质和化学性质的比较,揭示退田还湖后土壤生态特征的变化及其成因.研究发现,以种植杨树作为湿地恢复模式的小集成样地促进了粘粒和粉粒的形成,并能快速累积有机质、全磷、全钾;以种植芦苇为恢复方式的官垸样地中,由于经常受洪水影响而使土壤物理性质有向自然生态系统转化的趋势,同时土壤有机质含量有所下降,而全磷含量增加;以恢复自然湖泊为方式的青山垸样地中,土壤物理特性和全量元素含量无明显变化.研究认为优势物种的生物学特性和自然过程的强弱等是造成洞庭湖"退田还湖"系统中土壤颗粒组成和化学性质发生变化的主要原因.     

Range expansion and lineage admixture of the Japanese evergreen tree Machilus thunbergii in central Japan

We investigated the range expansion histories of Machilus thunbergii populations in the Kinki region of central Japan on the basis of nuclear microsatellite data. In the Kinki region, M. thunbergii is typically found in the coastal area, with some fragmented populations inland, around Lake Biwa. Phylogenetic and Bayesian clustering analysis (STRUCTURE analysis) revealed that the inland populations have different genetic components between the west and east sides of Lake Biwa. The population located on the north side of the lake has an admixture of the two genetically differentiated lineages, contributing to an increase in the genetic diversity of the population. Populations around Lake Biwa had lost rare alleles and the F value obtained from STRUCTURE analysis was lower in the coastal populations than in the lake populations. These results suggest that populations around Lake Biwa experienced a bottleneck due to a founder effect during the initial migration to the lake and that glacial refugia of M. thunbergii in the Kinki region existed along the coast.     

鄱阳湖水利枢纽工程建设对草鱼江湖洄游潜在的影响

鄱阳湖是长江四大家鱼索饵、育肥的重要场所,近年来鄱阳湖出现了枯水季水位严重降低、枯水期延长、湿地面积缩小的现象。为解决鄱阳湖水资源、水文、水生态等问题,建议在鄱阳湖入江水道兴建控制闸水利枢纽。然而,拟建的水利枢纽工程将打破鄱阳湖与长江的天然连通性,可能会对四大鱼类洄游过程产生影响。通过构建二维和三维水动力模型,分析鄱阳湖水利枢纽建设后入江水道与枢纽洄游通道的水动力学特征,结合实验和文献获得的草鱼幼鱼和成鱼游泳能力参数,阐明了枢纽建设对草鱼洄游的影响。结果表明:在设计调度模式下,草鱼幼鱼入湖期间,湖口段适宜通过天数达到83.74%以上,说明湖口及入江水道的水动力条件对洄游的影响较小,同时,枢纽工程处在过鱼高峰期仍能保持较高的过闸效率;草鱼成鱼出湖期间,丰、平水年闸前水动力条件对洄游的影响较小,仅在枯水年闸前流速几乎静止,草鱼适宜出湖天数偏低。在该调度模式下,水利枢纽建设运行后鄱阳湖整体水动力条件能够满足草鱼洄游需求。目前设计的鱼道在高、低水位时期均出现局部流速过大的现象,不满足过鱼条件。从四大家鱼江湖洄游的角度为鄱阳湖水利枢纽工程设计和运行提供科学参考。     

Reconciling geography and genealogy: phylogeography of giant freshwater prawns from the Lake Carpentaria region

There is convincing geological evidence for the historical existence of an ancient lake on the Australian-New Guinea continental shelf during the late Pleistocene. Lake Carpentaria was a vast fresh- to brackishwater lake that would presumably have provided habitat for, and facilitated gene flow among, aquatic taxa that tolerate low to moderate salinities in this region. Moreover, it has been argued that the outflow of Papua New Guinea's Fly River was diverted westward into Lake Carpentaria during this period, although this hypothesis is controversial. We predicted that these events, if a true history, would have promoted gene flow and population growth via range-expansion events in the giant freshwater prawn (Macrobrachium rosenbergii) and restricted gene flow subsequently by way of a vicariant event as sea levels rose during the late Pleistocene, and a marine environment replaced Lake Carpentaria. We tested these hypotheses using phylogeographical and phylogenetic analyses of mitochondrial DNA variation in M. rosenbergii populations sampled from the Lake Carpentaria region. Our results support the hypothesis that Lake Carpentaria facilitated gene flow among populations of M. rosenbergii that are today isolated, but contest claims of a westward diversion of the Fly River. We inferred the timing of initial expansion in the 'Lake Carpentaria lineage' and found the timing of this event to be broadly concordant with geological dating of the formation of Lake Carpentaria. Reconciling geological and molecular data, as presented here, provides a powerful framework for investigating the influence of historical earth history events on the distribution of biological (i.e. molecular) diversity.     

