重大工程影响下鹅喉羚的生境格局与生态廊道变化特征.pdf
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1、 硕士学位论文硕士学位论文 重大工程影响下鹅喉羚的生境格局与重大工程影响下鹅喉羚的生境格局与生态生态廊道变化廊道变化特征特征 作者姓名:作者姓名:张晨张晨 指导教师指导教师:杨维康杨维康 研究员研究员 中国科学院新疆生态与地理研究所中国科学院新疆生态与地理研究所 汪沐阳汪沐阳 副研究员副研究员 中国科学院新疆生态与地理研究所中国科学院新疆生态与地理研究所 学位类别学位类别:理学硕士理学硕士 学科专业学科专业:生态学生态学 培养单位培养单位:中国科学院新疆生态与地理研究所中国科学院新疆生态与地理研究所 2022 年年 6 月月 Change characteristics of habitat
2、pattern and potential ecological corridor of goitered gazelle under the influence of major projects A thesis submitted to University of Chinese Academy of Sciences in partial fulfillment of the requirement for the degree of Master of Natural Science in Ecology By Zhang Chen Supervisor:Professor Yang
3、 Weikang Associate Professor Wang Muyang Xinjiang Institute of Ecology and Geography Chinese Academy of Sciences June 2022 中国科学院大学 研究生学位论文原创性声明研究生学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明或致谢。作者签名:日 期:中国科学院大学
4、 学位论文授权使用声明学位论文授权使用声明 本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定,即中国科学院有权保留送交学位论文的副本,允许该论文被查阅,可以按照学术研究公开原则和保护知识产权的原则公布该论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。涉密及延迟公开的学位论文在解密或延迟期后适用本声明。作者签名:导师签名:日 期:日 期:摘 要 I 摘摘 要要 鹅喉羚(Gazella subgutturosa)是新疆卡拉麦里山有蹄类野生动物自然保护区(以下简称卡山保护区)的代表物种。近 15 年来卡山保护区先后经历了矿业开发、公路铁路建设和矿区生态修复等人
5、类活动。导致栖居其内的野生动物生境经历了破碎化、丧失和逐渐恢复的过程。因此开展鹅喉羚生境适宜性评价与廊道识别可以为该物种的保护管理提供科学依据。本研究设定矿业开发前(2005年)、矿业开发顶峰时(2011 年)和矿区生态修复后(2019 年)3 个时期,首先采用最大熵(MaxEnt)模型分析了上述 3 个时期鹅喉羚的适宜生境动态;其次借助Linkage Mapper 模型模拟识别不同时期鹅喉羚的潜在生态廊道;最后基于研究分析探讨了该保护区工程建设等人类活动对鹅喉羚生境及廊道的影响以及生态修复效应,提出了有关保护措施。论文主要研究结果如下:(1)三个时期鹅喉羚的潜在适宜生境面积变化明显,在任一时
6、期水源点对鹅喉羚生境选择的影响均最大。矿业开发前(2005 年)鹅喉羚适宜生境主要分布于保护区中部,面积较大、生境斑块集中、破碎化程度较低;矿业开发顶峰时(2011 年)鹅喉羚适宜生境面积较矿业开发前减少 2.41%,保护区南部的适宜生境大面积丧失,质心转移和景观格局指数分析结果表明适宜生境向保护区北部转移,生境斑块离散、破碎程度较高;实施矿区生态修复后(2019 年)鹅喉羚适宜生境面积较矿业开发顶峰时增加了 3.69%,部分因矿业开发丧失的生境重新成为鹅喉羚适宜生境。与 2005 年相比,2019 年鹅喉羚生境斑块离散化程度依然较高,部分适宜生境因新修建的高速公路和铁路重新丧失。总体而言,在
7、过去15 年里,鹅喉羚生境质量经历了由良好到恶化,再逐步恢复的过程。(2)不同时期鹅喉羚的潜在生态廊道多数均分布于保护区中部。矿业开发前(2005 年)鹅喉羚的核心生境斑块面积(2013.96 km2)最大,生境斑块破碎程度较低,该时期核心生境斑块数量较少分布较集中,生境斑块之间主要以长度小于 6 km 的短廊道相连;矿业开发顶峰时(2011 年)鹅喉羚生境破碎化严重,核心生境斑块与生态廊道数量明显增加,此时保护区东部和中南部的核心生境斑块因采矿活动破碎化严重,并向保护区北部转移。增加的廊道主要位于保护区东 重大工程影响下鹅喉羚的生境格局与生态廊道变化特征 II 侧和保护区中北部;矿区生态修复
8、和高速公路修建后(2019 年),穿越公路的廊道长度显著增加,核心生境斑块和生态廊道数量为 3 个时期之最,增加的廊道主要集中于道路沿线和保护区西南乔木希拜区域,并以长廊道为主。整体而言,计算廊道中心性值发现,保护区中部廊道的重要性均高于保护区边缘区域,三个时期与高速公路相交的廊道中心性值和质量均较低,廊道夹点(瓶颈)和阻隔点也主要分布于与高速公路交汇处。关键词:关键词:鹅喉羚,矿业开发,道路建设,生境适宜性,生态廊道 Abstract III Abstract The goitered gazelle(Gazella subgutturosa)is a representative spec
9、ies in the Xinjiang Kalamaili Mountain Ungulate Nature Reserve(thereafter KNR).In the past 15 years,KNR has experienced mining development,road construction and ecological restoration of mines in this area.As a result,the habitat of wild animals living in it has undergone a process of fragmentation,
10、loss and gradual recovery.Therefore,the estimation of suitable habitat and corridor identification can provide the scientific decision-making basis for the conservation management of this species.In this study,the suitable habitat dynamics of goitered gazella were evaluated by using MaxEnt model dur
11、ing three distinct time-periods:1)before mining development(2005),2)at the peak of mining development(2011),and 3)after ecological restoration and road construction(2019).Then the Linkage Mapper was used to model and identify the potential habitat corridors of goitered gazella.we analyzed the impact
12、s of human activities and ecological restoration effects on the habitat and corridors of goitered gazella,and proposed specific protection measures.The main results are showed below:The potential suitable habitat area changed significantly in the three time-periods,and the water source had the great
13、est influence on habitat selection in the three time-periods.Before the mining development in 2005,suitable habitat for goitered gazelle was mainly concentrated in the middle of the reserve with large habitat patches and a low degree of habitat fragmentation.At the peak of mine development(2011),the
