扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地生物群落结构调查

段培,鲍敏,张营,马继雄,马永贵,陈振宁

(青海师范大学 生命与地理科学学院,青海 西宁 810008)

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地生物群落结构调查

段培,鲍敏,张营,马继雄,马永贵,陈振宁

(青海师范大学 生命与地理科学学院,青海 西宁 810008)

摘要:指出了扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区共记录有野生动物88种,其中鸟类51种,兽类29种,爬行类1种,鱼类7种,含国家Ⅰ级保护动物4种、Ⅱ级保护动物13种;植被种类共计17种,隶属于6目8科,其中以禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)和蔷薇科(Rosaceae)植物为优势种。分析了间歇性积水草甸土、无积水草甸土和无积水沙土3个不同土壤环境生物群落结构的Shannon-wiener多样性指数、Pielou均匀性指数和Jaccard指数,结果表明:无积水沙土生物群落多样性和均匀度均最高,间歇性积水草甸生物群落结构与无积水草甸生物群落结构相似度最高,而间歇性积水草甸生物群落结构与无积水沙土生物群落结构相似性最低;植物群落呈现出禾本科植物比例依次减少,双子叶杂草类依次增加的趋势;动物群落呈现湿地鸟类数量依次减少,非湿地鸟类和兽类依次增加的趋势。

关键词:扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区;生物群落结构;湿地鸟类;禾本科(Gramineae)

1引言

青海省三江源国家级自然保护区的扎陵湖-鄂陵湖保护分区已被列入国际重要湿地名录,是高原湿地生态系统的重要组成部分,湿地分布特点呈现以湖泊为中心的环带状分布和以主要河流为中心的条带状分布[1]。扎陵湖和鄂陵湖湖泊生物群落结构中,浮游植物以硅藻和蓝藻为主,水生维管束植物有龙须眼子菜(PotamogetonPectinatus)和细叶水毛茛(Batrachiumtrichophyllum)。浮游动物以轮虫为主,还有原生动物、桡足类和枝角类,底栖动物有钩虾(Gammarussp)和水生寡毛类,主要鱼类有花斑裸鲤(Gymaocyprisecklohi)和极边扁咽齿鱼(Platyphrogodonextremus)[2]。本文主要对扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地生态系统的野生脊椎动物、高寒沼泽草甸植被以及湿地生物群落结构进行调查与研究,并分析了湿地退化的现状和原因,试图为高原湿地的研究与保护工作提供参考。

2研究区域概况

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区(34°48′~35°01′N,97°02′~97°55′E)位于青海省中南部,巴颜喀拉山北麓的玛多县境内,距西宁市西南部约500km,距玛多县城约80km,是黄河源头众水汇合之地。扎陵湖湿地面积5.261×104hm2,鄂陵湖湿地面积6.95×104hm2,两湖海拔高度均在4300m。

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区属于青藏高寒区的青海藏南亚区,气候特点严寒干旱、降水稀少和蒸发强烈。年平均气温-5~2.4℃,年日照时数2495~2799h,≥0℃积温553~934℃。

年降水量194~409mm。年太阳辐射量623.9~678.7kJ/cm2。全年多霜冻灾害,无霜期不足20d,植物生长季123~154d[3]。

3研究方法

3.1　调查方法

调查时间选择在2010年4月、2013年9月,共两次对扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区内的湿地生态系统动植物物种种类和数量进行实地调查。在实地调查基础上,查阅相关文献,进行综合分析。

3.1.1　野生动物资源的调查方法

采用调查方法主要有样方法、样带法、痕迹调查法和访谈调查法。样带法用于对湖区湿地哺乳动物的调查,样方法主要用于对湿地鸟类的调查,调查地点选择在鄂陵滩、鄂陵出水口,对见到的鸟兽的种类和数量进行统计,然后进行初步分析。

