多空间尺度下马铁菊头蝠生境选择与空间分布预测

论文摘要

论文在长白山西南麓罗通山自然保护区,采用声学调查法监测马铁菊头蝠(Rhinolophus ferrumequinum)活动,基于3S技术、地统计学方法和加权秩神经网络模型分别在景观尺度、森林立地尺度和微生境尺度研究马铁菊头蝠生境选择,采用GIS栅格法在多空间尺度下预测马铁菊头蝠潜在空间分布,获得以下研究结果:1.用声学采样法分季节评估马铁菊头蝠在不同生境的活动。从相对开阔到相对复杂的生境,马铁菊头蝠总体活动频次有逐渐增加的趋势,在池塘、针叶林、复杂阔叶林、开阔阔叶林、山脊、草地、森林边缘7种生境活动具有显著季节差异(p < 0.05)。除了盛夏,在初夏、初秋和深秋,马铁菊头蝠活动均受到温湿度的影响(p < 0.05)。2.景观尺度下,用Logistic回归模型研究高程、小溪邻近度、林间小路长度、河道长度、斑块丰富度和边缘密度对马铁菊头蝠生境选择的影响,应用ΔAIC_c和Akaike权重(w)选择最优模型。共构建了包含景观变量的31个模型,林间小路长度、高程和小溪邻近度是预测马铁菊头蝠出现的最优变量。其中,林间小路长度在马铁菊头蝠出现和不出现地点具有显著差异(F = 4.787,p = 0.034)。3.森林立地尺度下,研究森林类型、林分郁闭度、林龄、林分平均树高和坡向对马铁菊头蝠生境选择的影响,共构建31个Logistic回归模型。其中,林分郁闭度、坡向和森林类型是马铁菊头蝠生境选择的最优预测变量,其中森分郁闭度贡献率最高(0.989),其次是坡向(0.633)和森林类型(0.596);树高(0.424)和林龄(0.37)具有较低的贡献率。只有林分郁闭度在马铁菊头蝠出现和不出现地点具有显著差异(U = 40.0,p = 0.032)。在马铁菊头蝠出现的52个地点中,18个地点坡向朝南,没有坡向朝北和西北的地点,表明向阳坡对于马铁菊头蝠捕食具有重要影响。4.微生境尺度下,在75个样地分季节测量对马铁菊头蝠活动具有重要影响的昆虫丰富度、植被结构和温湿度,记录月相。夏季总体昆虫丰富度显著高于秋季(F = 504.054,p < 0.001)。深秋,落叶使得树冠郁闭度显著低于初夏、盛夏和初秋(F = 17.03,p < 0.001)。Poisson广义线性模型结果表明,马铁菊头蝠微生境选择模式存在季节变化。初夏,总体昆虫丰富度、灌木高度和密度是重要影响因素;盛夏,灌木高度和密度是重要影响因素;初秋,总体昆虫丰富度和温度是重要影响因素;深秋,总体昆虫丰富度是重要影响因素。这表明食物丰度高的季节,植被覆盖比食物资源重要,而在食物丰度低的季节,食物资源比植被覆盖更重要,揭示马铁菊头蝠在食物和植被覆盖重要性间进行季节权衡。5.采用粪便分析法分析马铁菊头蝠的食性。马铁菊头蝠食物主要以鳞翅目和鞘翅目为主,各昆虫体积百分比随季节变化。初夏和盛夏以鳞翅目体积百分比最高,分别为73.97%和51.15%;初秋和深秋鞘翅目体积百分比最高,分别为42.03%和54.03%。6.运用GIS栅格计算法创建马铁菊头蝠分布可能性图,在景观和立地尺度下预测马铁菊头蝠潜在分布区,用留一交叉验证检验模型精度。景观尺度下的预测模型精度为62.5%;森林立地尺度下预测模型精度为69 %。论文的主要创新点:1.运用遥感和GIS技术,在不同尺度下预测蝙蝠潜在空间分布,为野生动物保护和管理提供新思路和方法;2.将加权秩神经网络模型应用于遥感数据处理,大大提高遥感数据处理精度,并将其应用于动物生境选择研究,具有一定的开创性;3.在国际范围内率先开展马铁菊头蝠微生境选择研究,阐明马铁菊头蝠活动与微尺度生态因子关系,在细尺度下揭示马铁菊头蝠生境选择机制。根据对马铁菊头蝠多尺度生境选择和空间分布预测结果,提出马铁菊头蝠种群与生境保护管理的主要建议:在距离小溪较近的地点和向阳坡种植具有大树冠的阔叶林;增加干扰,采用择伐的方式为其提供边缘生境,同时增加林窗昆虫丰富度;保护灌木层,为马铁菊头蝠提供保护覆盖。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 序言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 蝙蝠生境选择国内外研究进展
• 1.2.1 蝙蝠生境选择研究方法
• 1.2.2 蝙蝠物种-生境间关系研究
• 1.2.3 蝙蝠生境选择研究中的尺度
• 1.2.4 蝙蝠空间分布预测模型
• 1.3 马铁菊头蝠生境选择与保护生物学
• 1.3.1 马铁菊头蝠形态学特征