泸沽湖生态系统格局变化及其驱动力

运用遥感影像与地理信息系统技术结合,采用生态系统信息分类提取方法和景观指数方法对1990年至2015年泸沽湖风景区生态系统构成与格局变化进行分析,并进一步探析引起各类生态系统变化的驱动力因素,为泸沽湖风景区进一步生态与环境规划提供科学和理论依据。25年间,泸沽湖风景区内主要生态系统类型可分为农田、森林、草地、水域和人居环境等五类生态系统,1990年至2005年,主要表现为农田、森林、草地3个生态系统之间相互转化;2005年至2015年,主要表现为森林、草地、水域生态系统整体流向农田、人居环境系统。总体上泸沽湖景观破碎化与复杂程度呈下降趋势,连通性和整体性逐渐增强,但各生态系统类型之间比例差异增大。农田生态系统变化的主要驱动力是政策导向;森林与草地生态系统变化的主要驱动力是退耕还林还草工程与人类活动;水域生态系统变化主要驱动因素是湿地造林与人类活动入侵;人居环境系统变化的主要驱动因素为人类用地需求的增涨。针对泸沽湖生态系统变化存在的问题提出了相应的规划建议。     

食物多样性对布氏田鼠幼体存活率和生长率的影响

为探明食物多样性对植食性小型哺乳动物种群的影响,以羊草、克氏针茅、紫花苜蓿、沙葱和阿氏旋花5种实验地常见的草本植物,组成不同食物多样性的食谱,饲喂布氏田鼠幼体,探究布氏田鼠幼体的存活率和生长率对不同食物多样性的响应。结果表明：（1）随着食物多样性种类的增加,布氏田鼠幼体存活率显著提高（P<0.05）。与单一食物组相比,2~4种食物组饲喂的布氏田鼠幼体存活率分别增加15.6%、18.0%和12.2%;不同食物占食谱的比例对布氏田鼠幼体存活率变化具极显著作用（P<0.01）;随着克氏针茅、阿氏旋花在食谱中比例的增加,布氏田鼠幼体存活率显著下降（P<0.05）。（2）随着食物多样性的增加,布氏田鼠幼体生长率在第5周时极显著降低（P<0.01）;不同食物在食谱中的比例对布氏田鼠幼体生长率变化具有显著影响（P<0.01）。随着羊草在食谱中比例的增加,在第5周时布氏田鼠幼体生长率极显著提高（P<0.01）,随着克氏针茅在食谱中比例的增加,至第3周和5周时布氏田鼠幼体的生长率均显著下降（P<0.05）,随着阿氏旋花在食谱中比例的增加,至第3周时布氏田鼠幼体生长率极显著下降（P<0.01）。结果表明,布氏田鼠幼体随着克氏针茅和阿氏旋花在其食物中所占比例增加,布氏田鼠幼体存活率和生长率相应下降,随着羊草在布氏田鼠幼体食谱中比例增加其生长率显著提高。因此,食物多样性在一定程度影响布氏田鼠幼体存活、生长和种群密度。     

太湖湖滨带生态系统健康评价

根据湖滨带生态系统的特点,运用综合健康指数法建立了湖滨带生态系统健康评价体系,由目标层、准则层、指标层构成,其中准则层由湖滨带水质状况、底泥状况、植被状况、其它生物状况(浮游动物、浮游植物、底栖动物)、岸带物理状况5项组成,指标层由总氮、总磷、溶解氧、挺水植物覆盖率等15项指标构成。采用专家打分法、熵值法分别确定了准则层、指标层的权重系数。对太湖湖滨带33个点位进行了采样分析,并进行无量纲化处理后应用到所建立的评价体系中。评价结果显示33个点位中为"很健康"、"健康"、"亚健康"、"疾病"、"严重疾病"的分别占0%、24.2%、21.2%、51.5%及3.0%,也即超过一半的点位处于"疾病"状态。只有东太湖刚刚超过"健康"分数的下限,东部沿岸、贡湖、南部沿岸均处于"亚健康"状态,而梅梁湾、竺山湾、西部沿岸属于"疾病"状态,且竺山湾的生态健康状态最差。该评价结果与太湖湖滨带各分区的实际调查情况相符合,评价方法可靠性、可行性较强,可为其它湖泊湖滨带的生态系统健康评价提供一定的参照。