3.1.2　湿地植被的调查方法

采用调查方法主要有样方法,选取10个1m×1m的样方。采样点在玛多县扎陵湖乡,对植被种类、平均盖度、平均高度和株数进行统计。

3.1.3　湿地生态群落的调研方法

选择间歇性积水的草甸土、无积水的草甸土和无积水的沙土3个不同的土壤环境,调查野生动物种类和数量、植被群落组成并分析生物群落多样性。

3.2　数据处理

生物群落多样性分析采用Shannon-wiener指数、Pielou均匀度指数来分析物种的多样性和均匀性,群落结构的相似性采用Jaccard指数进行分析。

3.2.1　Shannon-wiener指数

其中:H′为多样性指数,S为总的种数,Pi为第i种的物种数与总物种数的比值。

3.2.2　Pielou均匀度指数

E=H′/Hmax

其中:E为均匀度指数,S为群落物种种数,Hmax=lnS,H′为Shannon-wiener指数。

3.2.3　Jaccard指数

Cj=j/(a+b-j)

其中:j为2种群落共有物种数,a、b分别为群落A、B的物种数。

4研究结果

4.1　扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区沼泽湿地野生动物

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区中记录到野生脊椎动物88种,其中鸟类51种,兽类29种,两栖爬行类1种,鱼类7种,其中国家Ⅰ级保护动物4种、Ⅱ级保护动物13种。

4.1.1　鸟类

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地生态系统中,记录鸟类共51种[4],隶属于11目25科,具体目、科及所含种数见表1。

表1　扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区鸟类系统分类统计

该自然保护分区内国家Ⅰ级保护动物有黑颈鹤(Grusnigricollis)、玉带海雕(Haliaeetusleucoryphus);国家Ⅱ级保护动物有大天鹅(Cygnuscygnus)、大鵟(Buteohemilasius)、鸢(Milvuskouschun)、游隼(Falcoperegrinus)、猎隼(Falcocherrug)、淡腹雪鸡(Tetraogallustibetanus)。

该保护分区内记录湿地鸟类共有13种,占鸟类总数的25.49%,其中以凤头(Podicepscristatus)、普通鸬鹚(Phalacrocoraxcarbo)、斑头雁(Anserindicus)、赤麻鸭(Tadornaferruginea)、渔鸥(Larusichthyaetus)等为优势种群,具体鸟种和保护级别如表2所示。

表2　扎陵湖-鄂陵湖保护分区湿地鸟类统计

4.1.2　兽类

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地生态系统中,记录兽类29种,隶属于7目14科,其中以食肉目Carnivora(13种)和啮齿目Rodentia(8种)种类最多,以藏野驴(Equuskiang)、藏原羚(Procaprapicticaudata)、高原鼢鼠(Myospalaxbaileyi)和高原鼠兔(Ochotonacurzoniae)等青藏高原特有物种为优势种。

表3　扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区兽类系统分类统计

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区国家Ⅰ级保护动物有藏野驴、雪豹(Pantherauncia);国家Ⅱ级保护动物有西藏棕熊(Ursusarctospruinosus)、豺(Cuonalpinus)、石貂(Martesfoina)、兔狲(Fellismanul)、猞猁(Lynxlynx)、藏原羚、岩羊(Pseudoisnayaur)。

4.1.3　爬行类

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地生态系统中,记录爬行类1种,即青海沙蜥(Phrynocephalusvlangalii)。

4.1.4　鱼类

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地生态系统中,记录鱼类7种,均隶属于鲤形目鲤科,即厚唇裸重唇鱼(Gymnodiptychuspachycheilus)、花斑裸鲤(Gymnocyprisecklonieckloni)、黄河裸裂尻鱼(Schizopygopsispylzovi)、骨唇黄河鱼(Chuanchialabiosa)、极边扁咽齿鱼(Platypharodonextremus)、拟鲶高原鳅(Triplophysasiluroides)、东方高原鳅(Triplophysaorientalis)[7]。

4.2　扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区沼泽湿地植被群落结构

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区植被区系属于高寒沼泽化草甸,共计调查10个样方,其中样方1土壤类型为无积水草甸土,样方2土壤类型为间歇性积水草甸土,样方3~10土壤类型为无积水沙土。调查到植被种类共计17种,隶属于6目8科,其中禾本科Gramineae、菊科Compositae和蔷薇科Rosaceae植物比例较高。每一样方所调查的植物种类、平均盖度、高度和株数见表4。

表4　扎陵湖-鄂陵湖区湿地植物统计

在沼泽湿地植被群落结构中,建群种有紫花针茅、早熟禾、火绒草;伴生种有垂穗披碱草、矮火绒草、西柏利亚蓼、唐松草、萎陵草、多裂委陵菜、二裂委陵菜、臭蒿、赖草、藏嵩草、洽草、蓝花棘豆、单子麻黄、甘肃雪莲花。

