北京鸟类生物多样性的3个研究对象与方法

研究对象与方法

 

1.1研究区域概况

 

《北京城市总体规划(2016年—2035年)》中所划定的第二绿化隔离地区(以下简称“二绿地区”)，涉及朝阳、海淀、丰台、大兴、昌平、通州、顺义、门头沟、房山、石景山10个区，总面积910.69km2。本研究综合考虑生态系统完整性，依据自然地形与城市管网共同构成的流域单元划定研究范围边界(图1)，总面积为2472.99km2，覆盖更为完整的水系生态廊道。

 

1.2研究数据

 

1.2.1土地利用数据

 

本研究使用2017年10m精度土地覆盖开源数据。

 

1.2.2物种名录及分布数据

 

物种名录参考了《北京鸟类志》(1998)、《北京兽类志》(2002)、《北京地区常见昆虫和其他无脊椎动物》(2011)、《北京陆生野生动物名录(2021年)》《鸟类多样性及栖息地质量评价技术规程》(DB11/T1605—2018)、《国家重点保护野生动物名录》(2021)、IUCN红色名录[26]等。鸟类空间分布数据主要来源于中国观鸟记录中心数据库所获取的2016—2021年底北京市域鸟类分布点位[27]，通过人工校正录入地理信息系统(ArcGIS)。同时还参考了北京园林绿化局官方网站、iNaturalist、eBrid等观测记录网站，以及部分在2016—2021年的新闻报道，用于对保护等级较高或有一定社会认知度的物种分布信息进行补充。

 

1.2.3水文模拟数据

 

水文分析数据使用了2016年北京“7·20”降雨事件中的降雨数据，基于城市综合流域排水模型(IntegratedCatchmentManagement，InfoWorksICM)进行模拟。

 

1.3研究方法

 

首先通过相关文献及官方平台的生态资源调查监测结果等资料对二绿地区物种多样性与生态系统本底进行归纳。物种的多样性主要通过筛选具有代表性的物种，利用实际观测数据对其主要分布区域进行空间落位。生态系统则采用InVEST(IntegratedValuationofEnvironmentalServicesandTradeoffs)模型中的生境质量(HabitatQuality)模块进行评价分析。将二者叠加得到研究范围内生物多样性的基本空间格局。最后基于水对生物多样性的关联影响，通过InfoWorks软件识别潜在淹没区域作为水文敏感区，以指导二绿地区重要生物多样性保护区域的划定及保护体系的建立。

 

1.3.1典型物种与栖息地特征

 

根据物种生态习性与分布特征，通过查阅文献资料统计出潜在分布于二绿地区的物种名录，鸟类约426种，鱼类约40种，哺乳类25种，两爬类19种，昆虫213种，共计约723种。

 

参考北京二绿地区土地利用分类体系，归纳出研究范围内8个大类、29个小类生境类别。依据上述文献资料，对以上723类物种逐一判定栖息地类型，按照可在某一类生境中栖息的物种数量占总体比例进行统计(例如，统计到名录内25种哺乳动物中共有20种可在灌木林地中栖息，则灌木林地在哺乳类的生境偏好为0.8)，计算五大类物种占比的平均值，得到二绿地区综合的物种生境偏好度(表1)。

 

1.3.2生境质量评价

 

InVEST模型生境质量模块可以通过计算不同地类对各威胁因子的敏感性和外界威胁强度，定量化地评估研究区域的生境质量高低，在一定程度上反映该区域内的生物多样性情况，以及生态系统能够为物种提供生存繁衍条件的潜力[28]。该方法已被广泛应用于北京及其他城市的相关研究中[29-31]。

 

在参考InVEST模型手册推荐值的基础上，根据研究区域内的自身特点，结合类似地区的已有研究成果设置模型参数，具体参数如表2、3所示。



其中，表3中不同土地利用类型的生境适宜度参考了表1中二绿地区各类物种对生境的综合偏好统计结果，更符合二绿地区各类物种对于栖息地的选择特征，可以更为准确地反映区域内总体生物多样性分布情况。该模型已较为成熟，具体方法不再赘述。

 

基于InVEST模型模拟结果，得到研究范围内的生境质量分布情况(图2)，通过自然断点法划分高、中、低3级。

 

1.3.3鸟类多样性空间分布识别

 

 

在参考黄越等人基于IUCN最新评估报告所筛选的北京平原区分布24种受胁鸟类名录的基础上，增加国家级或市级保护级别，以及适宜生活在上述物种少有覆盖的生境类型中的较为常见鸟类共70种作为典型物种。利用中国观鸟记录中心数据库信息，筛选出70种鸟类的空间分布点位观测数据，在ArcGIS中使用核密度生成鸟类空间分布热点区域，将鸟类栖息地分布热点及土地利用分类中的生态用地进行掩膜处理，获得基于实际观测数据的二绿地区鸟类多样性空间分布格局(图3)。

通过自然断点法划分高、中、低3级。

 

1.3.4生物多样性空间分布格局叠加

 

将鸟类多样性空间分布与生境质量评价结果叠加，形成生物聚集性与生存适宜性相结合、评价分级与空间分布相补充的生物多样性耦合分析评价矩阵及空间分布格局(图4)。

 

1.3.5水文敏感区识别

 

水文模拟主要分为“二绿地区河道淹没模拟”和“二绿地区地表内涝模拟”两部分。前者主要针对温榆河沿岸，利用InfoWorks软件搭建二绿地区温榆河流域水系网络的水文水动力模型，进行河道两侧淹没区域模拟。后者涵盖了整个研究范围，在模拟中还考虑了二绿地区现有的植被拦蓄，能够更精准地识别未来暴雨事件中潜在的内涝风险区域。综合以上两部分成果，将沿河流两侧的河道淹没区域与分布在更广阔非建设区域的内涝点共同作为二绿地区的水文敏感区域(图5)。