中国湿润半湿润地区啮类动物分布格局

啮齿动物的概念分为广义和狭义两种。本文采用的啮类动物(Glires)这个概念既不同于林奈写作论文时期的啮类(Glires),也与原来的啮齿动物(Rodentia)不同,它是兔形目和啮齿目动物的合称[1]。啮类动物是一类重要的小哺乳动物,因其种类多,分布广,适应多种生境,成为动物地理学研究的重要对象和生物多样性的指示类群。一些种类与人类关系密切,有的还是疫病的传播者,其区系分布一直受到人们的密切关注,国内学者开展了大量的区系调查工作,并对不同区域的分布规律进行了有意义的探讨[2~11],这些工作为我们进一步开展大尺度的啮类动物地理分布规律研究积累了宝贵的资料。

我国的湿润半湿润地区地理跨度大,地形地貌复杂多样,景观异质性程度高,气候由热带、亚热带一直过渡到寒温带,生物多样性的分布复杂多样。在动物地理区划上,该地区跨东洋和古北两界,区系成分复杂。此外,该区域是我国人口的主要聚集地,人类活动对自然环境和生物多样性的影响深广。因此,研究该地区啮类动物地理分布的规律对鼠害防控和生物多样性资源管理具有重要意义。本文通过对我国湿润半湿润地区啮类动物的分布资料进行系统整理,从物种组成、丰富度格局和物种组成的地区分异几个方面探讨我国湿润半湿润地区啮类动物的分布格局。

1地理分区与自然概况中国湿润半湿润地区位于我国的东部和北部。

本文将中国综合自然地理区划部分中的东部季风区(湿润区和半湿润区)及青藏高原区的半湿润地区作为本研究的工作范围,大致位于东经92°~135°,北纬4°15′~53°31′范围内;因资料所限,台湾岛和海南岛以外的中国海洋岛屿未包括在内。本地区以低海拔地形为主,大部分地面在海拔1000m以下,包括平原、盆地、高原、丘陵、山地等多种地形;地处东亚及东南亚季风区,受季风影响气候湿润或较湿润,在东北和华北,湿润程度随距海洋距离的增加而减少;气温随纬度变化呈带状分布;天然植被以森林为主,有一部分森林草原;为我国主要的农垦地区,目前除极少数地方外,大部分天然森林已不复存在,可以开垦的地方几乎全部开辟为农田。人类活动成为影响物种分布和分布区演化的重要因素。周立志等的研究结果表明,喜马拉雅山南坡、大兴安岭西南麓、阿尔泰山地和祁连山东段在啮齿动物物种成分和生态型组成上,都明显有别于我国其他干旱地区,尤为突出的是寒湿型所占比例最高。从动物地理学角度来看,这些地区应归属于湿润区[9]。鉴于这些地区啮类动物的分布特征已有充分的研究和讨论,本文不再赘述。

2研究方法

2·1分布资料的收集和整理我国湿润半湿润地区啮类动物物种分布资料主要来源于中国动物志、各地方动物志、已公开发表的记录有啮类动物物种分布信息的论文[2~8,12~33],以及中国科学院动物研究所标本馆中馆藏啮类动物标本的采集记录。参考《啮齿动物学》中的分类系统[1]制订出本地区啮类动物系统分类名录,对这些物种的分布信息和适宜生境进行系统整理和分析。2·2物种分布图的绘制对收集到的啮类动物分布地点进行了校对和分析,利用MapInfo软件,将分布地名转化为地理坐标,并进一步形成物种分布点的数字化地图。根据Scott[34]和周立志[35]预测动物分布的方法,结合物种地理分布数据及其适宜生境的分布范围,应用GIS的空间分析功能确定物种分布范围:有分布记录有适宜生境的,以适宜生境的范围为其分布范围;相邻的无分布记录的县,但有连续的适宜生境分布到该县,且没有明显地理阻隔的,作为该物种的潜在分布范围;无分布记录的孤立适宜生境,不作为该种的分布范围;有历史分布记录,无适宜生境的,不作为该种分布范围。根据中国资源环境数据库(1∶4000000比例尺)中的地形地貌等其他生境要素,对分布图进一步修订和核准。2·3啮类动物分布格局的研究为了便于与干旱区啮类动物分布格局的比较,我们参考周立志等研究中国西部干旱地区啮类动物分布规律的方法[9,10],采用6470km2等面积栅格作为基本地理单元,将我国湿润半湿润地区划分为939个地理单元。在MapInfo软件中,将各个物种的分布图进行叠加,利用查询功能,计算了939个地理单元中的物种数,以揭示我国湿润半湿润地区啮类物种丰富度的分布格局。提取地理单元中的物种分布数据(二元数据,有分布为1,无分布为0),采用Jaccard系数计算相似性矩阵[36],采用组间平均链锁法(Between-groups)[37],对地理单元进行层次聚类分析(SPSS10·0软件),以揭示我国湿润半湿润地区啮类动物在不同地区分布的分异状况。

