第八屆“認證杯”數(shù)學 中國數(shù)學建模網(wǎng)絡挑戰(zhàn)賽 C題解答

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第八屆“認證杯”數(shù)學中國

數(shù)學建模網(wǎng)絡挑戰(zhàn)賽承諾書

我們仔細閱讀了第八屆“認證杯”數(shù)學中國數(shù)學建模網(wǎng)絡挑戰(zhàn)賽的競賽規(guī)則。我們完全明白，在競賽開始后參賽隊員不能以任何方式（包括電話、電子郵件、網(wǎng)上咨詢等）與隊外的任何人（包括指導教師）研究、討論與賽題有關的問題。我們知道，抄襲別人的成果是違反競賽規(guī)則的,如果引用別人的成果或其他公開的資料（包括網(wǎng)上查到的資料），必須按照規(guī)定的參考文獻的表述方式在正文引用處和參考文獻中明確列出。我們鄭重承諾，嚴格遵守競賽規(guī)則，以保證競賽的公正、公平性。如有違反競賽規(guī)則的行為，我們接受相應處理結果。我們允許數(shù)學中國網(wǎng)站()公布論文，以供網(wǎng)友之間學習交流，數(shù)學中國網(wǎng)站以非商業(yè)目的的論文交流不需要提前取得我們的同意。我們的參賽隊號為：4723參賽隊員隊員1：

隊員2：

隊員3：

參賽隊教練員(簽名)：

參賽隊伍組別（例如本科組）：本科組

參賽隊號#4723

第八屆“認證杯”數(shù)學中國

數(shù)學建模網(wǎng)絡挑戰(zhàn)賽編號專用頁

參賽隊伍的參賽隊號：（請各個參賽隊提前填寫好）：

4723

競賽統(tǒng)一編號（由競賽組委會送至評委團前編號）：

競賽評閱編號（由競賽評委團評閱前進行編號）：

題（由組委會填寫）

參賽隊號#4723題（由組委會填寫）2015年第八屆“認證杯”數(shù)學中國數(shù)學建模網(wǎng)絡挑戰(zhàn)賽第一階段論文

題目：荒漠區(qū)動植物關系的研究

關鍵詞：荒漠區(qū)、嚙齒動物、植物體積、關系

摘要環(huán)境與發(fā)展是當今世界所普遍關注的重大問題,隨著全球與區(qū)域經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,人類也正以前所未有的規(guī)模和強度影響著環(huán)境、改變著環(huán)境,使全球的生命支持系統(tǒng)受到了嚴重創(chuàng)傷,出現(xiàn)了全球變暖、生物多樣性消失、環(huán)境污染等全球性的環(huán)境問題,并已經(jīng)嚴重影響到了全球人類社會的發(fā)展。在探討環(huán)境與發(fā)展問題的過程中,人們越來越認識到了現(xiàn)代社會發(fā)展過程中自然——社會——經(jīng)濟復合生態(tài)系統(tǒng)的復雜性,以及生態(tài)學理論在解決這些問題中的重要性。干旱區(qū)是全球生態(tài)系統(tǒng)中的重要類型之一,也是目前全球開發(fā)較晚的區(qū)域之一,積極開展干旱區(qū)的生態(tài)學理論與實踐研究,對于干旱區(qū)當前面臨的重大環(huán)境問題的解決,以及未來防患于未然的科學決策均具有極其重要的現(xiàn)實意義。積極開展和深化干旱區(qū)的生態(tài)學研究,對于該區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護具有深遠的理論意義與實踐價值。生態(tài)研究與資源利用是分不開的,荒漠區(qū)是我國典型的溫帶荒漠和干旱脆弱生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)環(huán)境條件十分嚴酷,動物的可利用資源在數(shù)量和質量上與濕潤區(qū)、半干旱區(qū)存在差異,嚙齒動物的分布具有明顯的區(qū)域性特征。由于近年來人為干擾不斷加重,使得該地區(qū)的荒漠化日益嚴重。依賴于植物生存的動物種群和群落格局隨之受到了明顯影響。嚙齒動物群落是荒漠生態(tài)系統(tǒng)食物鏈上必不可少的消費者,對荒漠的利用與保護有至關重要作用。許多物種群體與人的干擾具有密切關系,干擾的一個突出作用是導致生態(tài)系統(tǒng)中各類資源的改變和生態(tài)系統(tǒng)結構的重組,導致異質性環(huán)境的形成。有關不同干擾方式下,棲息地破碎化過程中研究群落的變化特征是當前景觀生態(tài)學和群落生態(tài)學研究的前沿。本科研小組根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，建立了植物模擬體積計算的數(shù)學模型，分析荒漠區(qū)兩個區(qū)塊植物地上生物量、嚙齒動物生物量的變化趨勢,并揭示了植物生物量與嚙齒動物生物量之間的變化關系。通過進行嚙齒動物群落穩(wěn)定性的研究,揭示干擾對于嚙齒動物群落的影響機制，小組提出了研究后的統(tǒng)一的觀點和主張，即干旱區(qū)植物需要著力保護而動物尚能適應環(huán)境。參賽隊號:4723參賽密碼所選題目:c

Abstract

參賽隊號#4723

Environmentanddevelopmentaremajorissuesofcommonconcernintoday'sworld,withtherapiddevelopmentoftheglobalandregionaleconomy,humansareatanunprecedentedscaleandintensityaffecttheenvironment,changingtheenvironmentinwhichthegloballife-supportsystemhasbeenseverelytraumatheemergenceofglobalwarming,lossofbiodiversity,pollutionandotherglobalenvironmentalissues,andhasseriouslyaffectedthedevelopmentoftheglobalhumansociety.Exploretheenvironmentanddevelopmentissuesintheprocess,itisincreasinglyrecognizedthatthenaturalprocessofdevelopmentofmodernsociety-society-thecomplexityoftheeconomiccomplexofecosystemsandtheimportanceofecologicaltheoryinsolvingtheseproblems.Aridregionisoneoftheimportanttypesofglobalecosystems,iscurrentlyoneoftheregionsoftheworldtodeveloplater,andactivelycarryoutthetheoryandpracticeofecologyinaridareas,forthemajorenvironmentalissuesfacingaridareastosolve,andthefuturescientificdecision-makingpreventivemeasuresareofgreatpracticalsignificance.Activelydevelopanddeepenthestudyofecologyinaridareas,foreconomicdevelopmentandecologicalprotectionoftheregionhasprofoundtheoreticalandpracticalvalue.Ecologicalresearchandresourceutilizationareinseparable,desertregionisatypicaltemperatedesertandaridfragileecosystems,ecologicalconditionsareveryharsh,animalresourcesavailableinquantityandqualityandhumidareas,thereisadifferencesemiaridarearodentdistributionhasobviousregionalcharacteristics.Duetohumaninterferencehasbeenincreasinginrecentyears,makingdesertificationintheregionisgettingworse.Patternsofanimalpopulationsandcommunitiesdependentonthesurvivalofplantsfollowedbyasignificanteffect.Onadesertrodentcommunitieisessentialecosystemfoodchainconsumerstouseandhasacrucialroleintheprotectionofthedesert.Populationsofmanyspeciescloselyrelatedtohumandisturbance,aprominentroleistoleadtodisturbancesandchangesinecosystemstructurereorganizationofthevariousresourcesoftheecosystem,resultingintheformationofheterogeneousenvironments.Concernedunderdifferentdisturbances.Theresearchteambasedonthedatacollected,amathematicalmodeltocalculatethevolumeofplantsimulation,analysisdesertareatwoblocksabovegroundbiomasstrendsrodentbiomass,andrevealstheplantbiomassandbiomassrodentstherelationshipbetweenthechange.Researchcommunitystabilitybyrodents,rodentcommunityforrevealinginterferenceinfluencemechanism,thegrouppresentedaunifiedviewafterresearchandideasthatfocusontheprotectionofaridzoneplantsneedtoadapttotheenvironmentandtheanimalsarestillcapable.

