鄂尔多斯高原生物多样性研究

本文根据不同尺度的时空耦合，结合生物地球化学特征，气候梯度分析，人类土地利用方式等多种方法'探讨了鄂尔多斯高原生物多样性的格局和原因。生物多样性的维持、生物多样性的生态系统功能表现，以及鄂尔多斯高原对全球变化的响应模式等问题。在时间大尺度上，探讨了第四纪更新世冰期一间冰期循环模式，全新世稳定气候期的气候突变以及人类干扰历史对生物多样性的影响，在时间小尺度上，探讨j．群落演替过程以及生物多样性的变化规律;在空间大尺度上，探讨了鄂尔多斯高原与青藏高原在气候变化上的长程相关关系，并初步分析了全球变化如何通过青藏高原对鄂尔多斯高原产生重要影响的机制;在中等空间尺度上，选择了一条横贯鄂尔多斯高原的生态样带，探讨水分梯度和人类土地利用方式对生物地球化学特征、生物多样性在生态过渡的特点与生物多样性的关系的影响以及控制样带生物多样性的气候因子，生态系统功能特征与生物多样性的关系：在空间小尺度上，探讨了残留植被类型生物多样性的特征，从而为台理评价人类干扰对生物多样性的影响打下基础。通过上述各方面的研究得出如下主要结果： 1．研制BPAS(Biodiversity Pattem Analvsis System)软件，该软件是本研究项目数据管理、分析，模拟及显示的基础，并且用BPAS软件模拟了鄂尔多斯高原年降雨量，年温度、海拔高度，可能蒸散率，辐射干燥度，第一性生产力等生态背景变量分布形式。 2．发现在鄂尔多斯高原距今5000aBP左右的时间存在一次强烈的荒漠化过程，这一过程对鄂尔多斯高原的生物多样性和人类物质文明都产生巨大的影响。该过程可能是一次全球性的短期急剧降温造成的，应属于全新世气候适宜期的气候突变事件。 3．发现了两处残留植被，分别指示森林或森林草原和典型草原的地带性状况，根据春季干燥度模拟了油松林的潜在分布区，并用残存林区的地理位置进行验证，结果证明模拟效果良好。此外，发现鄂尔多斯高原春季干燥度的分布形式与辐射干燥度的分布形式相当吻合。 4．荒漠化是鄂尔多斯高原生物多样性丧失的最重要的原因。气候变化是鄂尔多斯高原荒漠化的最重要的自然驱动力，冰期一间冰期的循环振荡是导致鄂尔多斯高原生物多样性激烈变化的原因． 5．根据古孢粉分析，古地球化学特征研究、残留植被、油松林潜在分布区模拟以及有关的历史文献资料分析，初步推断匈奴时期以来在气候格局上并没有发生很大的变迁，这段时间的生物多样性丧失主要应归昝于人类干扰造成的荒漠化后果． 6．提出了判断生态过渡带的客观、合理的数量化方法，并在鄂尔多斯高原的实际应用中效果良好用土壤的可供给水量指标代替大气降雨量对Holdridge系统进行修正，从而使Holdridge系统更加具有生物生态学意义，并且可以用来解释小尺度的植被类型格局和评估人类干扰作用的效果． 7．影响生物多样性的因子作用大小排序：人类干扰>土壤结合太阳能）辐射干燥度>可能蒸散率>净第一性生产力>生物温度>年均降雨。 8．根据样带水分梯度，分析了75种植物的生态幅度，生态位重叠情况;并对主要的植物类群进行了沿水分梯度的分化研究。 9．模拟了未来全球变化在年均温度升高2℃，降雨提高10%，降雨提高20%和40%三种变化模式下,自然系统、过度放牧条件下的系统和人为荒漠化下的三种不同生态系统的响应模式。