变化环境下江湖复合型洲滩湿地鸟类及其栖息地对水文过程的响应及保护措施优化

Wetland bird, an important component part in the wetland ecosystem, plays a vital role in maintaining ecological system stability and is a good indicator of environmental change in the wetland ecosystem. Aim to the vulnerability to hydrological process of the river-lake compound wetlands of beach, this project take National Nature Reserve of East Dongting Lake as study area. Firstly, the change trend of wetland birds' population structure and quantity, their habitat and hydrological process of beach wetland will be analysis. The response model of wetland birds' population structure and quantity and their habitat to hydrological processes will be developed. And threshold of the key hydrological factor to maintain wetland bird biodiversity will be determined. Secondly, according to the uncertainty character of changing environment, different artificial control measurement under different climate scenarios will be constructed. The hydrological process of different climate scenarios and corresponding artificial control measurements will be simulated. And the responses of wetland birds and their habitat to changing environment will be predicted. Lastly, an optima portfolio model, with the target of attaining win-win economy and ecology and the variable of artifical control measurement, will be established using Modern Portfolio Theory (MPT) under uncertainty. The measurements and their cost or their combination to protect wetland birds and their habitat will be optimized under changing environment. This project will board the mechanism of wetland bird diversity to environment factors and will provide scientific support to protect birds under the changing environment.

鸟类是湿地生态系统中最活跃的组成部分，在湿地能量流动和维持生态系统的稳定方面起着举足轻重的作用。本项目针对江湖复合型洲滩湿地的水文特征，以湖南省东洞庭湖国家级自然保护区为典型研究区域，将分析湿地鸟类种群结构和数量、鸟类栖息地质量和湿地水文过程的变化趋势，建立洲滩湿地鸟类种群结构和数量及其栖息地质量对水文过程的响应模型，确定维持洲滩湿地鸟类生物多样性的关键水文因子阈值；针对变化环境的不确定性，将构建不同气候情景及调控措施，模拟不同气候情景和相应措施下湿地水文过程，预测变化环境下洲滩湿地鸟类种群结构和数量及其栖息地质量；为减少变化环境的不确定性，将以生态-经济双赢为目标，以调控措施为随机模糊变量，建立不确定的调控措施投资组合优化模型，结合模糊随机模拟技术和遗传算法对优化结果进行评价。本项目将丰富洲滩湿地鸟类生物多样性变化的机理，并为变化环境下洲滩湿地鸟类及其栖息地的保护提供科学支撑。

鸟类是湿地生态系统中最活跃的组成部分，在湿地能量流动和维持生态系统的稳定方面起着举足轻重的作用。项目以湖南省东洞庭湖国家级自然保护区为典型研究区域，分析了湿地鸟类种群结构和数量、鸟类栖息地质量和湿地水文过程的变化趋势，建立了洲滩湿地鸟类种群结构和数量及其栖息地质量对水文过程的响应模型，确定了维持洲滩湿地鸟类生物多样性的关键水文因子阈值；构建了不同气候情景，预测了变化环境下洲滩湿地鸟类种群结构和数量及其栖息地质量；为减少变化环境的不确定性，建立了不确定的调控措施投资组合优化模型，并对优化结果进行评价。重要研究结果包括：(1)东洞庭湖水鸟类约56种，鸭科种类最多，其次是鹬科和鹭科。三峡工程运行后鸟类群落结构组成、数量和生物多样性都发生了一定的改变。(2)洞庭湖水位变化的典型年是1980年和2002年。1981-2002年间气候因素是东洞庭湖和南洞庭湖径流变化的主要驱动因素，2003-2010年间人为因素是洞庭湖径流变化的主要驱动因素。(3)景观、生境及人为因素对鸭科鸟类丰富度有显著影响, 苔草面积、水面面积、芦苇面积、斑块密度、到居民地的距离是主要环境变量。(4)分别建立了食块茎、食苔草、食种子、食无脊椎动物和食鱼等五种水鸟数量变化对水位和径流的响应关系，以保护整体栖息地出发，确定了洞庭湖枯水期的最小保证径流量和水位分别为3519-3736m3/s和22.61-23.49m。(5)以小白额雁为典型物种，分别模拟了现状、RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5四种气候情景下小白额雁的栖息地适宜性，发现小白额雁适宜栖息地面积较现状将减少21%~41%，且适宜区域向核心区集中。水文节律变化、植物生长、分布情况是决定小白额雁栖息地质量的主要原因。(6)考虑气候变化的不确定性，建立小白额雁栖息地保护的投资-组合模型，发现保护收益和投资风险成非线性关系。在多个区域内分配保护资金会降低投资风险，但保护收益会受到一定的影响。项目丰富了洲滩湿地鸟类生物多样性变化的机理，并为变化环境下洲滩湿地鸟类及其栖息地的保护提供了科学支撑。