3结果

3·1啮类动物的物种组成我国湿润半湿润地区共有啮类动物156种,隶属于2目、12科、62属(表1),占我国啮类动物物种总数219种[1]的71·23%,占世界啮类动物所有种类的6·59%。在我国,仅分布在湿润半湿润地区的啮类动物84种,占我国湿润半湿润地区啮类动物物种数的53·85%,占全国啮类动物物种数的38·36%。啮类动物的物种多样性在我国湿润半湿润地区的地理单元中,云南西北部高黎贡山及邻近地区的物种丰富度最高,超过50种;其次是云南南部和西部的大部分地区、四川省中部的横断山地、甘肃南部至陕西秦岭等地区,物种数40~49种;再次是云南省东部、广西省的西部和北部、贵州省及其邻近地区的山地,以及鄂西、陕南、重庆的大巴山地区,地理单元中啮类动物的物种数在30~39种之间;东部、四川西北部和四川盆地、湖南省的西部和南部、广西东南、广东北部、海南、江西、福建、台湾、浙江、安徽的皖南山地、河南西部、陕西东北、山西、河北的北部、北京、天津,以及东北湿润区与干旱区的交界地区,物种丰富度一般,在20~29种之间;而江苏北部沿海、山东半岛到河北东南部的物种丰富度最低,局部地区物种数不到10种;其余地区丰富度也较低,在10~19种之间(图1)。

3·3啮类动物分布的地区分异依据我国湿润半湿润地区啮类动物在各地理单元中有无分布的数据进行聚类分析,结果表明:当距离系数为0·364时,939个地理单元被聚为10组;当距离系数为0·290时,进一步被聚为5组;当距离系数为0·217时,聚为3组;当距离系数为0·143时,聚为2组(图2)。由于进行聚类分析的目的是为了划分地理单元组,并显示各单元组之间物种组成的亲疏关系,反映在聚类树状图上即为各“支”的合并步骤。因此,本文仅给出939个栅格单元被聚为10组之后的聚类结果。

当地理单元聚成10组时,这10个地理区域分别是,ⅠA:东北平原、大小兴安岭和长白山;ⅠBa:冀热山地、河南中部山地、黄土高原、河套平原到贺兰山和陇西山地;ⅠBb:华北平原;ⅡAa1:甘肃兰州以南以西的甘、青、川三省临界地区经四川西北部到昌都地区的察雅、八宿一带;ⅡAa2:东部山地、拉萨市及其以北地区和青海南部山地;ⅡAb1:南部雅鲁藏布江以南地区;ⅡAb2:东南部的墨脱和察隅地区;ⅡBa1:北到大巴山、大别山一线,南到海南岛,西到横断山脉,东到东南沿海的广大区域;ⅡBa2:秦岭、大巴山地向西到甘肃东南部和四川北部的山地;ⅡBb:台湾(图3)。

图2基于啮类动物物种组成的我国润湿半湿润区地理单元聚类分析树状图Fig·2Clusterdendrogrambasedonthespeciesdistributionofgliresinhumidandsemi-humidregionsofChina采用Jaccard系数计算相似性矩阵,组间平均链锁法进行聚类;图中的编号所代表的地理单元组见正文;标尺显示距离系数。Distanceindex:Jaccardindex;Clusteranalysismethod:Between-groups.Seethetextforthemeaningsofthegroupcodes,distanceindexwasgivenunderthefigure.当聚为5组时,分别是Ⅰ:华北平原南端和秦岭一线以北的我国北方大部分地区;ⅡAa:甘肃兰州以南以西的甘、青、川三省临界地区经四川西北部到东部山地、拉萨市及其以北地区和青海南部山地;ⅡAb:南部雅鲁藏布江以南地区、以及东南部的墨脱和察隅地区;ⅡBa:北到大巴山、大别山一线,南到海南岛,西到甘肃东南部和四川的横断山地,东到东南沿海的广大区域;ⅡBb:台湾。聚为3组时,我国北部为一组(Ⅰ),甘肃·58·动物学杂志ChineseJournalofZoology43卷图3我国湿润半湿润地区啮类动物地理单元组区划分示意图Fig.3Divisionofgeographicalunitgroupsofthehumidandsemi-humidregionofChina本图显示地理单元分成10组时的情况;地理单元组编码对应图2中的编码。Thismapshowed10groupsbyClusterAnalysis,thecodeshereassameasthoseinfig.2.Thelegendassameasthoseinfig.1.兰州以南以西地区经青海南部、四川西北部到东部的山地为一组(ⅡA),南部包括海南和台湾为一组(ⅡB)。当聚为2组时,ⅡA和ⅡB聚为一组,形成将我国湿润半湿润地区分为南北两大片的格局。