• 1.3.2 马铁菊头蝠回声定位声波与捕食策略
• 1.3.3 马铁菊头蝠生境选择
• 1.3.4 马铁菊头蝠保护生物学
• 1.4 总目标及研究内容
• 1.4.1 总目标
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 研究区自然概况及蝙蝠种群现状
• 2.1 研究区自然概况
• 2.1.1 地理位置与自然环境
• 2.1.2 野生动植物资源
• 2.1.3 生境类型
• 2.2 研究区蝙蝠种群现状
• 2.2.1 研究区蝙蝠种群
• 2.2.2 马铁菊头蝠种群
• 第3章 多空间尺度下的遥感图像生境制图
• 3.1 引言
• 3.2 景观尺度下的遥感图像生境制图
• 3.2.1 数据选择
• 3.2.2 大气校正与几何校正
• 3.2.3 波段选择
• 3.2.4 神经网络算法支持下的遥感影像分类
• 3.3 森林立地尺度下的生境制图
• 3.3.1 林分郁闭度制图
• 3.3.2 林分平均树高与林分龄组图
• 第4章 马铁菊头蝠季节生境利用
• 4.1 引言
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 生境类型的确定
• 4.2.2 采样点的选择
• 4.2.3 采样时间划分
• 4.2.4 野外声学采样
• 4.2.5 统计分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 马铁菊头蝠出洞时间
• 4.3.2 马铁菊头蝠总体活动
• 4.3.3 马铁菊头蝠季节生境利用
• 4.3.4 马铁菊头蝠活动与生境小气候
• 4.4 讨论
• 4.4.1 马铁菊头蝠生境利用
• 4.4.2 马铁菊头蝠季节活动模式
• 4.4.3 马铁菊头蝠活动与生境小气候
• 4.4.4 保护管理建议
• 第5章 景观尺度下马铁菊头蝠生境选择
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 蝙蝠声学探测
• 5.2.2 景观因素测量
• 5.2.3 模型构建与统计分析
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 景观尺度下马铁菊头蝠活动
• 5.3.2 景观变量变化特征
• 5.3.3 影响马铁菊头蝠活动的景观因素
• 5.4 讨论
• 5.4.1 马铁菊头蝠生境选择与景观尺度因素
• 5.4.2 保护管理建议
• 第6章 森林立地尺度下马铁菊头蝠生境选择
• 6.1 引言
• 6.2 材料与方法
• 6.2.1 采样点选择与蝙蝠声学探测
• 6.2.2 立地尺度生境参数测量
• 6.2.3 模型构建与统计分析
• 6.3 结果与分析
• 6.3.1 立地尺度下马铁菊头蝠活动
• 6.3.2 立地尺度生境变量特征
• 6.3.3 影响马铁菊头蝠活动的立地因素
• 6.4 讨论
• 6.4.1 马铁菊头蝠生境选择与森林立地变量
• 6.4.2 保护管理建议
• 第7章 马铁菊头蝠季节微生境选择与季节策略
• 7.1 引言
• 7.2 材料和方法
• 7.2.1 生境制图和声学采样设计
• 7.2.2 飞行高度测量
• 7.2.3 植被测量
• 7.2.4 食性分析
• 7.2.5 昆虫诱捕
• 7.2.6 统计分析
• 7.3 结果与分析
• 7.3.1 马铁菊头蝠活动
• 7.3.2 昆虫丰富度
• 7.3.3 生境变量季节变化
• 7.3.4 各季节影响马铁菊头蝠活动的主要因素
• 7.3.5 马铁菊头蝠飞行高度
• 7.3.6 马铁菊头蝠食性
• 7.4 讨论
• 7.4.1 马铁菊头蝠微生境选择的季节变化
• 7.4.2 马铁菊头蝠在食物和植被覆盖间的权衡
• 7.4.3 保护管理建议
• 第8章 多空间尺度下马铁菊头蝠空间分布预测
• 8.1 引言
• 8.2 数学模型与方法
• 8.2.1 蝙蝠出现概率模型
• 8.2.2 数字高程模型
• 8.2.3 最近距离计算
• 8.2.4 栅格计算
• 8.2.5 精度检验
• 8.3 结果
• 8.3.1 景观尺度下马铁菊头蝠空间分布预测
• 8.3.2 立地尺度下马铁菊头蝠空间分布预测
• 8.4 讨论
• 8.4.1 多尺度生境预测模型
• 8.4.2 保护管理建议
• 第9章 结论与保护管理建议
• 9.1 结论
• 9.2 保护管理建议
• 参考文献
• 附录
• 后记
• 攻读学位期间公开发表论文