4.3　扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地生物群落结构

在扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区内,选择地点分别为间歇性积水的草甸土、无积水的草甸土和无积水的沙土3个不同的土壤环境,记录其生物群落结构,标记为地点1(34°59′36.8″,97°36′3.01″,4285m)、地点2(34°59′38.3″,97°36′18.1″,4287m)、地点3(34°59′36.5″,97°36′07″,4298m)。

表5　扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区生物群落结构调查表

4.3.1　三个不同地点的生物群落组成特点

间歇性积水的草甸土环境下植被以禾本科为主,紫花针茅和早熟禾的盖度达40%和30%;动物以湿地鸟类的比例较高。无积水沙土环境下植被种类较多,以双子叶类杂草的比例较高,出现豆科植物(蓝花棘豆);动物中鸟类以非湿地物种为多,鹰类比例增加,兽类也较前者增加,且高原鼠兔数量较多。无积水草甸土环境下植被禾本科趋于减少,蓼科和毛茛科植物增加;湿地物种减少,非湿地物种比例增加。

4.3.2　Shannon-wiener、Pielou指数与鸟兽群落多样性

从Shannon-wiener多样性指数来看,鸟兽群落多样性为地点3>地点1>地点2,说明无积水的草甸土生物群落多样性最低,而无积水的沙土生物群落多样性最高,间歇性积水的草甸土生物群落多样性处于中间。Pielou均匀性指数的关系为地点3>地点2>地点1,说明无积水的沙土生物群落均匀度最高,间歇性积水的草甸土生物群落均匀度最低,无积水的草甸土生物群落均匀度处于中间。

表6　鄂陵湖-扎陵湖自然保护分区鸟兽群落多样性(H′)和均匀度(E)

4.3.3　鸟兽群落相似性分析

从表7群落间相似性的Jaccard指数可以看出地点1与地点2相似性指数最高,说明间歇性积水的草甸生物群落结构与无积水的草甸生物群落结构相似度最高;地点1与地点3的相似度较低,说明间歇性积水的草甸生物群落结构与无积水的沙土生物群落结构相似性最低;地点2和地点3的群落结构相似性也较高,说明无积水的草甸生物群落结构与无积水的沙土生物群落结构也具有较高的相似性。

表7　鄂陵湖-扎陵湖自然保护分区鸟兽群落相似性(Cj)

5结语

扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区中记录有野生动物共88种,其中鸟类51种,兽类29种,爬行类1种,鱼类7种,含国家Ⅰ级保护动物4种、Ⅱ级保护动物13种。植被种类共计17种,隶属于6目8科,其中禾本科(Gramineae)、菊科(Compositae)和蔷薇科(Rosaceae)植物比例较高。

对于生物群落结构的调查研究,选择间歇性积水的草甸土、无积水的草甸土和无积水的沙土3个不同的土壤环境,调查该环境中的植被和动物群落结构。分析三个地点的生物群落结构,其中Shannon-wiener多样性指数、Pielou均匀性指数和Jaccard指数表明,无积水的沙土生物群落多样性和均匀度均最高,间歇性积水的草甸生物群落结构与无积水的草甸生物群落结构相似度最高,而间歇性积水的草甸生物群落结构与无积水的沙土生物群落结构相似性最低。植物群落呈现出禾本科植物比例依次减少,双子叶杂草类依次增加的趋势;动物群落呈现湿地鸟类数量依次减少,非湿地鸟类和兽类依次增加的趋势。

6讨论

6.1　扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地退化

湿地生态系统的退化表现在湿地面积的减少和生物群落组成的逆行演替,这两点在扎陵湖-鄂陵湖保护分区均有体现。扎陵湖-鄂陵湖保护分区(总面积为15507.21km2,其中核心区面积2317.22km2,缓冲区面积2906.19km2,试验区面积10283.8km2)在1970年中后期~1990,1990~2004年两个时间段内,土地覆被状况动态度为0.1%和0.36%,且土地覆被状况指数变化率均为负值,说明扎陵湖-鄂陵湖保护分区生态系统湿地面积逐渐减少,且减少速率在1990~2004年间增长较快[8]。沼泽湿地生态系统的逆行演替主要表现在沼泽草甸生态系统植被群落结构的变化,分析地点1、地点2和地点3的植被群落结构,可以得出莎草Cyperaceae盖度极低,禾草Poaceae(如紫花针茅、早熟禾)等所占比例在间歇性积水的草甸土和无积水的草甸土中较高,而无积水的沙土中豆科Fabaceae等双子叶类杂草的比重较高。湿地退化导致植被群落组成中双子叶类杂草的比例大大增加,而双子叶类杂草普遍较低的水分利用效率将会增大土壤水分通过光合作用的蒸腾散失,进一步加剧群落生境的干旱化,不利于退化湿地的恢复和附近湿地的保护[9]。