參賽隊號#4723

問題的提出

人類社會進入了二十一世紀，既是社會爆炸式發(fā)展的世紀，也是環(huán)境極盡脆弱敏感的世紀，環(huán)境倒塌將帶來無限災難。環(huán)境與發(fā)展是當今世界所普遍關注的重大問題,隨著全球與區(qū)域經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,人類也正以前所未有的規(guī)模和強度影響著環(huán)境、改變著環(huán)境,使全球的生命支持系統(tǒng)受到了嚴重創(chuàng)傷,出現(xiàn)了全球變暖、生物多樣性消失、環(huán)境污染等全球性的環(huán)境問題,并已經(jīng)嚴重影響到了全球人類社會的發(fā)展。在探討環(huán)境與發(fā)展問題的過程中,人們越來越認識到了現(xiàn)代社會發(fā)展過程中自然——社會——經(jīng)濟復合生態(tài)系統(tǒng)的復雜性,以及生態(tài)學理論在解決這些問題中的重要性。

干旱區(qū)是全球生態(tài)系統(tǒng)中的重要類型之一,也是目前全球開發(fā)較晚的區(qū)域之一,積極開展干旱區(qū)的生態(tài)學理論與實踐研究,對于干旱區(qū)當前面臨的重大環(huán)境問題的解決,以及未來防患于未然的科學決策均具有極其重要的現(xiàn)實意義。積極開展和深化干旱區(qū)的生態(tài)學研究,對于該區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護具有深遠的理論意義與實踐價值。生態(tài)研究與資源利用是分不開的,荒漠區(qū)是我國典型的溫帶荒漠和干旱脆弱生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)環(huán)境條件十分嚴酷,動物的可利用資源在數(shù)量和質量上與濕潤區(qū)、半干旱區(qū)存在差異,嚙齒動物的分布具有明顯的區(qū)域性特征。由于近年來人為干擾不斷加重,使得該地區(qū)的荒漠化日益嚴重。依賴于植物生存的動物種群和群落格局隨之受到了明顯影響。

嚙齒動物群落是荒漠生態(tài)系統(tǒng)食物鏈上必不可少的消費者,對荒漠的利用與保護有至關重要作用。許多物種群體與人的干擾具有密切關系,干擾的一個突出作用是導致生態(tài)系統(tǒng)中各類資源的改變和生態(tài)系統(tǒng)結構的重組,導致異質性環(huán)境的形成。有關不同干擾方式下,棲息地破碎化過程中研究群落的變化特征是當前景觀生態(tài)學和群落生態(tài)學研究的前沿。

生態(tài)研究者就西北某干旱地區(qū)的生物群落進行了樣本采集，大量數(shù)據(jù)本身已經(jīng)說明了當?shù)厣鷳B(tài)的脆弱和人為過度放牧導致的荒漠化加劇。

作為在校大學生，利用自己學習到的數(shù)學知識，對采集到的數(shù)據(jù)進行模式化處理，建立數(shù)學模型，分析荒漠區(qū)不同干擾下植物地上生物量、嚙齒動物生物量的變化趨勢,并揭示不同干擾下植物生物量與嚙齒動物生物量之間的變化關系。

通過進行嚙齒動物群落穩(wěn)定性的研究,揭示干擾對于嚙齒動物群落的影響機制，小組提出了研究后的統(tǒng)一的觀點和主張。

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問題分析

生態(tài)學研究是最復雜的科學研究之一，屬于描述性研究的一種類型。它是在群體的水平上研究某幾種因素之間的關系，以群體為觀察和分析的單位。例如，通過描述不同人群中某因素的暴露狀況與疾病的頻率，分析該暴露因素與疾病之間的關系。疾病測量的指標可以是發(fā)病率、死亡率等；暴露也可以用一定的指標來測量，例如各個地區(qū)人群的煙草消耗量可以從煙草局等有關部門獲得。

生態(tài)比較研究是生態(tài)學研究中應用較多的一種方法。生態(tài)比較研究中最為簡單的方法是觀察不同群體或地區(qū)某種疾病的分布，然后根據(jù)疾病分布的差異，提出病因假設。這種研究不需要暴露情況的資料，也不需要復雜的資料分析方法，如描述胃癌在全國各地區(qū)的分布，得到沿海地區(qū)的胃癌死亡率較其他地區(qū)高，從而提出沿海地區(qū)環(huán)境中如飲食結構等可能是胃癌的危險因素之一。生態(tài)比較研究更常用來比較在不同人群中某因素的平均暴露水平和某疾病頻率之間的關系，即比較不同暴露水平的人群中疾病的發(fā)病率或死亡率，了解這些人群中暴露因素的頻率或水平，并與疾病的發(fā)病率或死亡率作對比分析，從而為病因探索提供線索.生態(tài)比較研究也可應用于評價社會設施、人群干預以及在政策、法令的實施等方面的效果。

生態(tài)趨勢研究是連續(xù)觀察不同人群中某因素平均暴露水平的改變和(或)某種疾病的發(fā)病率、死亡率變化的關系，了解其變動趨勢；通過比較暴露水平變化前后疾病頻率的變化情況，來判斷某因素與某疾病的聯(lián)系。

生態(tài)環(huán)境破碎化常被定義為人為因素或環(huán)境變化，導致大塊連續(xù)分布的自然生態(tài)環(huán)境被基質隔離成一些面積較小的斑塊，與原生境不同的變化過程。早期生境破碎化被認為主要表現(xiàn)在3個方面：原始生境面積減少、生境斑塊大小降低及生境斑塊之間隔離度增加。近年來，更多生態(tài)學家傾向于將生境喪失與生境空間格局的改變分開，包括生境喪失與破碎化兩個相對獨立的生態(tài)過程。前者指生境整體面積的減少和部分生境的喪失，后者是指大塊連續(xù)的生境被分割成多塊相對不連續(xù)的小斑塊生境，而生境整體面積沒有明顯減少。生境破碎化不僅是在數(shù)量或形態(tài)上的變化而且更是在生態(tài)功能上的變化，破碎化有兩方面的表現(xiàn)。①形態(tài)上的破碎化。一方面，隨著人類活動的增強而導致景觀中破碎生境的增加，其結果是適宜于生物生存的棲息地面積急劇減小，在相當程度上降低了棲息地保護物種的生態(tài)功能；另一方面，隨著斑塊形狀（棲息地）的復雜化（破碎化），導致斑塊邊緣效應的增強、自然棲息地核心區(qū)面積減少，在極大程度上減弱了棲息地保護生物多樣性的功能。②生態(tài)功能上的破碎化。指棲息地（斑塊）內(nèi)部生境的破碎化，主要是由于氣候條件、人為活動的影響而造成棲息地內(nèi)部生態(tài)環(huán)境質量的下降，或由于自然環(huán)境因子在空間組合上的不匹配而導致生境適宜性的降低或在空間分布上的破碎化，由于其在形態(tài)上沒有明顯的變化，往往會導致研究人員對它的忽視。生境破碎化是由人為因素、非人為因素及兩者的共同作用造成的。人為因素主要為人類進行的各種各樣的干擾活動，如森林砍伐、農(nóng)業(yè)開墾、道路房屋修建和放牧等活動；非人為因素主要包括氣候變化、自然火災、火山爆發(fā)或地震等，其中人為因素占主導作用。近年來，隨著農(nóng)業(yè)、城市化和交通運輸業(yè)等方面的迅速發(fā)展，加上全球氣候變化的影響，導

