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青海湖地区生物多样性的空间特征与GAP分析
提 要 根据实地考察与有关资料，建立了青海湖环湖地区生态环境信息系统，在此基础上，提出了青海湖地区的生态系统分类，将青海湖环湖地区生态系统分为湖区及湖周水漫滩生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、高寒灌丛生态系统、高寒草甸生态系统、高寒荒漠生态系统、人工生态系统等。利用地理信息系统技术分析了青海湖地区的生物多样性空间特征，通过生物多样性保护的代表性、特有性、濒危性、敏感性原则与已经建立的青海湖国家级自然保护区进行叠加，进行 GAP 分析，发现代表性的生态系统和普氏原羚等国家级保护动物的最适宜的生境没有包括在保护区内。然后，提出了青海湖自然保护区的分区方案及青海湖生物多样性的保护对策。
关键词 青海湖 生物多样性保护 GAP分析
分 类 中图法 Q143
由于特有的自然环境与悠久的土地利用历史，青海湖环湖地区生物多样性形成了独特的空间格局。丰富的生物多样性一直受到人们的重视，在本世纪初期开始进行了动植物的初步考察[1、2]，解放后对青海湖地貌、地质、水生生物、微生物等进行了综合考察与研究[1、2]，在 80 年代以后，就青海湖的植被、植物区系、鸟兽、生态环境保护与综合农牧业发展等进行了大量研究[1、3～14]。1975 年青海省在青海湖建立了鸟岛自然保护区，在鸟岛设立了保护管理站，1992 年经联合国教科文组织批准，青海湖地区加入《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》，被列入国际重要湿地名录。在原自然保护区基础上，1997 年建立了青海湖国家级自然保护区。
由于人类活动的增加与自然环境的恶化，青海湖地区的生态系统与生物多样性面临着严重的威胁，而生物多样性的空间特征是进行保护区合理规划和实施生物多样性有效管理的基础资料。Scott 等提出的 GAP 分析（A Geographic Approach toProtect Biological Diversity, 保护生物多样性的地理学方法）为进行区域生物多样性保育与保护区的功能划分提供了有效方法[15]。GAP 分析即综合考虑重要脆弱物种的生境分布、植被、土地所有权和保护区等方面的空间信息，在研究中力求达到既保护濒危物种，又保育一个地区的生物多样性的双重目标。这里 GAP 一词既是缩写词，又隐含“间隙”之意。GAP 分析通过地图或卫星照片分析建立地理信息系统，找出不同植被类型、单个重要物种分布与保护区之间的间隙，从而保证在保护计划中，有代表性的植被类型、重要物种、生物多样性高的生态系统都得到保护。
我们对青海湖环湖地区生物多样性进行了考察。在综合利用各种自然资源调查资料的基础上，运用地理信息系统技术，采用 GAP 分析方法，对青海湖地区生物多样性的空间格局，重点保护野生动物的分布与保护现状，人类活动对该地区生物多样性的影响及保护区的功能区划分与应采取保护行动的地区及对策进行了探讨。
1 自然地理环境
青海湖位于东径 99°36′～100°47′，北纬 36°32′～37°15′之间，流域面积 34950km2，湖面海拔 3193m，环湖地区地势为西北高而东南低，形成了四周群山环绕的封闭式山间内陆盆地，湖区山地面积约占流域面积的 68.6%，河谷和湖积平原所占的面积为 31.4%。地貌类型复杂多样，从东到西有滨湖平原、冲积平原、河谷平原，在青海湖西部和北部的河漫滩、三角洲及河流堆积阶地发育；东北部有大面积的风沙堆积。湖区属高寒半干旱草原气候，1 月气温最低，可达－30℃，平均－12.7℃，七月最高可达 28℃，平均为 12.4℃，每年 11 月至翌年 3 月，平均气温在 0℃以下，湖面冰封，冰厚可达 0.5m，湖区夏季降雨量平均为 247.6mm，占全年降水量的 2/3，年蒸发量为降雨量的 3.8 倍左右。
2 研究方法
2.1 青海湖地区信息系统的建立
空间数据的输入：地理信息系统数据库的空间范围为北纬 36～38°，东经 99～102°，地图数字化采用 Calcomp9100－A0 幅面数字化板和软件 AutoCAD 将地图数字化，利用 EIS（Ecological Information System，生态信息系统）中的数据转换模块 CADE 将 AUTOCAD 输入的 DXF 格式数据转换成地理信息系统的矢量格式，然后，利用 EIS 的数据格式生成系统 EDLS 将矢量数据转换为网格数据。建立的空间网格数据库主要有高程图（1∶10万，1∶50万）及由此产生的坡度、坡向图，青海湖环湖植被图（1∶100万），土地利用图，土地类型图，行政区划图，道路图，水系图。
