极危特有种—莽山原矛头蝮多尺度生境选择机制

项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

杨道德

项目受资助机构

中南林业科技大学

项目编号

31472021

立项年度

2014

立项时间

未公开

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

85.00万元

学科

生命科学-动物学-动物资源与保护

学科代码

C-C04-C0405

基金类别

面上项目

关键词

野生动物保护 ; 生境选择 ; 莽山原矛头蝮(莽山烙铁头蛇) ; 多尺度分析 ; 濒危种 ; Mangshan pitviper ; Habitat selection ; Endangered species ; Wildlife conservation ; Multiscale anlysis

参与者

王德良;李家湘;张志强;徐永福;王波;宋玉成;吴炳贤;周建军;王海燕

参与机构

中国科学院成都生物研究所

项目标书摘要:生境选择研究一直是动物生态学重要的主题,对了解动物与生境的关系、更好地保护和管理野生动物种群及其生境具有重要的意义。我国对兽类和鸟类的生境选择研究较多,但对两栖爬行类生境选择研究较少,特别是蛇类极少。莽山原矛头蝮(莽山烙铁头蛇)(Protobothrops mangshanensis)为我国特有的珍稀极危大型毒蛇,亟需保护。经申请人长达9年的实地调查发现,该蛇具有分布窄、数量少、分布海拔较高、白天喜树栖、受人为干扰大等特点,但生境选择的喜好因素不明。本项目拟采用样方法、无线电跟踪法、红外线相机监测法等结合3S技术,从微生境、家域、景观等空间尺度和日、季、年等时间尺度来系统地比较研究莽山原矛头蝮的生境特征和生境选择生态影响因子,多时空尺度结合探讨该蛇的生境选择机制和濒危原因,以便填补我国珍稀濒危蛇类生境选择研究的空白,促进我国珍稀濒危蛇类的就地保护管理和指导我国蛇类生境选择研究。

Application Abstract: Habitat selection study is an important theme in animal ecology.It has very important significance for helping us understand the relationships between animals and their habitats,betterly protect the suitable habitats of wild animals and improve the biodiversity conservation.Now habitat selection studies are less in amphibians and reptiles than in mammals and birds in China,especially in snakes.Mangshan pitvipers(Protobothrops mangshanensis)is the largest and most endangered pit vipers in China,belonging to the Appendix II of CITES,it has some characteristics such as the very narrow distribution,very few population,unknown habitat preference,unknown endangered reason,higher altitude distribution,and serious human disturbance according to our nine year survey in Hunan Mangshan National Nature Reserve.The goal of this study is to elucidate the habitat selection of Mangshan pitvipers from three different spatial scales(microhabitat,home range,and landscape)and three different time scales(day,season,and year)by use of the radio tracking and infrared camera monitoring methods and 3S technology,and to probe into the habitat selection mechanism and the endangered reason of Mangshan pitvipers by combining muitiscale comparative analysis.The results of the study will enrich the knowledge on spatial ecology and behavior ecology of Mangshan pitvipers and provide some practical guidance for the conservaiton on the population and the habitat of rare and endangered wild snakes in China.

项目受资助省

湖南省

项目结题报告(全文)