4讨论

我国湿润半湿润地区啮类动物占我国啮类动物种数的71·23%。其中,在我国仅分布在湿润半湿润地区而干旱地区无分布的啮类动物84种,占我国湿润半湿润地区啮类物种数的53·85%,占全国啮类种数的38·36%。据周立志等[38]的统计,我国干旱地区的啮类动物共有119种,占全国总数的58·3%。其中67种为我国干旱地区特有。与干旱区相比,我国湿润半湿润地区的物种资源更为丰富。我国湿润半湿润地区啮类动物物种丰富度高的区域主要有两个:一个是由陕西秦岭向南·59·5期邢雅俊等:中国湿润半湿润地区啮类动物的分布格局南部到四川盆地西缘山地。这是我国湿润地区向干旱地区过渡的区域。从干旱地区啮类动物的多样性分布状况来看,在祁连山、贺兰山等干旱区的边缘地带,同样出现物种多样性相对较高的情况[10]。并且,从该区域往北,湿润区与干旱区交界地区,啮类动物的物种丰富度均高于远离交界地区的核心区。这些景观过渡区中物种多样性高的现象印证了生态学上的边缘效应;另一个是占云南省西部和四川省中南部的横断山区。横断山区属于地理环境非常复杂并具有多种垂直带状分布特征的地区,小型兽类的物种较为丰富[11]。该区还是连接中南半岛和大陆的桥梁,是动物自中南半岛分布至我国的通道,物种丰富度较高[39]。一般来说,高的景观异质性对生物多样性有利[40]。无论是湿润区-干旱区的过渡区域,还是山地-平原的景观交错地带,或是高山-低谷相间的垂直性地带,都可以归结为较高的景观异质性,这些地区出现较高的物种丰富度,再次印证了空间异质性对生物多样性有利这一观点。我国湿润半湿润地区为我国主要的农耕区,人口众多,人类活动对自然地理环境的影响十分巨大。本研究的结果中河北东南部、山东、河南、江苏、安徽的长江以北地区、长江三角洲、湖南湖北的沿江地区以及四川盆地等地,啮类动物物种丰富度均较低。而这些地区的人口密度均超过300人/km2,在全国范围内属于人口密度较高的区域[41]。因此可以推测,较高的人口密度和频繁的人类活动可能对这些地区啮类动物的物种丰富度造成重要影响。根据啮类动物物种组成的地区分异情况可以看出,我国湿润半湿润地区主要可以分为三个大区:东部季风区沿长江下游-秦岭一线分为南北两大区域,另一区域为青藏高原的半湿润区。季风区北部的物种组成在区系上属古北界,其南部则属于东洋界,而青藏高原东部半湿润区的物种组成带有独特的高寒和高原特色。物种组成的地区分异是自然地理环境和动物区系的历史发展共同作用的结果。

摘要:系统收集并整理了我国湿润半湿润地区啮类动物的地理分布资料,基于GIS技术,通过生境分析,确定了每个物种的分布范围,采用6470km2的等面积栅格作为地理分布单元,系统研究我国湿润半湿润地区啮类动物地理分布规律。我国湿润半湿润地区有啮类动物156种,隶属于2目、12科、62属,占我国啮类动物总数的71·23%。地理单元的物种丰富度分析结果表明,云南西部到四川中部的横断山区、陕西秦岭和甘肃南部山地的啮类动物丰富度较高;河北省东南部、山东、河南、江苏、安徽的长江以北地区及长江三角洲、湖南和湖北的沿江地区以及四川盆地等地物种丰富度较低。地理单元有无物种分布的层次聚类分析结果表明,我国湿润半湿润地区分为三大区域:东部季风区的南北两区(以长江下游-秦岭一线分界),以及青藏高原的半湿润区。

关键词:中国湿润半湿润地区;啮类动物;GIS;地理分布;物种丰富度

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