迁飞通道水鸟栖息地连通性时空格局与情景模拟
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨成 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 于秀波 ; 段后浪 |
| 关键词 | 迁飞通道 水鸟 栖息地连通性 时空连通模型 情景模拟 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 栖息地连通性是对空间上多个栖息地斑块之间连接程度的度量。连通性降低会阻碍种群在栖息地之间的移动和扩散，影响种群间信息、物质、能量和基因的交互，从而降低景观内种群的长期存续能力，增加局部种群的灭绝风险。东亚-澳大利西亚迁飞通道是全球九条候鸟迁飞通道中最重要的候鸟迁飞通道之一，每年数以亿计的迁徙水鸟沿该通道往返于北极的繁殖地和澳大利西亚的越冬地之间，相互连接的栖息地是其完成生活史周期的基础。然而近半个世纪以来，受人类或自然因素的影响，环境变化导致的生境流失和破碎化显著地影响了自然物种生境的整体性和连通性，如何有效地保护生物多样性是当今世界所面临的重大挑战之一。 本文以东亚-澳大利西亚迁飞通道6种典型水鸟物种（白额雁、白鹤、豆雁、黑尾塍鹬、鸿雁、小天鹅）为研究对象，以环境变化与栖息地网络连通性为主题，结合CMIP6多情景气候数据（SSP126/245/585）与土地覆被预测数据、卫星追踪与公民科学数据，通过构建集合物种分布模型（Ensemble SDMs）与生活史阶段特异性分析框架，系统解析了2020年基准情景与2050年SSP126/245/585气候变化情景下的水鸟栖息地分布时空演变规律及其驱动机制，并在此基础上耦合时空动态连通性模型与卫星追踪数据驱动的扩散参数校准，系统揭示了水鸟栖息地连通性的时空演变规律、各连通性组分的时空响应及其生态效应，最后提出了“生境质量-网络功能”动态耦合框架，形成多情景-多阶段保护优先区设定方案。本文主要结论概括如下： （1）不同水鸟物种适宜性栖息地面积存在显著差异。当前环境条件下，鸿雁、白额雁、小天鹅适宜性栖息地面积约87~115万km²，豆雁和黑尾塍鹬适宜性栖息地面积较大，分别达158万km²和229万km²，而白鹤适宜性栖息面积显著低于其他水鸟物种，约22万km²。 （2）未来气候变化对水鸟栖息地分布的影响存在显著的分化特征。小天鹅在未来3种气候情景下总面积增长40%-76%（繁殖期增幅达276%-312%），而鸿雁和白额雁总面积持续下降20%-46%。且在物种生活史阶段脆弱性呈现梯度特征，例如，鸿雁在SSP585情景下，越冬期面积衰减90% > 迁徙期71% > 繁殖期31%。此外，气候情景强度与生态风险并非线性相关，更高的排放情景未必然导致最大生态损失。例如，白鹤在SSP585情景下繁殖地栖息地总面增幅（124%）高于SSP126情景（97%），但小于SSP245情景（150%），黑尾塍鹬栖息地总面积在SSP585的衰减幅度（-8%）高于SSP245情景（-6%）但却小于SSP126（-12%），表明生态系统对气候变化的响应可能存在阈值效应。 （3）栖息地分布驱动因子解析结果表明，不同驱动因子贡献模式存在显著分异。Bio3（年均温占年温差百分比）、Bio10（最热季均温）、Bio15（降水季节性）、DEM（海拔）为跨物种主导因子，但其贡献模式呈现“低频高效”（如Bio10对白鹤迁徙期贡献63%）与“高频低效”（如Bio3频次15次但单次贡献<10%）的分异特征。此外，不同生活史阶段栖息地分布主导因素也不尽相同。繁殖期生境受植被覆盖（EVI）主导，迁徙期依赖水文可达性与人类足迹（HFT），越冬期则由海拔（DEM）与降水季节性（Bio15）调控，凸显阶段适应性策略的差异。 （4）当前气候条件下，水鸟栖息地连通性格局表现出显著的物种分异特征。例如，白鹤、白额雁、豆雁和小天鹅等北极繁殖种因苔原湿地破碎化呈现低繁殖期连通性（PC值172.9~775.6），而迁徙期依赖高 Cdirect（如小天鹅春季迁徙期PC值高达131517700.0）支撑长距离迁移；黑尾塍鹬繁殖期PC值达632511.3，反映蒙古高原湿地的广域连续性。白额雁、小天鹅越冬期PC值极化（白额雁121682.4，小天鹅5850.0），核心湿地（鄱阳湖、洞庭湖）呈收缩格局，卫星湿地丧失加剧孤岛化。水鸟物种对气候变化的响应呈现显著分异，北极繁殖种依赖 Cstep补偿 Cintra损失，但受扩散阈值限制，例如，白鹤、豆雁的斑块内连通性（ Cintra）因冻土消融显著衰退（ Cintra贡献率下降46%~85%），但其通过间接连通性（ Cstep）的代偿效应（白鹤 Cstep从7.3%跃升至60.1%）部分缓解生境破碎化压力。白额雁等以 Cdirect主导路径优化，体现生态位泛化优势，白鹤的 Cdirect断崖式下降（由2020年62.9%下降至SSP585情景40.0%），反映了传统迁飞走廊（如环渤海湿地链）丧失风险。白额雁、小天鹅的 Cintra贡献率极化（69%~71%），核心湿地“孤岛化”加剧。黑尾塍鹬的 Cintra韧性（由2020年35.2%提高至SSP585情景63.9%）显示了中高纬度苔原-山地-草原湿地复合生态系统的稳定性，但 Cdirect收缩（由2020年42.0%下降至SSP585情景22.7%）。 （5）未来情景预测显示，白鹤、豆雁繁殖地PC值在SSP585下分别增长1742%与骤降99.96%，揭示冻土消融对连续生境的双刃剑效应—部分苔原湿地扩张，但适宜斑块间距超扩散阈值。广域适应种（小天鹅、豆雁）迁徙期PC值在SSP585情景下激增（小天鹅春季迁徙期PC值3.77亿，增幅186%）；而高敏感种（白鹤、鸿雁）PC断崖式下降（鸿雁春季迁徙期降幅87.8%），传统迁飞走廊在未来气候变化下如若发生干涸（如松嫩平原湿地链）或剧烈土地利用变化（如环渤海滨海湿地），将导致迁徙路径断裂。此外，越冬功能系统性面临崩溃。长江中下游越冬种（白鹤、鸿雁）PC值在SSP585下分别降至72.4和4.4（降幅96.7%~99.7%）；而黑尾塍鹬越冬期PC值逆势提升（SSP585情景下24498.7，增幅8.6%），反映东南亚滨海湿地路径的局部韧性。 （6）基于“生境质量-网络功能”动态耦合框架的水鸟栖息地保护优先区评估表明，水鸟越冬栖息地保护优先区主要分布于长江流域中下游湖泊湿地群、长江三角洲、杭州湾、以及盐城、日本、朝鲜半岛西侧滨海湿地；而西朝鲜湾-辽东湾-渤海湾-莱州湾-胶州湾-盐城滨海湿地链，黄河流域湿地，蒙古高原湖泊湿地群，松嫩平原，兴凯湖等是水鸟的重要迁徙停歇地或繁殖地保护优先区。勒拿河口三角洲，切尔斯基山脉北侧苔原湿地、楚科奇山原北侧苔原湿地，楚科奇半岛湿地，以及阿纳德尔湾湿地等则是水鸟繁殖地保护优先区。这些栖息地是水鸟在气候变化下的避难所，同时也是维持栖息地整体连通性的重要区域，具有重要的保护地位与价值。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 175 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217248]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨成. 迁飞通道水鸟栖息地连通性时空格局与情景模拟[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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