莽山原矛头蝮为我国特有的大型剧毒蛇,数量稀少、分布狭窄、极度濒危,亟需保护!对该蛇生境选择开展研究,有助于探讨其生境喜好,揭示其濒危机制,促进该濒危蛇类的科学保护。2015年1月-2018年12月,采用样线法获取该蛇分布位点数据,基于3S技术、Logistic回归模型和样地样方法,对该蛇在景观、森林立地、家域和微生境等不同尺度以及不同时间尺度的生境选择机制开展了研究;采用瞬时扫描法和全事件观察法,研究其野外行为节律;利用MaxEnt生态位模型预测该蛇潜在分布区和评价生境适宜性。主要研究结果如下:(1)莽山原矛头蝮,在景观尺度上,倾向于选择阳坡和斑块丰富度低的生境;在森林立地尺度上,更倾向于选择乔木树种丰富、乔木胸径大以及森林群落结构复杂的生境。在家域尺度上,该蛇生境选择受季节影响。春季倾向于选择距离水源较近、倒木密度较高、坡度较缓的开阔生境;夏季倾向于选择遮荫较好的生境;而秋季倾向于选择倒木密度、灌木高度较高及靠近水源的生境。在微生境尺度上,该蛇在地面上时选择遮蔽率较高、光照强度较低、距乱石堆较近的生境;在树上时受环境温度、盘卧树胸径和距小树距离影响较大。(2)该蛇野外行为节律受微生境、环境温度、天气变化和蜕皮的影响较大。7-9月,该蛇栖息于树上的时间约占68%,活动高峰期在5:00-7:00和18:00-20:00;栖息于地面的时间约占32%,活动高峰期在7:00-10:00和17:00-21:00。(3)选择生物气候、地形、植被类型、水系数据与道路建筑数据4种环境变量,建立物种分布模型和预测潜在分布区域,将其生境适宜性划分为4个等级,其中高适宜区面积仅为16.23 km2,表明该蛇分布范围狭窄。对该蛇分布影响最大的环境因子为最热月均温。本研究结合不同空间和不同时间尺度,对莽山原矛头蝮生境选择特征及其关键性的生态影响因子进行了系统的比较研究,科学地揭示了该蛇的生境选择机制,并提出了有针对性的保护对策。研究结果对开展就地保护、拯救该极危物种具有重要的意义;也可为我国其他珍稀濒危蛇类的科学保护提供参考。

  • 排序方式:
  • 1
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  • 1.极危特有种-莽山烙铁头蛇(Protobothrops mangshanensis)多层次多尺度生境选择机制

    • 关键词:
    • 莽山烙铁头蛇;生境选择;景观层次;家域层次;微生境层次;时空尺度;野生动物保护
    • 张冰
    • 指导老师:中南林业科技大学 杨道德
    • 学位论文