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2時就會滅亡。大面積的生境

參賽隊號#47232時就會滅亡。大面積的生境

致全世界生境破碎化問題日益普遍和突出，生境喪失和破碎是生物多樣性降低的主要原因。

生境破碎化對動物影響巨大。生境破碎化可導致生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化。有研究表明，在熱帶地區(qū)65%的自然生境已消失；溫帶地區(qū)，原始的自然生境已不存在，大面積的水域已被分割。生境破碎化是許多物種瀕危和滅絕的重要原因。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)已確定滅絕原因的64種哺乳動物和53種鳥中，由于生境喪失和破碎引起19種哺乳動物和20種鳥滅絕，分別30%和38%。因生境喪失和破碎化而受到滅絕威脅的物種比例則更高，在哺乳動物和鳥中約占48%和49%，在兩棲動物中高64%。生境破碎化過程中產(chǎn)生大量小面積斑塊，這些斑塊之間由不同程度的不適宜帶相隔離，形成隔離效應，隔離或限制個體正常遷移和建群。棲息地面積減少和分離，使種群個體滯留在面積小、隔離度大的斑塊內(nèi)，種群的規(guī)模變小，各種隨機因素對種群的影響隨之增大，近親繁殖和遺傳漂變潛在的可能性增加，降低了種群的遺傳多樣性，從而引起遺傳上的不穩(wěn)定，影響種群的生存能力。生境破碎化導致斑塊邊緣變長，引起斑塊邊緣的非生物環(huán)境和生物環(huán)境的劇烈變化，從而導致邊緣效應。這個變化有利于邊緣種的生存，因為棲息地片斷化對它們來說反而擴大了其棲息地范圍，從而對種群增長有利。然而，棲息地斑塊的邊緣對于內(nèi)部種來說，不是適宜的棲息地，這進一步減少了其適宜生境的面積，從而導致大量的外部物種入侵。生境破碎化影響物種豐富度、種間關系、群落結構及生態(tài)系統(tǒng)過程，導致生態(tài)系統(tǒng)退化。因此，生境破碎化研究對解釋生物多樣性變化和保護。

保護生物多樣性具有重要意義。體現(xiàn)在：

1．生境破碎化對動物種群遺傳多樣性的影響。遺傳多樣性指所有遺傳信息的總和，包含在生物個體的基因內(nèi)。遺傳多樣性是生物多樣性的基礎，遺傳多樣性代表著物種適應環(huán)境變異的能力。就個體而言，遺傳多樣性被認為與大多數(shù)物種適合度呈正相關，當某一物種的遺傳多樣性消失后就再不可能恢復，而當遺傳多樣性降至某一閾值后，近交衰退導致物種“渦旋”式滅絕，則難以避免。生境破碎化產(chǎn)生的面積效應和隔離效應影響動物種群個體遷移和建群，同時由于適宜的生境斑塊面積不斷減少，種群的規(guī)模變小，種群的基因交流受到了限制，近親繁殖增加，種群遺傳多樣性下降，影響到物種的存活和進化潛力。在研究23種動植物的遺傳多樣性時，發(fā)現(xiàn)有22個物種的遺傳多樣性水平與種群數(shù)量成正相關。遺傳變異與生境面積、結構、多樣性等特征密切相關，各種因素引起的生境破碎化產(chǎn)生了相對孤立的生境斑塊，不同程度上中斷了種群間的基因流，增加了孤立種群的遺傳漂變效應，使種群遺傳結構趨于簡化。種群遺傳結構在進化上具有顯著意義，是生物多樣性保護的基本單元。生境破碎化對種群遺傳結構的影響主要體現(xiàn)在：①在動物小種群中，由于個體數(shù)目少，遺傳漂變的作用比較突出；②動物種群近交幾率增大；③種間隔離增大，阻礙種群間的基因交流。這3種遺傳后果對動物種群的遺傳多樣性、適合度和種群分化均產(chǎn)生一定的影響，導致種群發(fā)生退化。

2.生境破碎化對動物物種多樣性的影響。物種多樣性是指地球上所有生物物種及其各種變化的總體。物種多樣性是生物多樣性研究的基本層次，每個物種對生存空間的要求各不相同。生境破碎化導致生物生境的破碎化，致使生物生存空間割裂和縮小。人為干擾導致自然生境的丟失是物種多樣性保護的主要威脅之一。生境破碎化昀直接的后果就是導致原有棲息地面積減少，在小面積生境斑塊中物種生存的可能性將越來越小，西班牙伊比利亞半島上的猞猁種群占有生境面積小于500km

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斑塊比小面積的生境斑塊包含更多的生境類型，邊緣地區(qū)的物理環(huán)境變化和生物環(huán)境變化不易影響到核心區(qū)域，這對某些面積敏感物種的生存是至關重要的。而在小面積的生境斑塊中，生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)主要受外部因素的控制，生境內(nèi)部環(huán)境結構的作用較小。這種情況下增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，同時降低了系統(tǒng)的抗干擾能力，從而使斑塊內(nèi)的動物物種更易發(fā)生局域滅絕。這種面積效應不但會影響動物物種的多樣性和增加原有動物種群的局域滅絕風險，還會對某些動物的分布模式、種群密度、群落結構等產(chǎn)生不同程度的影響。調查巴西熱帶雨林中的食蟲鳥發(fā)現(xiàn)，74%的鳥類物種在破碎化的棲息地中發(fā)生了局域滅絕，大面積的斑塊包含相對多的鳥類物種。生境破碎化減少了半翅目、同翅目、鞘翅目昆蟲的物種豐富度和種群多度。

3.生境破碎化對動物種間關系的影響。破碎化使生境中非適宜生境的類型和面積不斷增加，增加各斑塊的相互作用，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物種豐富度、種間關系、群落結構和生態(tài)系統(tǒng)過程及結構發(fā)生改變，導致了生態(tài)系統(tǒng)功能的退化和類型的消失。生境破碎化產(chǎn)生的生境斑塊，在物理、化學和生物等方面都發(fā)生了改變。由于生境破碎化，斑塊的面積減小和隔離使捕食-獵物關系也發(fā)生了相應變化，小生境斑塊由于提供的庇護場所較少和邊緣面積增加，獵物被捕獲的幾率增加，動物種群生存受到威脅。生境破碎化產(chǎn)生的邊緣效應和面積效應增加鳥類的巢捕食風險，而有些物種卻并未因生境破碎而受到負面影響。塘蛙在小池塘較在大池塘能更好地存活，因大池塘中的白斑狗魚會捕食蛙卵和蝌蚪，而小池塘中沒有白斑狗魚發(fā)現(xiàn)由于斑塊化干擾了瓢蟲的隨機搜索和聚集行為，導致蚜蟲局部暴發(fā)。目前普遍的觀點認為，邊緣地帶對鳥類的生存是不利的，生境斑塊化導致的捕食率升高多發(fā)生在斑塊邊緣。在生態(tài)交錯區(qū)，幼鳥可能遭到更多捕食者的捕食，而使幼鳥羽化率低于核心區(qū)。生境斑塊邊緣的高捕食率可能是捕食者對高獵物密度作出的反應，或是捕食者利用邊緣作為遷移通道的結果。（2）寄生生境破碎化通過改變斑塊中寄主和宿主的數(shù)量，使穩(wěn)定的寄生關系發(fā)生改變，一些物種可能因寄生率升高而影響其生存，一些寄主因生境破碎而在斑塊中消失是北美很多雀形目的巢寄生者，隨著森林覆蓋率的下降和破碎化的升高，褐頭牛鸝的寄生率升高發(fā)現(xiàn)，食豆科植物的昆蟲，生境破碎化使其擬寄生物種群數(shù)量增加，同時，油菜露尾甲的寄生物顯示出明顯的邊緣效應，在作物邊緣地帶密度較高。在澳大利亞西部農(nóng)業(yè)破碎化生境中，藍胸小鷦鷯的巢寄生率與斑塊大小呈正相關關系。（3）競爭生境破碎化導致斑塊內(nèi)資源短缺，生態(tài)位重疊的物種種間競爭加劇，迫使物種之間生態(tài)位分化，或者可能使某些競爭力弱的物種滅絕，但也有些物種由于競爭者的消失而數(shù)量上升。在資源利用中，不同種生物之間一般沒有直接的競爭，只是在資源匱乏時，一種對其他種會因為利用率的不同而產(chǎn)生存活、生殖和生長的間接影響。一般來說，在棲息地未片斷化時，棲息地內(nèi)資源相對豐富，這些物種通過分化生態(tài)位而利用不同資源，這時候的競爭不會表現(xiàn)得很強烈。在亞馬遜森林破碎化生境中，吼猴因其他猴類的減少而密度升高，在林冠覓食的蜂鳥類群由于無競爭者或捕食者而在斑塊內(nèi)數(shù)量上升。破碎化同樣改變了螞蟻物種間的種間競爭關系，在生境斑塊中隨著一種螞蟻優(yōu)勢種密度的增加，其他螞蟻物種競爭者密度會降低。

