向海濕地水禽多樣性及其生境保護(hù)對策研究——以丹頂鶴為例.pdf

1、20世紀(jì)以來，隨著人口的急劇增加，全球生物多樣性正以空前的速度減少。在“人類只有一個(gè)地球”、“保護(hù)生物多樣性就是保護(hù)人類自已!”……的陣陣呼聲中，1992年6月在巴西里約熱內(nèi)盧聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會期間產(chǎn)生了《生物多樣性公約》，第一次將保護(hù)生物多樣性作為全人類的共同使命。但是，全球生物多樣性喪失的趨勢仍在加劇，如何保護(hù)生物多樣性，就成為當(dāng)前人類首要解決的問題之一。生境破壞是生物多樣性喪失的首要原因，包括生境消失、生境破碎化、生境污染與生境

2、退化。因此，生境保護(hù)的研究成為生物多樣性保護(hù)的重中之重。 地球上的一切生命均離不開水，濕地因水的存在而成為各種生命形式高度聚集的生態(tài)系統(tǒng)，它為各種水禽以及其它生物提供了棲息和繁殖的環(huán)境，是世界上最富生物多樣性的地區(qū)之一，被稱為“物種的基因庫”。水禽的多樣性是構(gòu)成濕地生物多樣性的重要組成部分，自1971年《濕地公約》簽署以來，水禽的生態(tài)與保護(hù)問題得到世界各國前所未有的重視，水禽的多樣性已成為確定國際重要濕地的決定性標(biāo)準(zhǔn)之一。但是，

3、由于人類對濕地資源不合理的開發(fā)利用，如圍墾、過度放牧、污染等原因，導(dǎo)致濕地環(huán)境破壞，人類對水資源的過度開發(fā)，導(dǎo)致濕地水文條件惡化，濕地干涸，面積萎縮，嚴(yán)重危及到了濕地中生存的水禽，尤其是大型珍稀瀕危物種。 近年來，人們對濕地的關(guān)鍵控制要素有了進(jìn)一的了解，認(rèn)識到濕地的水文條件是控制濕地結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)，對于濕地的維持和退化的濕地的恢復(fù)具有重要作用。目前關(guān)注的焦點(diǎn)是生物以及生物與環(huán)境構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)與水文條件之間的關(guān)系，應(yīng)用方面主要體

4、現(xiàn)在為解決生態(tài)需水和水資源管理等實(shí)踐活動(dòng)提供科學(xué)依據(jù)。本研究以中國東北松嫩平原上國際重要濕地--吉林向海國家級自然保護(hù)區(qū)為研究區(qū)，通過多年的野外實(shí)地調(diào)查和多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)分析，研究向海濕地水禽的多樣性保護(hù)與濕地水文條件間的關(guān)系，為基于水禽棲息地保護(hù)的水資源管理提供依據(jù)。 本研究的實(shí)施步驟如下：a野外調(diào)查向海濕地水禽的種類及珍稀瀕危物種丹頂鶴的繁殖信息，分析水禽的多樣性動(dòng)態(tài)與丹頂鶴營巢數(shù)量間的關(guān)系，確定丹頂鶴的營巢數(shù)量為向海濕地水

5、禽多樣性的重要指標(biāo)，并分析丹頂鶴的營巢生境特征；b利用遙感數(shù)據(jù)分析丹頂鶴營巢生境特征及其與水文條件之間的關(guān)系，確定營巢生境保護(hù)的關(guān)鍵因子；c利用159幅“圖像數(shù)據(jù)”，研究了向海濕地集水區(qū)域面積的長期動(dòng)態(tài)，分析了集水區(qū)域面積變化與河流流量、降雨量和蒸發(fā)量等因子之間的關(guān)系，構(gòu)建了預(yù)測集水區(qū)域面積變化的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；d利用構(gòu)建的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃鸵巴庹{(diào)查資料，探討了河流水文配置方案來保證丹頂鶴營巢生境所需要的集水區(qū)面積；e基于流域綜合管理的理念，從霍林河

6、流域尺度上提出了具體的向海濕地丹頂鶴棲息生境及其它水禽多樣性保護(hù)的措施和方案。具體結(jié)果如下： (1)多年野外調(diào)查的結(jié)果表明：向海濕地水禽的多樣性年際間變化幅度較大，而非水禽的多樣性變化較緩，說明水禽對濕地環(huán)境的變化反應(yīng)比較敏感。水禽的多樣性變化與珍稀瀕危物種丹頂鶴的營巢數(shù)量呈較好的正相關(guān)(R=0.915)，驗(yàn)證了丹頂鶴是濕地生態(tài)環(huán)境質(zhì)量“指示物種”的說法。保護(hù)好丹頂鶴的棲息環(huán)境，也就提高了向海濕地水禽的多樣性水平。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析表