    动物的生境选择(Habitat selection)是指动物对可利用生境的挑选,该行为可发生在景观、家域和微生境层次上,因此对“动物与生境”的关系在景观、家域和微生境层次上进行生境选择研究与分析,有助于揭示动物对复杂环境的适应策略。尽管多层次分析方法近年来常用于评估野生动物与生境的关系,但很少有研究在同一层次上同时考虑多个空间尺度和多个时间尺度的影响,这可能会导致对“动物与生境”关系的错误推断。莽山烙铁头蛇(Protobothrops mangshanensis)为我国特有的大型剧毒蛇,其种群数量稀少、地理分布狭窄、处于极危状态,亟需加强保护。对该蛇开展多层次多尺度的生境选择研究,有助于探讨其生境喜好,揭示其生境选择机制,促进该濒危蛇类的科学保护。2016年7月-2020年6月,采用样带调查法并结合自然保护区野外巡护调查,获取莽山烙铁头蛇的分布位点,运用3S技术、“利用-随机”分析法、随机森林模型、广义线性模型和广义线性混合模型等方法,在景观层次(不同空间尺度)、家域层次、微生境层次(不同季节),对该蛇的生境选择机制开展了研究。此外,本研究还在2018年6-9月份,对3条莽山烙铁头蛇成年个体进行了跟踪观察,评估了它们的移动模式和家域大小。主要研究结果如下:(1)通过在2018年6-9月份对3条莽山烙铁头蛇的跟踪观察发现,其最小位移距离为219.6 m,最大位移距离为435.1 m。基于莽山烙铁头蛇的移动情况,本研究选择100 m、200m、300m、400m和500m共5个空间尺度,对该蛇的景观层次生境选择进行研究。当空间尺度为100 m和200 m时,平均树高和针叶林百分比是影响该蛇景观生境选择的重要变量;当空间尺度为300 m、400 m和500 m时,平均树高和平均坡度是影响该蛇景观生境选择的重要变量;另外,当空间尺度为400 m和500 m时,平均海拔也是影响该蛇景观生境选择的重要变量。当空间尺度为200 m时,重要模型的平均支持率(Akaike Weight)最高,故采用该空间尺度研究莽山烙铁头蛇景观层次生境选择较合适。(2)在景观层次上(空间尺度为200m),随机森林模型分析表明,平均树高、平均坡向、平均坡度、平均海拔和针叶林百分比是排名较高的重要生境变量。广义线性模型分析表明,平均树高和针叶林百分比是影响莽山烙铁头蛇景观层次生境选择的重要变量。当平均树高>12 m、针叶林百分比<27%、18°<平均坡度<30°、1000 m<平均海拔<1300 m以及坡向为阳坡和半阳坡时,莽山烙铁头蛇的预测值较高(>0.5)。(3)通过对3条莽山烙铁头蛇为期近4个月的追踪,由最小凸多边形法(Minimum Convex Polygon,MCP)计算得知,该蛇的家域大小为 3.9±2.3 hm2。在家域层次上,随机森林模型分析表明,该蛇生境选择的重要预测变量为距溪沟距离、距人为干扰距离、距灌木距离、距树冠间隙距离和距乱石堆距离。广义线性模型分析表明,距溪沟距离和距树冠间隙距离是影响该蛇家域层次生境选择的重要变量。当距溪沟距离<48 m、距林冠间隙>52 m、距乱石堆距离<46 m、距灌木距离<47m、90m<距人为干扰距离<117m时,该蛇的预测值较高(>0.5)。(4)影响莽山烙铁头蛇微生境层次生境选择的主要因素随季节发生变化:春季时,该蛇喜欢选择倒木盖度、灌木盖度、草本盖度、岩石盖度较大,而郁闭度较小的生境;夏季时,该蛇喜欢选择倒木盖度、灌木盖度、落叶盖度较大,小树棵数较多,而岩石盖度较小的生境;秋季时,该蛇的出现与较高的灌木盖度、倒木盖度、大树棵数、草本盖度和细木质残体盖度有关。季节是影响该蛇与微生境关系的重要因素,对于每一个微生境变量,利用样方与随机样方之间至少在一个季节上存在显著性差异(P<0.05)。(5)在微生境层次上,将莽山烙铁头蛇春季、夏季和秋季微生境数据汇总为一个数据集后分析发现,灌木盖度、倒木盖度、岩石盖度、草本盖度、小树棵数、大树棵数和郁闭度是排名较高的重要预测变量。广义线性混合模型分析表明,倒木盖度、灌木盖度、草本盖度、大树棵数和小树棵数是影响该蛇微生境选择的重要变量。当倒木盖度>22%、灌木盖度>30%、草本盖度>18%、大树棵数>16棵、小树棵数>10棵、郁闭度<76%或>87%、10%<岩石盖度<17%、或当岩石盖度>26%时,该蛇的预测值较高(>0.5)。本研究显示,多层次多尺度分析可有序地揭示莽山烙铁头蛇与其生境的关系。景观层次上,影响莽山烙铁头蛇生境选择的重要因素随选取的空间尺度的变化而变化,空间尺度为200 m时研究该蛇的景观层次生境选择较为合适;家域层次上,该蛇的生境选择主要与距溪沟距离和距树冠间隙距离有关;微生境层次上,季节是该蛇生境选择的重要影响因素,不同季节该蛇与微生境的关系不同。根据研究结果,提出如下保护建议:(1)在景观层次上,保护原生阔叶林,科学管理次生植被;控制针叶林面积,使破碎的斑块镶嵌体逐渐趋向于连续的整体;科学选择人工繁育地点和野外放归地点。(2)在家域层次上,保持溪流的流量和自然分布,使溪流发挥应有的生态功能;保护乔木林冠,提高莽山烙铁头蛇迁移效率;注重对乱石堆及周围生境的管理和监测。(3)微生境层次上,加强对重要微生境要素的保护,关注微生境选择的季节性变化。

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