生態(tài)研究與資源利用是分不開的,荒漠區(qū)是我國典型的溫帶荒漠和干旱脆弱生態(tài)系統(tǒng),生態(tài)環(huán)境條件十分嚴酷,動物的可利用資源在數(shù)量和質量上與濕潤區(qū)、半干旱區(qū)存在差異,嚙齒動物的分布具有明顯的區(qū)域性特征。由于近年來人為干擾不斷加重,使得該地區(qū)的荒漠化日益嚴重。依賴于植物生存的動物種群和群落格局隨之受到了明顯影響。

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參賽隊號#4723

嚙齒動物群落是荒漠生態(tài)系統(tǒng)食物鏈上必不可少的消費者,對荒漠的利用與保護有至關重要作用。許多物種群體與人的干擾具有密切關系,干擾的一個突出作用是導致生態(tài)系統(tǒng)中各類資源的改變和生態(tài)系統(tǒng)結構的重組,導致異質性環(huán)境的形成。有關不同干擾方式下,棲息地破碎化過程中研究群落的變化特征是當前景觀生態(tài)學和群落生態(tài)學研究的前沿。

本課題重點研究了三種典型干旱地區(qū)植物：霸王、白刺、貓頭刺。

霸王是蒺藜科的灌木，高50-100厘米。枝彎曲，開展，皮淡灰色，木質部黃色，先端具刺尖，堅硬，葉在老枝上簇生，幼枝上對生;葉柄長8-25毫米;小葉1對，長匙形，狹矩圓形或條形，長8-24毫米，寬2-5毫米，先端圓鈍，基部漸狹，肉質，花生于老枝葉腋;萼片4，倒卵形，綠色，長4-7毫米;花瓣4，倒卵形或近圓形，淡黃色，長8-11毫米;雄蕊8，長于花瓣。蒴果近球形，長18-40毫米，翅寬5-9毫米，常3室，每室有1種子。種子腎形，長6-7毫米，寬約2.5毫米?；ㄆ?-5月，果期7-8月。

霸王的根系發(fā)達，主根粗壯，入土深度達50一70厘米以下。霸王萌芽較早，4月初芽開始萌動，4月中旬在葉子剛發(fā)出時就開始開花，花期可延續(xù)到4月末、5月初，5月開始結實，6—7月果實成熟，8月果實脫落，秋霜后很快落葉，是荒漠地區(qū)第一批落葉的灌木。

霸王的物候節(jié)律與當年降水量的多少關系不大，常與前一年的降水量有關。霸王生長區(qū)域的水熱條件大致是，年平均降水量50—150毫米，年溫≥10°C。霸王是一種超旱生的灌木，耐旱性強。不耐粘重的淤泥性、或者強烈的鹽漬化土壤。霸王的生長與石質、沙礫質、沙質荒漠土壤生境類型有密切的關系。常見于荒漠和草原化荒漠，偶見于荒漠化草原。在荒漠地區(qū)，出現(xiàn)在石質殘丘坡地、砂礫質丘間平地及固定、半固定沙地上，亦可沿干河床是帶狀分布。在積沙的洼地和沙漠外圍常形成純?nèi)郝洌谏暗[質戈壁上則與沙冬青、駝絨黎、刺葉柄棘豆、狹葉錦雞兒等植物組成群落。在草原化荒漠常出現(xiàn)在干燥的碎石丘陵及坡地上，有時也見于湖濱沙地上。

駱駝喜食霸王的嫩枝葉及花，冬春也采食枝條。羊對其花一般采食，對幼嫩枝葉少量采食。牛、馬不食。以霸王為建群種組成的草場類型的產(chǎn)量有以下報道，在沙生清王荒漠草場上，每畝產(chǎn)鮮草47.5公斤左右，其中霸王的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的5%以上;在草原化荒漠地區(qū)霸王草場上，每畝產(chǎn)鮮草35公斤左右;在石生霸王草場上，產(chǎn)量較上述兩類更低，每畝僅產(chǎn)鮮草20—25公斤。據(jù)對霸王的化學成分分析資料表明，霸王開花結實期含有較高的粗蛋白質。此外，霸王的干枯枝條可做燒柴；并為固沙植物，可阻擋風沙前進;其根亦可入藥。

白刺為蒺藜科、白刺屬匍匐性小灌木，俗稱地棗、地椹子、沙櫻桃等。葉互生，密生在嫩枝上，4～5簇生，倒卵狀長橢圓形，葉長1～2cm，先端鈍，基部斜楔形，全緣，表面灰綠色，背面淡綠色，肉質，被細絹毛，無葉柄，托葉早落?；ㄐ蝽斏?，蝎尾狀聚傘花序，萼綠色，萼片三角形，花瓣黃白色。果實近球形，徑5mm左右，果實成熟時初為紅色，后為黑色，酸、澀，有甜味，含多種人體需要的微量元素。花期5～6月，果熟期7～8月。白刺高1—2m。多分枝，平臥，先端刺針狀。葉通常2—3片簇生，寬倒披針形或倒披針形，長18-25mm，寬6—8mm，先端鈍圓或平截，全緣。聚傘花序生于枝

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頂，較稠密，萼片5，綠色，花瓣5，白色，雄蕊10—15，子房3室。核果卵形或橢圓形，熟時深紅色，長8—12mm，直徑8—9mm，果核窄卵形，長5—6mm,先端短漸尖。

白刺為旱生型陽性植物，不耐庇蔭、不耐水濕積澇。自然生長于鹽漬化坡埂高地和泥質海岸灘壟光板裸地上，耐鹽性能極強。多生長在干燥、多風、鹽堿重、土壤貧瘠、植物稀疏的嚴酷環(huán)境中，往往自成群落，伴生植物較少，在土壤含鹽量1.2%以上的地方偶見有鹽地堿蓬、翅堿蓬、檉柳、中華補血草等混生。

白刺為具肉質葉的灌木，枝葉十分茂密，可攔阻并積聚風沙和枯枝葉。喜沙埋，埋后枝節(jié)生出不定根，逐漸形成丘狀沙堆。堆大小不一，一般以高l一1．5m左右者為多，高者可達2—3m乃至5m左右。枝條高度一般僅20—50cm。白刺一般在4月下旬至5月初萌發(fā)，5月份始花。此時枝、葉還在繼續(xù)生長，7月中核果成熟時，當年營養(yǎng)枝迅速增長，葉也漸增，雨季來臨時，由不定根處再發(fā)生新枝條，到8月底生長穩(wěn)定，核果脫落，生物量也最高。9—10月逐漸枯萎，開始落葉，生物量漸減。白刺根系非常發(fā)達，既有深入土壤的軸根，又有向水平方向發(fā)展的細長側根。據(jù)觀測，枝條高45cm的白刺，主根就深達13．8m,側根長6．8m，根幅相當于地上部分冠幅的14倍。白刺的繁殖，在自然條件下可有兩種方式：核果成熟并脫落后，借風力滾動傳播(或鳥類啄食、攜帶傳播)，行種子繁殖，沙埋后生出不定根，形成新枝條，脫離母體，行無性繁殖。它的花小而多，生于小枝先端，雄蕊10—15枚，花粉量大，有利傳粉。花粉粒長球形或近橄欖形，大小為48．9X29．6um?；ü诎咨?，既有調節(jié)花內(nèi)溫度，保障花粉發(fā)育和受精過程進行，又有利于招引昆蟲傳粉．它的核果多汁、味甜，對招引鳥類或其他動物傳播種子有一定作用。種子表面有一層骨質的內(nèi)果皮保護，形成堅硬的果核，對適應嚴酷的荒漠環(huán)境有一定意義。同時，它也耐貯藏，待條件適宜時再萌發(fā)。白刺不同植株結實率差異甚大，有的植株幾乎不結果實，而產(chǎn)量高的植株，可結果達5kg，其中有種子1kg，種子千粒重28.6—125.5g注。