6.2　扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地退化原因分析

据CHEUNG Alan等的研究,导致该自然保护分区内湿地退化的主要因素土壤含水量(Moisture content)>植被覆盖率(Grass cover)>鼠兔密度(Density of pika burrows)。扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区湿地生态系统退化,气候条件的暖干化和人为的破坏及干扰是主要原因[14]。保护分区内近几十年来年平均气温以0.28℃/10年的速率升高,同期年降水量以4.32mm/10年的趋势增加,且多集中在冬春两季,蒸发率受气温变化影响显著增大,多年冻土呈现显著退化趋势,这些气候条件的变化引起植被退化、湖泊面积萎缩及沼泽湿地生态系统退化[10]。扎陵湖-鄂陵湖自然保护分区内两湖湖滨草甸是牧民放牧的重要牧场,由于人们的过度放牧、20世纪80年代以来开采矿石以及在鄂陵湖出水口附近建立水电站等干扰和破坏湿地生态系统,使水土流失加剧,打破原有的生态平衡。高原鼠兔Ochotona curzoniae种群数量的增加也在一定程度上加剧了该保护区的湿地生态系统的退化,导致“黑土滩”的形成[11]。

参考文献:

[1] 陈桂琛,黄志伟,卢学峰,等.青海高原湿地特征及其保护[J].冰川冻土,2002,24(3):254~259.

[2] 候希斌.黄河源头鄂陵湖区水环境现状评价[J].青海环境,1998,8(2):85~88.

[3] 王立亚.黄河源区玛多县草地退化特征分析及治理模式初探[D].兰州:甘肃农业大学,2004.

[4] 郑光美.中国鸟类分类与分布名录[M].北京:科学出版社,2011.

[5] 李德浩.青海经济动物志[M].西宁:青海人民出版社,1989:229~534.

[6] 李来兴.青藏高原湿地鸟类物种名录及其保护[J].自然资源学报,1996,6(1):19~26.

[7] 唐文家,申志新,简生龙.青海省黄河珍稀濒危鱼类及保护对策[J].水利渔业.2006,26(1):57~60.

[8] 陈浩,赵志平.近30年来三江源自然保护区土地覆被变化分析[J].地球信息科学学报,2009,11(3):390~399.

[9] 李宏林,徐当会,杜国祯.青藏高原高寒沼泽湿地在退化梯度上植物群落组成的改变对湿地水分状况的影响[J].植物生态学报,2012,36(5):403~410.

[10] 李林,吴素霞,朱西德,等.21世纪以来黄河源区高原湖泊群对气候变化的响应[J].自然资源学报,2008,23(2):245~253.

[11] 王一博,王根绪,沈永平,等.青藏高原高寒区草地生态环境系统退化研究[J].冰川冻土,2005,27(5):633~640.

[12] 郑杰.青海保护区研究[M].西宁:青海人民出版社,2011.

[13] 李迪强,李建文.三江源生物多样性——三江源自然保护区科学考察报告[R].北京:中国科学技术出版社,2002.

[14] CHEUNG Alan and YANG Yuan-wu.Degradation of Wetlands on the Qinghai-Tibet Plateau:A Comparison of the Effectiveness of Three Indicators [J].J Mt Sci,2013,10(4):658~667.

中图分类号:Q9

文献标识码:A

文章编号:1674-9944(2015)01-0001-05

通讯作者:陈振宁(1970—),男,河南柘城人，硕士,教授,主要从事动物系统分类及生态方面的教学与研究工作。

作者简介:段培(1989—),女,陕西铜川人,青海师范大学生命与地理科学学院硕士研究生。

基金项目:国家科技支撑计划项目(编号:2012BAC08B04)资助;693校级科技创新项目(编号:019040904)

收稿日期:2014-11-03