青海湖地區生物多樣性的空間特徵與GAP分析

提 要 根據實地考察與有關資料，建立了青海湖環湖地區生態環境信息系統，在此基礎上，提出了青海湖地區的生態系統分類，將青海湖環湖地區生態系統分爲湖區及湖周水漫灘生態系統、草原生態系統、荒漠生態系統、高寒灌叢生態系統、高寒草甸生態系統、高寒荒漠生態系統、人工生態系統等。利用地理信息系統技術分析了青海湖地區的生物多樣性空間特徵，通過生物多樣性保護的代表性、特有性、瀕危性、敏感性原則與已經建立的青海湖國家級自然保護區進行疊加，進行 GAP 分析，發現代表性的生態系統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內。然後，提出了青海湖自然保護區的分區方案及青海湖生物多樣性的保護對策。

關鍵詞 青海湖 生物多樣性保護 GAP分析

分 類 中圖法 Q143

由於特有的自然環境與悠久的土地利用歷史，青海湖環湖地區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]，解放後對青海湖地貌、地質、水生生物、微生物等進行了綜合考察與研究[1、2]，在 80 年代以後，就青海湖的植被、植物區系、鳥獸、生態環境保護與綜合農牧業發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，在鳥島設立了保護管理站，1992 年經聯合國教科文組織批准，青海湖地區加入《關於特別是作爲水禽棲息地的國際重要溼地公約》，被列入國際重要溼地名錄。在原自然保護區基礎上，1997 年建立了青海湖國家級自然保護區。

由於人類活動的增加與自然環境的惡化，青海湖地區的生態系統與生物多樣性面臨着嚴重的威脅，而生物多樣性的空間特徵是進行保護區合理規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）爲進行區域生物多樣性保育與保護區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佈、植被、土地所有權和保護區等方面的空間信息，在研究中力求達到既保護瀕危物種，又保育一個地區的生物多樣性的雙重目標。這裏 GAP 一詞既是縮寫詞，又隱含“間隙”之意。GAP 分析通過地圖或衛星照片分析建立地理信息系統，找出不同植被類型、單個重要物種分佈與保護區之間的間隙，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系統都得到保護。

我們對青海湖環湖地區生物多樣性進行了考察。在綜合利用各種自然資源調查資料的基礎上，運用地理信息系統技術，採用 GAP 分析方法，對青海湖地區生物多樣性的空間格局，重點保護野生動物的分佈與保護現狀，人類活動對該地區生物多樣性的影響及保護區的功能區劃分與應採取保護行動的地區及對策進行了探討。

1 自然地理環境

青海湖位於東徑 99°36′～100°47′，北緯 36°32′～37°15′之間，流域面積 34950km2，湖面海拔 3193m，環湖地區地勢爲西北高而東南低，形成了四周羣山環繞的封閉式山間內陸盆地，湖區山地面積約佔流域面積的 68.6%，河谷和湖積平原所佔的面積爲 31.4%。地貌類型複雜多樣，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育；東北部有大面積的風沙堆積。湖區屬高寒半乾旱草原氣候，1 月氣溫最低，可達－30℃，平均－12.7℃，七月最高可達 28℃，平均爲 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，湖區夏季降雨量平均爲 247.6mm，佔全年降水量的. 2/3，年蒸發量爲降雨量的 3.8 倍左右。

2 研究方法

2.1 青海湖地區信息系統的建立

空間數據的輸入：地理信息系統數據庫的空間範圍爲北緯 36～38°，東經 99～102°，地圖數字化採用 Calcomp9100－A0 幅面數字化板和軟件 AutoCAD 將地圖數字化，利用 EIS（Ecological Information System，生態信息系統）中的數據轉換模塊 CADE 將 AUTOCAD 輸入的 DXF 格式數據轉換成地理信息系統的矢量格式，然後，利用 EIS 的數據格式生成系統 EDLS 將矢量數據轉換爲網格數據。建立的空間網格數據庫主要有高程圖（1∶10萬，1∶50萬）及由此產生的坡度、坡向圖，青海湖環湖植被圖（1∶100萬），土地利用圖，土地類型圖，行政區劃圖，道路圖，水系圖。

氣候圖採用 EDLS 模塊進行散點數據插值和 EIS 的相關插值模塊 INSERT，根據溫度與雨量和海拔、坡向之間的迴歸關係，進行插值。有關氣候資料來源於共和、剛察、海晏縣的農業綜合自然區劃報告及有關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）採用中國科學院的遙感影像圖利用掃描儀掃描，然後採用地理信息系統進行分類識別。居民點、放牧點利用野外實地 GPS 採集和將地圖數字化而成。

2.2 GAP 分析流程

根據生物多樣性保護的目標即保護代表性的生態系統類型、物種豐富度高、特有物種集中分佈的高保護價值的熱點地區和受人類活動威脅最大的地區，在這些地區建立自然保護區，至少應該使每一物種和生態系統類型在保護區中出現一次。將需要建立保護區的地區與已經建立的保護區相疊加，顯示出保護上的空白地區，這就是 GAP 分析。在青海湖生態環境信息系統的基礎上利用 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 結果與討論

3.1 物種多樣性特徵

由於地形地貌複雜和海拔高度與土壤特點不同，以及微地形與基質差異，青海湖地區形成了複雜多樣的生態系統類型與物種多樣性格局。據初步估計，青海湖湖區有種子植物 52 科，174 屬，445 種，其中裸子植物 3 屬 6 種，北溫帶分佈型科屬佔有較大比重。植物資源以草本爲主，多爲優良牧草，其它資源植物有藥用植物、纖維植物、油脂植物、澱粉類植物、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佔優勢，綠藻中的剛毛藻和無隔藻非常發育。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，佔鳥類總數的 69.5%；夏候鳥 61 種，佔鳥類總數的 37.2%；留鳥有 53 種，佔鳥類總數的 30.5%。在 36 種獸類中，古北界種類 31 種，廣佈種 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)、白脣鹿 (Cervus albirstru)、馬鹿 (C. elaphus)、普氏原羚 (Procapra przewalskii)、野犛牛 (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，有顯著經濟價值的動物約 30 種左右。經濟價值較大的有：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)、狐狸 (Vulpes spp)、狼 (Canisl upus)、馬麝 (Moschus sifanicus)、白脣鹿、岩羊 (Pseudois nayaur)、普氏原羚、狍鹿 (Capreolus capreolus) 等[1、2]。

3.2 生態系統類型

根據自然植被類型、動植物物種的分佈與人類活動影響，青海湖環湖地區可以分爲以下幾種生態系統類型：湖區水域及湖周水漫灘生態類型、典型草原生態系統、荒漠灌叢生態系統、高寒灌叢生態系統、高寒草甸草原生態系統、高寒荒漠與高山流石坡生態系統和栽培植被及人工生態系統。不同生態系統的特徵見表 1，生態系統的空間分佈特徵見圖 2。