白刺屬多漿旱生植物，具有很強的耐旱特性，與中生植物相比，無論在水分生理指標上，還是在形態(tài)結構上，都有顯著的差別。白刺對大氣干旱和高溫雖有很強的耐性，但它仍需地下潛水補給水分，用龐大根系吸取土壤水分，故也有人稱是“潛水旱生”植物。

白刺的分布限于荒漠草原及荒漠，生于沙漠邊緣、湖盆低地，河流階地的微鹽漬化沙地和堆積風積沙的龜裂土上。還進入干草原區(qū)。其生存的土壤包括半固定風沙土，草甸型沙土，結皮鹽土以及山前的棕鈣土等，土壤含鹽量0．119-0．228%。白刺是荒漠，半荒漠草地植被的重要建群種之一，白刺群落常在沙漠中湖盆外圍成環(huán)狀分布，且同更低處的鹽生草甸，鹽爪爪群落以及其他鹽生植物群落有規(guī)則地排成同心圓式的生態(tài)系列的格局。

白刺是一種典型的荒漠植物。它葡散的身軀，多而又密的分枝，護住一個個小沙丘、小荒坡。它不怕沙埋土掩，枝條在被沙埋土掩之后，極容易向下生出不定根，向上萌生不定芽，枝端也繼續(xù)向上生長。這樣沙積多高，它就爬高多少。它的枝條白白的，

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長著一簇一簇肉嘟嘟鮮嫩可愛的小葉片。這些鮮嫩的葉片營養(yǎng)豐富，本是牛、羊、駱駝喜食的很好的飼料，但無奈白刺它只肯一點一點地施舍給它們，因為小枝頂端幾乎無一例外地都硬化成的枝刺不答應。白刺不炫耀它的的花朵，它的花小，5個白色的小花瓣。許多小花組成蝎尾狀聚傘花序，看上去密密的一小片。白刺結的果肉質多汁，里面含一粒種子，可稱為漿果狀核果，熟時暗紅色，汁液豐富。白刺果實酸甜可食，可治肺病和胃病，也能用以釀酒和制醋，果核還可榨油。

駱駝基本終年采食，尤以夏，秋季樂食其嫩枝，冬春采食較差，羊也可采食其嫩枝葉，馬和牛一般不吃。它的果實為駝羊所喜食，鮮果或干果均為豬所喜食。寄生于白刺根上的鎖陽，曬干磨粉也可做牲畜的補飼飼料。

白刺草地是我國荒漠區(qū)最重要的草地類型之一，對該區(qū)畜牧業(yè)的飼料平衡有重要作用。它的產(chǎn)草量視土壤水分條件和沙子流動程度，變化較大。據(jù)測定，就白刺沙堆每平方米的生鮮嫩枝葉產(chǎn)量言，低者473g，高者1225g，就白刺草地的風干嫩枝葉產(chǎn)量言，每公頃低者為51kg(半固定沙地)，高者達1548kg(鹽化草甸沙地)，一般言之，每公頃產(chǎn)量在450kg左右。就化學成分言，它富含碳水化合物和灰分，蛋白質也較豐富，而在礦物質中，鈣和磷均較少，尤以磷的含量最低。蛋白質的品質從所含9種必需氨基酸總量看，品質還是較好的。

貓頭刺是矮小叢生墊狀半灌木。高約10～20厘米，分枝多而密。葉軸宿存，呈硬刺狀，密生平伏柔毛；托葉膜質，下部與葉柄連合；雙數(shù)羽狀復葉，小葉4～6片，條形，長5～15毫米，寬1～2毫米，先端漸尖，具刺尖，基部楔形，兩面被銀白色平伏柔毛，邊緣常內(nèi)卷?？偁罨ㄐ蛞干谢?～3朵，藍紫色、紅紫色以至白色；花萼筒狀；花冠蝶形，旗瓣倒卵形，翼瓣短于旗瓣，龍骨瓣先端具喙。莢果長圓形，革質，長1～1.5厘米，外被平伏柔毛，背縫線深陷，隔膜發(fā)達。分布于中國河北、內(nèi)蒙古、陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆等地；西伯利亞、蒙古也有。

貓頭刺是荒漠草原帶的標志植物之一。生于砂礫質淡灰鈣土、淡栗鈣土、棕鈣土地區(qū)及漠鈣土區(qū)的邊緣地區(qū)。見于干旱的丘陵和河谷階地，也大量生長在山麓石質、礫石坡地和高原、河谷沖積平原的薄層覆沙地。在內(nèi)蒙古烏蘭察布盟北部、寧夏中北部，與戈壁針茅、沙生針茅、石生針茅、短花針茅、冷蒿等組成荒漠草原；在賀蘭山西麓洪積扇及山前傾斜平原淡灰鈣土上，與紅沙、無芒隱子草或短腳錦雞兒、駝絨藜等組成草原化荒漠；向北部，可推進到荒漠帶的邊緣，例如在伊克昭盟西部、烏蘭察布盟北部剝蝕低山砂礫質、碎石質坡地，與紅沙及蓍狀亞菊、冷蒿或刺旋花、半日花、松葉豬毛菜及小針茅、無芒隱子草組成草原化荒漠，在鄂爾多斯、阿拉善高平原南部，與霸王、沙冬青、綿刺、四合木、膜果麻黃及蓍狀亞菊、小針茅組成荒漠草原。在半荒漠地帶的固定、半固定沙丘及沙地，常與檸條、黑沙蒿、梭梭、白刺、霸王、泡泡刺等組成沙質荒漠草場。貓頭刺還可向東、向南侵入干草原帶，作為小針茅草原的伴生成分或沙化、荒漠化演替過程的一個類型，占據(jù)某些邊緣地段。性喜干旱和砂礫質基質，不耐水淹和鹽漬化；遇大旱，成片死亡或生長不良。貓頭刺早春4月返青，5月中下旬開花，6～7月結果。春季開花時，使荒漠草原在半月內(nèi)呈現(xiàn)一片藍紫色瑰麗的特殊季相。

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早春山羊與綿羊可以會采食一些花、葉；冬春季節(jié)和草缺年份，驢、馬和山羊采食其莖基部。夏、秋季節(jié)駱駝樂食，其他家畜多不采食。在荒漠草原地區(qū)也是一種固沙植物，在浮沙地上可防止土壤風蝕?？菟赖闹仓昕勺鳛闊瘛Ｖ参锶甓啻?，花、葉短小，又藏于刺叢中，大大影響其飼用價值，為劣等飼用植物。在貓頭刺占優(yōu)勢的半荒漠地區(qū)，最好用飼用價值較高的旱生、強旱生草本或小灌木、小半灌木逐步地代替這種草，使草場向有利方向更新。清除后的貓頭刺可通過曬干、粉碎，用其草粉飼喂家畜，或直接用作薪柴和綠肥。這種試驗應控制在一定面積上，帶狀間隔進行，防止大片除掉后造成土壤嚴重侵蝕。

