青海湖地區(qū)生物多樣性的空間特征與GAP分析

　　提 要 根據(jù)實地考察與有關(guān)資料，建立了青海湖環(huán)湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)，在此基礎上，提出了青海湖地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)分類，將青海湖環(huán)湖地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)分為湖區(qū)及湖周水漫灘生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)、高寒灌叢生態(tài)系統(tǒng)、高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)、高寒荒漠生態(tài)系統(tǒng)、人工生態(tài)系統(tǒng)等。利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)分析了青海湖地區(qū)的生物多樣性空間特征，通過生物多樣性保護的代表性、特有性、瀕危性、敏感性原則與已經(jīng)建立的青海湖國家級自然保護區(qū)進行疊加，進行 GAP 分析，發(fā)現(xiàn)代表性的生態(tài)系統(tǒng)和普氏原羚等國家級保護動物的最適宜的生境沒有包括在保護區(qū)內(nèi)。然后，提出了青海湖自然保護區(qū)的分區(qū)方案及青海湖生物多樣性的保護對策。

　　關(guān)鍵詞 青海湖 生物多樣性保護 GAP分析

　　分 類 中圖法 Q143

　　由于特有的自然環(huán)境與悠久的土地利用歷史，青海湖環(huán)湖地區(qū)生物多樣性形成了獨特的空間格局。豐富的生物多樣性一直受到人們的重視，在本世紀初期開始進行了動植物的初步考察[1、2]，解放后對青海湖地貌、地質(zhì)、水生生物、微生物等進行了綜合考察與研究[1、2]，在 80 年代以后，就青海湖的植被、植物區(qū)系、鳥獸、生態(tài)環(huán)境保護與綜合農(nóng)牧業(yè)發(fā)展等進行了大量研究[1、3～14]。1975 年青海省在青海湖建立了鳥島自然保護區(qū)，在鳥島設立了保護管理站，1992 年經(jīng)聯(lián)合國教科文組織批準，青海湖地區(qū)加入《關(guān)于特別是作為水禽棲息地的國際重要濕地公約》，被列入國際重要濕地名錄。在原自然保護區(qū)基礎上，1997 年建立了青海湖國家級自然保護區(qū)。

　　由于人類活動的增加與自然環(huán)境的惡化，青海湖地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性面臨著嚴重的威脅，而生物多樣性的空間特征是進行保護區(qū)合理規(guī)劃和實施生物多樣性有效管理的基礎資料。Scott 等提出的 GAP 分析（A Geographic Approach toProtect Biological Diversity, 保護生物多樣性的地理學方法）為進行區(qū)域生物多樣性保育與保護區(qū)的功能劃分提供了有效方法[15]。GAP 分析即綜合考慮重要脆弱物種的生境分布、植被、土地所有權(quán)和保護區(qū)等方面的空間信息，在研究中力求達到既保護瀕危物種，又保育一個地區(qū)的生物多樣性的雙重目標。這里 GAP 一詞既是縮寫詞，又隱含“間隙”之意。GAP 分析通過地圖或衛(wèi)星照片分析建立地理信息系統(tǒng)，找出不同植被類型、單個重要物種分布與保護區(qū)之間的間隙，從而保證在保護計劃中，有代表性的植被類型、重要物種、生物多樣性高的生態(tài)系統(tǒng)都得到保護。

　　我們對青海湖環(huán)湖地區(qū)生物多樣性進行了考察。在綜合利用各種自然資源調(diào)查資料的基礎上，運用地理信息系統(tǒng)技術(shù)，采用 GAP 分析方法，對青海湖地區(qū)生物多樣性的空間格局，重點保護野生動物的分布與保護現(xiàn)狀，人類活動對該地區(qū)生物多樣性的影響及保護區(qū)的功能區(qū)劃分與應采取保護行動的地區(qū)及對策進行了探討。

　　1 自然地理環(huán)境

　　青海湖位于東徑 99°36′～100°47′，北緯 36°32′～37°15′之間，流域面積 34950km2，湖面海拔 3193m，環(huán)湖地區(qū)地勢為西北高而東南低，形成了四周群山環(huán)繞的封閉式山間內(nèi)陸盆地，湖區(qū)山地面積約占流域面積的 68.6%，河谷和湖積平原所占的面積為 31.4%。地貌類型復雜多樣，從東到西有濱湖平原、沖積平原、河谷平原，在青海湖西部和北部的河漫灘、三角洲及河流堆積階地發(fā)育；東北部有大面積的風沙堆積。湖區(qū)屬高寒半干旱草原氣候，1 月氣溫最低，可達－30℃，平均－12.7℃，七月最高可達 28℃，平均為 12.4℃，每年 11 月至翌年 3 月，平均氣溫在 0℃以下，湖面冰封，冰厚可達 0.5m，湖區(qū)夏季降雨量平均為 247.6mm，占全年降水量的 2/3，年蒸發(fā)量為降雨量的 3.8 倍左右。

　　2 研究方法

　　2.1 青海湖地區(qū)信息系統(tǒng)的建立

　　空間數(shù)據(jù)的輸入：地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的空間范圍為北緯 36～38°，東經(jīng) 99～102°，地圖數(shù)字化采用 Calcomp9100－A0 幅面數(shù)字化板和軟件 AutoCAD 將地圖數(shù)字化，利用 EIS（Ecological Information System，生態(tài)信息系統(tǒng)）中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊 CADE 將 AUTOCAD 輸入的 DXF 格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地理信息系統(tǒng)的矢量格式，然后，利用 EIS 的數(shù)據(jù)格式生成系統(tǒng) EDLS 將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格數(shù)據(jù)。建立的空間網(wǎng)格數(shù)據(jù)庫主要有高程圖（1∶10萬，1∶50萬）及由此產(chǎn)生的坡度、坡向圖，青海湖環(huán)湖植被圖（1∶100萬），土地利用圖，土地類型圖，行政區(qū)劃圖，道路圖，水系圖。