气候图采用 EDLS 模块进行散点数据插值和 EIS 的相关插值模块 INSERT，根据温度与雨量和海拔、坡向之间的回归关系，进行插值。有关气候资料来源于共和、刚察、海晏县的农业综合自然区划报告及有关青海省气象资料报告，1～12 月及年平均温度图，1～12 月及年总降水量图，TM 遥感图像（1∶50万）采用中国科学院的遥感影像图利用扫描仪扫描，然后采用地理信息系统进行分类识别。居民点、放牧点利用野外实地 GPS 采集和将地图数字化而成。
2.2 GAP 分析流程
根据生物多样性保护的目标即保护代表性的生态系统类型、物种丰富度高、特有物种集中分布的高保护价值的热点地区和受人类活动威胁最大的地区，在这些地区建立自然保护区，至少应该使每一物种和生态系统类型在保护区中出现一次。将需要建立保护区的地区与已经建立的保护区相叠加，显示出保护上的空白地区，这就是 GAP 分析。在青海湖生态环境信息系统的基础上利用 GIS 软件———EIS 进行了分析，其分析流程见图 1。
图 1 青海湖地区生物多样性 GAP 分析流程图
Fig.1 The flow process of GAP analysis for Qinghai Lake region
3 结果与讨论
3.1 物种多样性特征
由于地形地貌复杂和海拔高度与土壤特点不同，以及微地形与基质差异，青海湖地区形成了复杂多样的生态系统类型与物种多样性格局。据初步估计，青海湖湖区有种子植物 52 科，174 属，445 种，其中裸子植物 3 属 6 种，北温带分布型科属占有较大比重。植物资源以草本为主，多为优良牧草，其它资源植物有药用植物、纤维植物、油脂植物、淀粉类植物、观赏植物、饮料类植物等。湖水中的浮游植物有 53 种，其中硅藻 22 种、绿藻 18 种、蓝藻 10 种、裸藻、黄藻和甲藻各 1 种。在这些藻类中以硅藻占优势，绿藻中的刚毛藻和无隔藻非常发育。浮游动物共计 29 种，其中原生动物 7 种、轮虫 11 种、枝角类 5 种、挠足类 6 种。底栖动物共有 22 种，其中寡毛类 3 种、介形类 4 种、端足类 1 种、摇蚊幼虫 14 种[1～3]。
青海湖地区鸟类 164 种，分属 15 目 35 科。兽类 36 种，分属 6 目 15 科。在 164 种鸟类中，繁殖鸟（包括留鸟和夏候鸟）有 114 种，占鸟类总数的 69.5%；夏候鸟 61 种，占鸟类总数的 37.2%；留鸟有 53 种，占鸟类总数的 30.5%。在 36 种兽类中，古北界种类 31 种，广布种 4 种。在这些野生动物中，有 11 种属国家 I 级保护动物，如雪豹 (Panthera unicia)、藏野驴 (Equus kiang)、白唇鹿 (Cervus albirstru)、马鹿 (C. elaphus)、普氏原羚 (Procapra przewalskii)、野牦牛 (Poephagus muths)、黑颈鹤 (Grus nigricollis)、玉带海雕 (Haliaetus leucoryphus) 等，国家 II 级保护动物有 24 种。在上述这些鸟兽中，有显著经济价值的动物约 30 种左右。经济价值较大的有：斑头雁 (Anser fabalis)、大天鹅 (Cygnus cygnus)、鸬鹚 (Phalacrocorax carbo)、鹤类 (Grus spp)、鱼鸥 (Larus ichthyaetus)、棕头鸥 (L. brunnicephalus)、鸭类 (Anas spp)、雪鸡 (Tetraogallus spp)、鹰类、狗獾 (Meles meles)、狐狸 (Vulpes spp)、狼 (Canisl upus)、马麝 (Moschus sifanicus)、白唇鹿、岩羊 (Pseudois nayaur)、普氏原羚、狍鹿 (Capreolus capreolus) 等[1、2]。
3.2 生态系统类型
根据自然植被类型、动植物物种的分布与人类活动影响，青海湖环湖地区可以分为以下几种生态系统类型：湖区水域及湖周水漫滩生态类型、典型草原生态系统、荒漠灌丛生态系统、高寒灌丛生态系统、高寒草甸草原生态系统、高寒荒漠与高山流石坡生态系统和栽培植被及人工生态系统。不同生态系统的特征见表 1，生态系统的空间分布特征见图 2。
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