本課題重點研究三種典型干旱地區(qū)植物（霸王、白刺、貓頭刺）的同時研究了區(qū)域內(nèi)三種鼠類動物：三趾跳鼠、子午沙鼠、小毛足鼠。

三趾跳鼠，俗名“跳兔”，系鼠科動物。它以“跳”著稱。走路的樣子一跳一跳的，跑起來更是跳，懸起來能跳一丈高。三趾跳鼠前腿短，約5公分；后腿長，約20公分，站立起來約有半尺高。它的食物來源主要是糜谷雜糧等，夏季渴時飲用露水。它肚皮清一色的白毛，上身灰色，尾巴長，尾尖纖細、黑白相間。過去讀私塾的先生們都用跳鼠的尾巴尖做毛筆，寫出的字不亞于“狼毫”。分布于甘肅省內(nèi)分布于張掖、高臺、酒泉、嘉峪關、金塔、玉門、安西、敦煌、肅北、阿克塞等地；中國見于青海柴達木盆地、山西、陜西、河北北部、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆、吉林、遼寧西部；國外分布于蒙古、蘇聯(lián)中亞和哈薩克斯坦以及伊郎北部。體長略大于11厘米。頭圓吻鈍。眼大。耳殼發(fā)達，耳前方有一排白色硬毛，成柵狀但貼頭前折不達眼前緣。尾長，其長約為體長的1/3。前肢短小，具五趾，二、四趾爪發(fā)達，爪細長而銳利。后肢約為前肢的三倍，具三趾，各趾下被有梳狀硬毛。門齒前面橙黃色，中央有縱溝。背毛及后肢外方深沙黃色微沾黑色，毛基部灰色，中段深沙黃色，毛尖黑色；少數(shù)毛深沙黃色的一段為黑色所代替；體側淺沙黃色，毛基白色；腹面、前肢、后肢內(nèi)側均為白色；白毛區(qū)繞過臀部向后一直延伸到尾基部；耳殼外方棕黃色，內(nèi)面為稀疏白毛；耳后有一白斑，頰部至眼上方色淺，毛基白色；鼻上方小部分被以短而硬的純沙黃色毛；尾上下兩色，背方為純沙黃色，腹方白色，尾末端有黑褐色和白色毛相間而成的毛束，但其黑褐色環(huán)在腹方為白毛隔斷。頭骨寬而短；額骨在肋骨后緣部分最窄；顴弓雖細，但向上分支很寬；眶下孔大，呈卵圓形；鼻骨與額骨相接處有凹陷，但較羽尾跳鼠的凹陷淺；頂間骨大，聽泡中等，兩聽泡前端距離寬。乳突部不膨大。門齒孔后緣一般不超過前臼齒。腭孔兩對，較小。

三趾跳鼠多在地勢高而干燥、地表植被稀疏、長有沙生植物的沙質土壤中棲居。喜歡在沙蒿、檉柳、錦雞兒等灌木叢間活動。洞穴比較簡單，多筑于植被稀疏的沙質土壤、半固定沙丘過流動沙丘上。一個洞有洞口一個，直徑約8-9厘米，向下通窩巢。洞道長一般為1.2-1.5米，距地面深30-60厘米。在洞道末端擴大的地方為巢室。在繁殖期窩巢鋪墊干草。窩呈圓形，外徑13-15厘米，其深約為3厘米。窩巢側方有向地面斜伸的盲道，通到地面下方，遇有險情時，由此破土逃跑。

三趾跳鼠每年有兩次活動高峰，6月份植物生長繁茂，食物豐盛，它的活動范圍大，頻次加強，達到全年活動的第一個高峰。8月下旬，天氣逐漸變涼，大量覓食，積蓄體內(nèi)脂肪，以備蟄眠期耗損，活動極為頻繁，因而出現(xiàn)第二個活動高峰。晝伏夜出，黃昏

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后出洞覓食，白天偶爾出洞，有冬眠習性，冬眠期六個月左右。三趾跳鼠以植物種子及幼嫩根、莖為食，亦食少量昆蟲。三趾跳鼠一年繁殖一胎，懷孕期約28天，每胎產(chǎn)仔2-5只。天敵是同羽尾跳鼠。三趾跳鼠在草場盜食沙蒿、檸條等固沙植物種子及其幼苗，嚴重損害沙地植被，破壞固沙造林事業(yè)。在農(nóng)區(qū)，啃食作物幼苗，掏食瓜類。

子午沙鼠外形與長爪沙鼠相似，僅稍肥碩。成體體長105～150mm。尾被密毛，末端有小毛束，其長略小于體長。耳短圓，約為后足長1/2。眼大。后足掌被密毛，僅在前端有一小的裸毛區(qū)。體背沙黃或沙黃略帶棕色，毛基暗灰色，毛尖為黃棕色，中間鮮黃色。頭部和體則毛色稍淺。腹毛純白色，有些標本的愎毛毛基稍帶淺灰色，但毛尖純白。這是與長爪沙鼠的重要區(qū)別之一。尾部背腹面均為沙黃色。尾端毛束，因地區(qū)不同其顏色從黃色至黑褐色。爪白色。頭骨比長爪沙鼠稍寬大。顴寬約為顱全長3/5。頂間骨寬大，背面明顯隆起，后緣有凸起。聽泡發(fā)達。門齒孔狹長，后緣達臼齒前端的連線。子午沙鼠主要棲息于荒漠或半荒漠地區(qū)，有時也見于非地帶性的沙地和農(nóng)區(qū)。在內(nèi)蒙古，子午沙鼠的典型生境為灌木和半灌木叢生的沙丘和沙地。子午沙鼠的洞系可分為越冬洞、夏季洞和復雜洞。洞口直徑3—6cm，1—3個洞口，有時4—5個，多開口于灌叢和草根下，洞道彎曲多分支，總長度2—3m，深度多為30—40cm，有的分支在接近地表處形成盲端，以備應急之用。越冬洞洞道深，窩巢深達2m以下。雌鼠在妊娠和哺乳期間出入洞口之后，常將洞口堵塞。子午沙鼠不冬眠，喜在夜間活動。

子午沙鼠是亞洲中部荒漠、荒漠草原動物。廣泛棲息于各類干旱環(huán)境。它們常聚集于小片適宜的生存環(huán)境。以草本植物、旱生灌木、小灌木的莖葉和果實為主要食物。一些帶刺的灌叢，如狹葉錦雞兒、沙蘭刺頭等亦為其所采食。春季曾在其胃中檢出鞘翅目昆蟲的殘片。在農(nóng)區(qū)盜食各種糧食作物，甚至葡萄干、西瓜、甜瓜、向日葵籽以及樹木幼苗。子午沙鼠很少直接飲水，僅在秋季可見其采食帶露水的葉子?；\養(yǎng)條件下，日食量為18～34g/日。夏季的日食量高于秋季。夜間活動，白天極少出洞。在22～0時為活動高峰，清晨4～6時有一個小高峰?；顒泳嚯x為60～870m，平均264m。覓食時趨于遠離洞口，僅在交尾期或哺乳期才限于洞系周圍取食。隨季節(jié)的變化有遷移覓食的習性，其遷移距離一般不超過1km。秋季儲糧時期，植物種子普遍成熟，食物豐富，沙鼠的活動范圍也相對穩(wěn)定。通常子午沙鼠以1雄1雌方式共棲。洞系多位于沙丘邊緣或灌叢下，很少建于平地。有2～4個洞口，少數(shù)為單一洞口。洞道多分支和．盲道、暗窗。倉庫、窩巢、糞洞均與洞道相連。窩巢位于最深處的干沙層，距地面40～75cm，墊有草根、軟草、獸皮等物。夏季的白天，沙鼠常將洞口堵住。臨時洞結構簡單，洞道長僅lm左右，無窩巢。子午沙鼠從春季到秋季約增長10倍，其死亡率為90%左右，自然界中活到一年的不到1%。分布于內(nèi)蒙古、河北、山西、陜西、寧夏、甘肅、青海、新疆等省、區(qū)。春季交尾，在5、6月份為產(chǎn)仔盛期，每胎產(chǎn)3～10仔，平均6仔。大多越冬雌鼠繁殖2胎。7、8月份已很少有幼仔出現(xiàn)。食物充足的年份，在9月又有部分雌鼠可產(chǎn)1胎。新疆木壘縣在牧草豐盛的年份曾發(fā)現(xiàn)9月的孕鼠占雌鼠總數(shù)80%，可見食物對沙鼠的繁殖影響甚大。幼鼠出生一個月后開始獨立生活。