14、 area of highly suitable habitat had decreased by 2.41%compared to habitat in 2005.A large area of suitable habitat in the south of the reserve was lost due to mining development.The centroid and landscape pattern index indicated that the remaining suitable habitat was restricted to the north,with s
15、maller,fragmented habitat patches.By 2019,3.69%of the previously suitable goitered gazelle habitat that was lost due to mining development was recovered through ecological restoration.However,compared to 2005,the recovered habitat patches were more severely 重大工程影响下鹅喉羚的生境格局与生态廊道变化特征 IV dispersed in 2
16、019.Additionally,previously highly suitable habitats were lost due to highway and railway constructions in the KNR.During past 15 years(2005-2019),the habitat of goitered gazella in KNR experienced a process from good condition to deteriorated status,and then gradually recovered.The potential habita
17、t corridors of goitered gazella during different time-periods were mainly located in the central part of the reserve.Before the mining development(2005),the core habitat patch area(2013.96 km2)was the largest,and the fragmentation degree of habitat patch was low.During this period,the core habitat p
18、atches were less in number and more concentrated,and were mainly connected by short corridors within 6 km.At the peak of mining development(2011),the number of core habitat patches and habitat corridors began to increase.At the time,mining activities had severely fragmented the core habitat patches
19、in the eastern and south-central parts of the KNR,which had been relocated to the northern part of the KNR,and the increased corridors were primarily located in the eastern and north-central parts of the KNR.The length of the corridor across the road rose considerably after ecological restoration an
20、d road building in the mining region(2019),and the number of core habitat patches and habitat corridors was the greatest of the three periods.The expanded corridor was mostly focused on Qiaomuxibai,near the road and southwest of the KNR.Overall,the centrality value and importance of corridors in the
21、 reserves core are greater than those on the reserves periphery.In all three periods,the centrality value and quality of corridors intersecting with roadways are lower.Corridor pinch points(bottleneck)and barrier points are also mainly distributed in the interchange with the expressway.Key Words:Gaz
22、ella subgutturosa,Mining development,Road construction,Habitat suitability,Potential ecological corridor.目 录 V 目目 录录 第 1 章 引言.1 1.1 研究背景及意义.1 1.2 国内外研究现状.2 1.2.1 野生动物生境质量评价研究.2 1.2.2 野生动物生态廊道研究.4 1.2.3 鹅喉羚生物生态学研究现状.6 1.3 研究内容与技术路线.7 第 2 章 研究区概况.11 2.1 自然条件.11 2.2 人类活动概况.12 第 3 章 重大工程影响下不同时期鹅喉羚的生境格局特
23、征.15 3.1 引言.15 3.2 研究方法.15 3.2.1 数据的获取与处理.15 3.2.2 生境适宜性评价.19 3.2.3 生境空间转移特征.20 3.2.4 适宜生境质心变化.20 3.2.5 景观指数计算.21 3.3 结果与分析.22 3.3.1 生境适宜性评价结果.22 3.3.2 适宜生境面积变化分析.25 3.3.3 适宜生境空间变化分析.27 3.3.4 适宜生境质心转移特征.28 3.3.5 生境格局变化特征.29 3.4 讨论.30 3.4.1 影响鹅喉羚潜在适宜生境的环境因子.30 3.4.2 2005 年鹅喉羚生境格局特征.30 重大工程影响下鹅喉羚的生境格局
24、与生态廊道变化特征 VI 3.4.3 2011 年鹅喉羚生境格局特征.31 3.4.4 2019 年鹅喉羚生境格局特征.32 3.3.5 保护建议.33 第 4 章 重大工程影响下不同时期鹅喉羚的生态廊道分布特征.35 4.1 引言.35 4.2 研究方法.36 4.2.1 核心生境的划定.36 4.2.2 构建阻力图层.36 4.2.3 潜在生态廊道的质量和重要性评估.36 4.2.4 生态节点识别.37 4.3 结果与分析.38 4.3.1 不同时期鹅喉羚核心生境与阻力图层.38 4.3.2 不同时期鹅喉羚潜在生态廊道.40 4.3.3 生态廊道的质量分析.42 4.3.4 中心性.44
25、4.3.5 生态节点.46 4.4 讨论.49 4.4.1 核心生境斑块地理分布特征.49 4.4.2 潜在生态廊道的重要性和有效性.50 4.4.3 道路对核心生境及生态廊道的影响.51 4.4.4 本研究的实用性分析和保护建议.52 第 5 章 结论与展望.55 5.1 结论.55 5.2 展望.56 参考文献.59 致 谢.71 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果.73 图目录 VII 图目录图目录 图 1.1 技术路线图.9 图 2.1 卡山保护区春季积雪融水.11 图 2.2 研究区概况.13 图 3.1 调查样线及鹅喉羚分布位点图.16 图 3.2 不同时期模型 10
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