7、明：丹頂鶴對營巢生境的選擇具有特異性和定向性，即最偏愛的營巢生境為有水的蘆葦群落，這種生境不僅可以為丹頂鶴提供巢材和豐富的食物來源，而且是比較好的隱蔽場所，可防止人和其它動(dòng)物的干擾。如何保護(hù)好向海濕地的水生蘆葦群落，就成為了保護(hù)丹頂鶴及其它水禽生境的關(guān)鍵。 (2)利用多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)，分析了野外調(diào)查期間向海濕地水生蘆葦群落的分布。通過組合波段6和波段7，提出了一個(gè)新的指數(shù)(水指數(shù)WI)，用于從遙感影像中識別集水區(qū)域。利用向海水庫

8、管理局提供的關(guān)于向海水庫的季節(jié)性集水面積變化數(shù)據(jù)，進(jìn)一步證實(shí)了該指數(shù)的可適用性。本研究利用NDVI指數(shù)來提取水生蘆葦群落區(qū)域。NDVI并不能將蘆葦從其它物種中區(qū)別出來，但蘆葦是向海濕地區(qū)水中的絕對優(yōu)勢植物種，通過將集水區(qū)域與高NDVI值區(qū)域圖疊加，獲取了水生蘆葦群落的動(dòng)態(tài)分布圖譜，將丹頂鶴的巢位信息與水生蘆葦群落的分布圖進(jìn)行疊加，兩者吻合的概率達(dá)到了82％，說明通過遙感影像獲取的水生蘆葦群落信息是可信的。 (3)水生蘆葦群落的面

9、積與集水面積的相關(guān)分析表明：向海濕地集水區(qū)的面積是指示向海濕地丹頂鶴繁殖生境質(zhì)量的重要指標(biāo)，它控制著水生蘆葦群落的面積(R=0.996)。借用一種“圖像數(shù)據(jù)”來分析集水區(qū)域面積的長期變化。圖像數(shù)據(jù)與遙感影像數(shù)據(jù)的分析結(jié)果比較表明兩者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.957。根據(jù)159幅圖像數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)向海濕地集水區(qū)域面積季節(jié)性變化很大，在晚夏時(shí)面積最大，早春季節(jié)最小。1994年前，水域面積變化相對穩(wěn)定，變化范圍為20-60km2；但是1995年后，

10、它變得極不穩(wěn)定，有時(shí)超過100km2，有時(shí)甚至無水。這種變化主要是由于全球氣候變化及農(nóng)業(yè)灌溉大量耗水的結(jié)果。 (4)考慮到水文因子的季節(jié)性變化，將整個(gè)分析過程分為兩個(gè)階段：集水面積擴(kuò)張期(4月到9月)和集水面積收縮期(10月到來年的3月)。第一個(gè)時(shí)間段的分析表明：9月份的集水面積主要受前6個(gè)月內(nèi)霍林河的流量和向海降雨量的累積量控制，根據(jù)回歸方法建立了經(jīng)驗(yàn)方程。利用方程獲取的預(yù)測值與原始值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.927。第二個(gè)時(shí)間段的分

11、析表明：3月份的集水域面積，也即丹頂鶴遷來時(shí)的水域面積，主要受單一因子控制，即上一年9月末的水面積。因?yàn)槎净袅趾拥牧髁恳约跋蚝５貐^(qū)的降雨量都非常小，利用回歸建立的經(jīng)驗(yàn)方程獲取了3月份集水域面積的預(yù)測值，該預(yù)測值與原始值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.942。 (5)通過比較集水區(qū)域面積與丹頂鶴筑巢數(shù)量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)早春季節(jié)存在丹頂鶴筑巢的臨界水域面積。如果3月末的集水域面積在11km2以上，筑巢數(shù)量穩(wěn)定在10巢以上，如果小于這個(gè)面積，其

12、數(shù)量銳減。根據(jù)建立的經(jīng)驗(yàn)方程，可以推測9月末相應(yīng)的臨界水域面積為16.2km2。根據(jù)另外一個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?利用累積流量和累積降雨量預(yù)測9月末的集水區(qū)面積模型)，推導(dǎo)丹頂鶴營巢生境的臨界水文條件。為進(jìn)一步開展向海濕地水文調(diào)控提供了科學(xué)依據(jù)。 (6)基于流域綜合管理的理念，提出了從霍林河流域尺度保護(hù)向海濕地水禽生境具體的措施和技術(shù)，包括：開展洪水資源化的技術(shù)和方法，促進(jìn)濕地保護(hù)與地方經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的思路和途徑，初步設(shè)計(jì)了霍林河流域的生態(tài)區(qū)

13、，并從流域的尺度上提出了保護(hù)向海濕地的河流流量標(biāo)準(zhǔn)。如果向海出現(xiàn)極端干旱的情況(4月至9月間的累積降雨量僅為200m)，則為了保證9月末該區(qū)臨界水域面積所必須的流量應(yīng)為13m3/s(4月至9月的月平均流量)?？紤]到向海地區(qū)實(shí)際的年降雨量以及多年月平均流量情況，如果4月至9月的累積降雨量達(dá)到250mm，上游的流量控制在5m3/s即可以保證下游向海地區(qū)丹頂鶴及其它水禽的正常繁殖和生存。為了保護(hù)丹頂鶴繁殖生境所需的水量，在控制吐列毛都水文站流