子午沙鼠的年數(shù)量變動幅度較小。各年度的同一季節(jié)密度水平大致一致。但季節(jié)間數(shù)量差異較大。秋季數(shù)量約為春季的5～10倍。秋季種群中幼鼠約占80%?；哪G洲、低濕沙地及荒漠灌叢中的數(shù)量高于礫土荒漠。而這類環(huán)境又多被開墾用作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地，因而這些地區(qū)農(nóng)田害鼠頗為嚴重。

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參賽隊號#4723

小毛足鼠體型很小，體重一般在13-18克。小體型動物由于其體表面積與體積之比值較大，根據(jù)物理學原理，熱量散失速率快，因此動物維持恒定體溫的能量代價也就較高，當面臨低溫脅迫時代價就更大了。小毛足鼠在野外主要以植物的種子為食，有頰囊，很膽小，怕驚嚇，是沙地生態(tài)系統(tǒng)的重要成員。小毛足鼠的模樣非常招人喜歡，它尾巴很短，只有一粒米大小，背部的毛色是沙黃色的，腹部是純白的，嘴部和眉毛也是白色的。為適應沙地的環(huán)境，小毛足鼠的趾部長有細細的絨毛，用以增加與地表的接觸面積，從而更方便地在沙地上行走。這就是它被稱為“毛足鼠”的原因。小毛足鼠體形玲瓏，成體體重僅有15克，稱之為小毛足鼠可謂名符其實。小毛足鼠通常在每年的4月份開始繁殖，10月份結束。小毛足鼠的每胎產(chǎn)仔3至10個，平均為6只左右。初生仔鼠全身裸露，無被毛，通體肉紅色，眼無視覺功能，有短距離的爬行能力，能發(fā)出短促的“吱-吱”的叫聲。小毛足鼠的親子兩代表現(xiàn)出很強的親和力，當幼鼠斷奶并能獨立取食之后，母鼠常會帶領所有的幼鼠一塊出窩搜尋食物，現(xiàn)場傳授生存技能。因此，在沙地設置陷阱捕鼠的時候，通常在不到20平方米的范圍內(nèi)，能夠同時捕到一只母鼠和五、六只體形大小相當?shù)淖惺?。小毛足鼠主要取食植物種子和昆蟲。由于小毛足鼠行動遲緩，捕獲蟲子的能力有限，因此在其食物組成中，蟲類食物所占的比例大約在10%-20%之間，其余為各類植物種子。在近乎光禿禿的沙丘上，很少有植被生長，為搜集足夠的食物，小毛足鼠通常需要搜尋較多的地盤。小毛足鼠具有一對叫做“頰囊”的食物存儲器官，在臉頰的下后方位置上。頰囊的作用是將采集到的事物臨時貯存起來，帶回窩巢。頰囊相當于手提包的作用，最多的時候可在頰囊發(fā)現(xiàn)一百多顆植物種子，通常利用小毛足鼠的頰囊內(nèi)儲藏食物種類和組成研究和分析小毛足鼠的食性特點。小毛足鼠在受到驚嚇時會吐出一些頰囊中的食物，似乎有點“花錢消災”的味道，如果對方是同類或者體形稍大的鼠類，這招或許能管點用，但在捕食性敵害面前，這招顯然沒有什么用處。小毛足鼠體態(tài)輕盈，具有一定的攀緣技能，能夠爬上植株采集植物種子，并主要以植物種子為食。小毛足鼠的洞口一般在沙丘的中上部位，其中以陽坡居多，陰坡少見。小毛足鼠的洞口呈扁圓，水平方向略長，直徑約2.5-3.0厘米，豎直方向直徑約2.2-2.5厘米，通常分布在植被根叢下。小毛足鼠的洞道相對簡單，迂回曲折但很少有分支。小毛足鼠主要在夜晚活動，在質地疏松的沙丘，小毛足鼠的爬行活動可在地表留下清晰的足跡或拖痕，足跡或拖痕可以延伸很長的距離，給寂靜而荒涼的沙丘上增添了一道美麗的風景線。小毛足鼠為不冬眠種類，冬季仍外出搜尋植物種子。由于冬天的環(huán)境條件和食物條件惡劣，小毛足鼠在秋季開始貯存食物，存貯倉庫與其窩巢相連。光周期的變化和環(huán)境溫度的下降可能是誘導小毛足鼠出現(xiàn)儲食行為的原因。

小毛足鼠由于體型嬌小，受到寵物市場的追捧。記住其體型特征是挑選的重要依據(jù)，小毛足鼠體小，長不超過90毫米。尾極短，僅僅露出于毛被之外，尾長不超過14毫米。具乳頭4對，具頰囊。后足長為12毫米左右；足掌、掌趾下面均被白色密毛，但掌毛要比趾毛稍短。背部中央不具有黑色條紋，腹毛色純白，背腹界限清晰，無鑲嵌現(xiàn)象；夏毛背部自吻部至尾上方及體側上部均呈淡駝紅色；前后肢外側上端為淡駝紅色，但其間雜有少量黑色長毛且明顯地露出毛被之外；單根背毛基部灰黑色，毛尖為淡駝紅色，但在后頭至腰部，淡駝紅色的毛尖長度較短，常使灰色毛基露出外方，從而使這些部位毛色較暗；前額、頰部、體側及臀部淡駝紅色的毛尖較長，外觀見不到灰色毛基，因而，除極少數(shù)具黑色毛尖的毛外，該部為純淡駝紅色；腹面、體側的下部與四肢均幾乎為純白色，體側與背面界限幾乎為一條直線，無相互嵌鑲現(xiàn)象，眼與耳之間有一片純白的斑塊；耳內(nèi)側被白色短毛，外側毛為灰色，后部為白色；尾及前后足均為白色。頭骨較狹長，弧度較大；腦顱呈圓形，無棱嵴，鼻骨較狹窄，其前部不顯著地擴大，末端與前頜

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參賽隊號#4723

骨突幾近相等，吻細而長；額骨比較低平，其側緣無明顯的眶上嵴，眶間寬較大；頂骨隆起，頂間骨甚大，為等邊三角形；枕骨略向后伸，眶下孔呈卵圓形；頜骨顴突的下枝較窄；顴弓不特別向外擴張，兩側的顴弓幾成平行。門齒孔短其長度約等于上臼齒列之長。聽泡小而低平，其前內(nèi)角向隧伸呈管狀且延伸到翼骨突起的下方。

小毛足鼠棲息于荒漠、半荒漠植物稀疏的沙丘邊緣及沙丘之間的灌叢中，尤其在水草生長比較豐盛的地段，在草原中荒漠化或半荒漠化的沙丘為多，芨芨草灘或草甸草原上亦可遇見。時或在荒漠邊緣的農(nóng)田中棲居筑洞穴居，洞穴常常筑在沙丘的坡面，洞口很小，居住洞口則往往用土塊堵塞，較難發(fā)現(xiàn)。洞道直徑比洞口略大，多數(shù)為單一不分支洞道。洞道的總長度約為50-100厘米，洞道末端膨大，為一窩室。偶然見個別鼠洞有兩個分支洞道。營夜間活動的生活方式。以綠色植物的種子、果實為食，亦獵食昆蟲特別是甲蟲。在個別地區(qū)動物性食餌與植物性食餌幾近相等。年可繁殖1-2次，3-4月份進入繁殖期，一直延續(xù)到10月份。每胎4-8仔。主要天敵有蛇、荒漠貓、各種鼬類及猛禽。