　　氣候圖采用 EDLS 模塊進行散點數(shù)據(jù)插值和 EIS 的相關(guān)插值模塊 INSERT，根據(jù)溫度與雨量和海拔、坡向之間的回歸關(guān)系，進行插值。有關(guān)氣候資料來源于共和、剛察、海晏縣的農(nóng)業(yè)綜合自然區(qū)劃報告及有關(guān)青海省氣象資料報告，1～12 月及年平均溫度圖，1～12 月及年總降水量圖，TM 遙感圖像（1∶50萬）采用中國科學院的遙感影像圖利用掃描儀掃描，然后采用地理信息系統(tǒng)進行分類識別。居民點、放牧點利用野外實地 GPS 采集和將地圖數(shù)字化而成。

　　2.2 GAP 分析流程

　　根據(jù)生物多樣性保護的目標即保護代表性的生態(tài)系統(tǒng)類型、物種豐富度高、特有物種集中分布的高保護價值的熱點地區(qū)和受人類活動威脅最大的地區(qū)，在這些地區(qū)建立自然保護區(qū)，至少應該使每一物種和生態(tài)系統(tǒng)類型在保護區(qū)中出現(xiàn)一次。將需要建立保護區(qū)的地區(qū)與已經(jīng)建立的保護區(qū)相疊加，顯示出保護上的空白地區(qū)，這就是 GAP 分析。在青海湖生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)的基礎上利用 GIS 軟件———EIS 進行了分析，其分析流程見圖 1。

　　圖 1 青海湖地區(qū)生物多樣性 GAP 分析流程圖

　　Fig.1 The flow process of GAP analysis for Qinghai Lake region

　　3 結(jié)果與討論

　　3.1 物種多樣性特征

　　由于地形地貌復雜和海拔高度與土壤特點不同，以及微地形與基質(zhì)差異，青海湖地區(qū)形成了復雜多樣的生態(tài)系統(tǒng)類型與物種多樣性格局。據(jù)初步估計，青海湖湖區(qū)有種子植物 52 科，174 屬，445 種，其中裸子植物 3 屬 6 種，北溫帶分布型科屬占有較大比重。植物資源以草本為主，多為優(yōu)良牧草，其它資源植物有藥用植物、纖維植物、油脂植物、淀粉類植物、觀賞植物、飲料類植物等。湖水中的浮游植物有 53 種，其中硅藻 22 種、綠藻 18 種、藍藻 10 種、裸藻、黃藻和甲藻各 1 種。在這些藻類中以硅藻占優(yōu)勢，綠藻中的剛毛藻和無隔藻非常發(fā)育。浮游動物共計 29 種，其中原生動物 7 種、輪蟲 11 種、枝角類 5 種、撓足類 6 種。底棲動物共有 22 種，其中寡毛類 3 種、介形類 4 種、端足類 1 種、搖蚊幼蟲 14 種[1～3]。

　　青海湖地區(qū)鳥類 164 種，分屬 15 目 35 科。獸類 36 種，分屬 6 目 15 科。在 164 種鳥類中，繁殖鳥（包括留鳥和夏候鳥）有 114 種，占鳥類總數(shù)的 69.5%；夏候鳥 61 種，占鳥類總數(shù)的 37.2%；留鳥有 53 種，占鳥類總數(shù)的 30.5%。在 36 種獸類中，古北界種類 31 種，廣布種 4 種。在這些野生動物中，有 11 種屬國家 I 級保護動物，如雪豹 (Panthera unicia)、藏野驢 (Equus kiang)、白唇鹿 (Cervus albirstru)、馬鹿 (C. elaphus)、普氏原羚 (Procapra przewalskii)、野牦牛 (Poephagus muths)、黑頸鶴 (Grus nigricollis)、玉帶海雕 (Haliaetus leucoryphus) 等，國家 II 級保護動物有 24 種。在上述這些鳥獸中，有顯著經(jīng)濟價值的動物約 30 種左右。經(jīng)濟價值較大的有：斑頭雁 (Anser fabalis)、大天鵝 (Cygnus cygnus)、鸕鶿 (Phalacrocorax carbo)、鶴類 (Grus spp)、魚鷗 (Larus ichthyaetus)、棕頭鷗 (L. brunnicephalus)、鴨類 (Anas spp)、雪雞 (Tetraogallus spp)、鷹類、狗獾 (Meles meles)、狐貍 (Vulpes spp)、狼 (Canisl upus)、馬麝 (Moschus sifanicus)、白唇鹿、巖羊 (Pseudois nayaur)、普氏原羚、狍鹿 (Capreolus capreolus) 等[1、2]。

　　3.2 生態(tài)系統(tǒng)類型

　　根據(jù)自然植被類型、動植物物種的分布與人類活動影響，青海湖環(huán)湖地區(qū)可以分為以下幾種生態(tài)系統(tǒng)類型：湖區(qū)水域及湖周水漫灘生態(tài)類型、典型草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠灌叢生態(tài)系統(tǒng)、高寒灌叢生態(tài)系統(tǒng)、高寒草甸草原生態(tài)系統(tǒng)、高寒荒漠與高山流石坡生態(tài)系統(tǒng)和栽培植被及人工生態(tài)系統(tǒng)。不同生態(tài)系統(tǒng)的特征見表 1，生態(tài)系統(tǒng)的空間分布特征見圖 2。

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