生態(tài)專家們在兩個月份對三種植物、三種動物做了大量的現(xiàn)場的調查，得到了原始數(shù)據(jù)表格，希望我們科學小組能夠利用數(shù)學計算的手段反映出當?shù)厣鷳B(tài)的實際情況，并對政府部門之決策提供參考。

模型假設

正如前面論述，生態(tài)描述是一個超級復雜的問題，但是我們采集到的數(shù)據(jù)必須進行科學加工才能夠更真實地反映了生態(tài)環(huán)境。

如果研究客體單一，那么其體積的指標是可以根據(jù)相關性來表示，而不需要苛求單一數(shù)據(jù)的準確性。例如對外徑、壁厚、材質一致的均體鋼管體積的描述，可以簡單地用長度表達，只是要更換單位。在實際生產(chǎn)中，描述鋼管的量也往往直接用長度，不是用其精確體積，這種借代是可行的。作為客體不是單一的，就要研究其相關性，是線性關系，還是成幾何梯度變化，差別巨大。我們研究的三種植物和三種動物的數(shù)據(jù)關系，屬于非線性關系，應該有精確表達。具體來說，一個區(qū)域長了幾株草和幾顆數(shù)，不能完整反應生態(tài)關系，因為一顆參天大樹與另外一顆新栽種幼苗樹對生態(tài)的影響幾乎是天壤之別。

對于植物，我們擬用露出地面總體積來表達。草的厚度固定為其高度的十分之一，形體為一個圓餅。灌木形體假定為一個錐體。對于動物，就用百夾捕獲率來表達。

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植物總體積70.842.292.649.2植物總重量965.051494.160965.0511481.602相對密度1773.3185506.2651773.3189947.8991.83811.1431.8386.714

參賽隊號#4723植物總體積70.842.292.649.2植物總重量965.051494.160965.0511481.602相對密度1773.3185506.2651773.3189947.8991.83811.1431.8386.714

定義與符號說明

H——高度；S——覆蓋面積；M——密植率；G—生物量；V—植物體積，對于草本植物，V1=0.1HSM,對于灌木植物，V2=0.33HSM；P--相對密度,P=MG/V

模型的建立與求解

對于草類植物，厚度按高度之十分之一，區(qū)域內(nèi)其總體積V1=0.1HSM；對于灌木，用錐體來模擬，區(qū)域內(nèi)其總體積為V2=0.33HSM；區(qū)域內(nèi)植物總體積V0=V1+V2。

針對給出的整理數(shù)據(jù)，參照上述說明，利用Excel強大的計算功能很方便地計算出植物體積總量、植物總重量、植物相對密度，還可以計算出三種草原鼠的總和。

數(shù)據(jù)處理中發(fā)現(xiàn)有些數(shù)據(jù)采集可能有誤，比如有0值，我們做了不采信處理，整條數(shù)據(jù)報廢，同時在同一條件下，4套數(shù)據(jù)做了同步處理。最后同一采信的數(shù)據(jù)就是6套，也就是6*4=24組。特此說明。

具體計算結果見附表1.《計算結果表》

利用我們的計算模式得出的結論如下表。過牧地區(qū)生態(tài)統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算結果鼠總量7月匯總10月匯總輪牧地區(qū)生態(tài)統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算結果7月匯總10月匯總

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兩個地區(qū)，很明顯7月份的生態(tài)具有驚人的相似性，在10月份過牧地區(qū)植物的總重量增加了2.1倍，體積卻下降了0.95倍，更直觀地就是相對密度從1.838上升到11.143。說明十月份雖然植物枝干部位有所增長，但是葉子部分卻更少。這反映了當?shù)厥巢輨游锘顒舆^于旺盛，比如牧羊情況超出了生態(tài)承受能力。

對于輪牧地區(qū)，植物的總重量增加了4.6倍，體積增加了0.5倍，更直觀地就是相對密度從1.838上升到6.714。說明輪牧地區(qū)的生態(tài)保持情況比過牧地區(qū)要好一些。但是就相對密度上升很大說明生態(tài)保護仍然有很大漏洞。

從兩個地區(qū)鼠類存在減少看，當?shù)厥箢愄鞌硲摬簧?，也就是自然生態(tài)有其和諧之處。生態(tài)也在慢慢恢復中。

模型評價與推廣

老實說，剛剛拿到這套數(shù)據(jù)，我們也不知道從何下手，幾個人分頭收集資料，漸漸地對生態(tài)問題有了一點點概念。如何計算一顆樹或一顆草的體積，需要一定的經(jīng)驗做推手，由于一點概念也沒有就主管地設定了草的厚度是其高度的十分之一，樹叢的體積用錐型體來替代。通過幾組數(shù)據(jù)的計算，我們覺得確實反映了一些情況，心里有很大的寬慰。如果這種模型能夠在生態(tài)環(huán)境評價與保護中得到承認，我們小組成員將終生難忘。

定義植物相對密度，就是植物的重量與其體積之比，雖然這個概念和純粹物理上的密度概念不可相提并論，但是它確實表達出了一個嶄新概念，就是看似不應該變得數(shù)據(jù)實際卻變化了，說明了生態(tài)受到外力破壞的實際情況。

根據(jù)我們計算的結果，愿意向有關部門反映：過牧地區(qū)和輪牧地區(qū)生態(tài)環(huán)境應受到重視，植物的生長于動物的啃食不像匹配。保護僅有的一些沙漠植被比保護同一地區(qū)的動物更為迫切。政府和當?shù)夭块T應鼓勵農(nóng)民綠化沙漠干旱地區(qū)，帶到綠草如茵時候再開發(fā)牛羊騾馬畜牧業(yè)發(fā)展。遏制如沙塵暴、霧霾之類的現(xiàn)象需要全人類共同的努力！

參考文獻

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，過牧計算結果表嚙齒動物優(yōu)勢種百夾捕獲率霸王高2.7562.3333.6677.3335.0834.58325.7562.7002.0002.8002.0001.6672.58349.270嚙齒動物優(yōu)勢種百夾捕獲率霸王高2.7562.3333.6677.3335.0834.58325.7561.9002.8673.9585.5334.5947.50026.352三趾跳蓋0.5000.5001.5003.0003.0005.00013.5001.0001.0000.5000.5002.0003.000230.833三趾跳蓋0.5000.5001.5003.0003.0005.00013.5001.0005.0000.7002.5008.00010.00027.200子午沙密20.0004.00012.0007.00053.00044.000140.000180.00075.000301.00028.00066.00048.00091.209子午沙密20.0004.00012.0007.00053.00044.000140.00011.000135.00013.00032.000142.00028.000361.000小毛足生物量0.0900.0203.8609.64015.98014.12043.7108.2807.0007.2003.6704.72018.4002.777小毛足生物量0.0900.0203.8609.64015.98014.12043.7105.5907.9802.91028.13041.23062.510148.350高27.66723.50037.27834.75033.58348.500205.27836.66751.33319.88923.11156.83343.00069.460高27.66723.50037.27834.75033.58348.500205.27824.16725.00019.83324.88926.66747.333167.889蓋44.92423.7425.69410.15911.8466.283102.6488.78215.2662.4508.77411.54344.39415.400蓋44.92423.7425.69410.15911.8466.283102.64810.54319.4294.0676.93527.20411.94780.125密0.8750.8750.4380.6880.8750.1253.8750.6250.2500.9640.5000.3130.12516.200密0.8750.8750.4380.6880.8750.1253.8750.5630.9381.2501.5630.4380.4385.188生物量78.56367.15013.25049.75922.77315.900247.39413.82515.9756.3084.1439.32019.89010.600生物量78.56367.15013.25049.7