第八届“认证杯”数学-中国数学建模网络挑战赛-C题解答

1、第八届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛承诺书我们仔细阅读了第八届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛的竞赛规则。我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们接受相应处理结果。我们允许数学中国网站（）公布论文，以供网友之间学习交流，数学中国网站以非

2、商业目的的论文交流不需要提前取得我们的同意。 TOC o 1-5 h z 我 们的参赛队号为：4723参赛队员（签名 ） ：队员1：队员2：队员3：参赛队教练员（签名 ）：参赛队伍组别（例如本科组）：本科组第八届“认证杯”数学中国数学建模网络挑战赛编号专用页参赛队伍的参赛队号：（请各个参赛队提前填写好）：4723竞赛统一编号（由竞赛组委会送至评委团前编号）：竞赛评阅编号（由竞赛评委团评阅前进行编号）：2015年第八届“认证杯”数学中国 数学建模网络挑战赛第一阶段论文题目：荒漠区动植物关系的研究关键词：荒漠区、啮齿动物、植物体积、关系摘要环境与发展是当今世界所普遍关注的重大问题，随着全球与区域经

3、济的迅猛发展，人类也正以前所未有的规模和强度影响着环境、改变着环境，使全球的生命支持系统受 到了严重创伤，出现了全球变暖、生物多样性消失、环境污染等全球性的环境问题，并已经严重影响到了全球人类社会的发展。在探讨环境与发展问题的过程中，人们越来越认识到了现代社会发展过程中自然一一社会一一经济复合生态系统的复杂性，以及生态学理论在解决这些问题中的重要性。干旱区是全球生态系统中的重要类型之一 ，也是目前全球开发较晚的区域之一，积 极开展干旱区的生态学理论与实践研究，对于干旱区当前面临的重大环境问题的解决 ， 以及未来防患于未然的科学决策均具有极其重要的现实意义。积极开展和深化干旱区的生态学研究，对于

4、该区域的经济发展与生态环境保护具有深远的理论意义与实践价值。生态研究与资源利用是分不开的，荒漠区是我国典型的温带荒漠和干旱脆弱生态系统 ， 生态环境条件十分严酷，动物的可利用资源在数量和质量上与湿润区、半干旱区存在差 异，啮齿动物的分布具有明显的区域性特征。由于近年来人为干扰不断加重，使得该地区的荒漠化日益严重。依赖于植物生存的动物种群和群落格局随之受到了明显影响。啮齿动物群落是荒漠生态系统食物链上必不可少的消费者，对荒漠的利用与保护有 至关重要作用。许多物种群体与人的干扰具有密切关系 ，干扰的一个突出作用是导致生 态系统中各类资源的改变和生态系统结构的重组 ，导致异质性环境的形成。有关不同干

5、 扰方式下，栖息地破碎化过程中研究群落的变化特征是当前景观生态学和群落生态学研 究的前沿。本科研小组根据采集到的数据，建立了植物模拟体积计算的数学模型，分析荒漠区 两个区块植物地上生物量、啮齿动物生物量的变化趋势，并揭示了植物生物量与啮齿动 物生物量之间的变化关系。通过进行啮齿动物群落稳定性的研究，揭示干扰对于啮齿动物群落的影响机制，小 组提出了研究后的统一的观点和主张，即干旱区植物需要着力保护而动物尚能适应环 境。参赛队号：4723所选题目：c 题参赛密他（由组委会填写）AbstractEnvironment and development are major issues of commo

6、n concern in todays world, with the rapid development of the global and regional economy, humans are at an unprecedented scale and intensity affect the environment, changing the environment in which the global life-support system has been severely trauma the emergence of global warming, loss of biod

7、iversity, pollution and other global environmental issues, and has seriously affected the development of the global human society. Explore the environment and development issues in the process, it is increasingly recognized that the natural process of development of modern society - society - the co

8、mplexity of the economic complex of ecosystems and the importance of ecological theory in solving these problems.Arid region is one of the important types of global ecosystems, is currently one of the regions of the world to develop later, and actively carry out the theory and practice of ecology in

9、 arid areas, for the major environmental issues facing arid areas to solve, and the future scientific decision-making preventive measures are of great practical significance. Actively develop and deepen the study of ecology in arid areas, for economic development and ecological protection of the reg

10、ion has profound theoretical and practical value.Ecological research and resource utilization are inseparable,desert region isa typical temperate desert and arid fragile ecosystems, ecological conditions are very harsh, animal resources available in quantity and quality and humid areas, there is a d

11、ifference semiarid area rodent distribution has obvious regional characteristics. Due to human interference has been increasing in recent years, making desertification in the region is getting worse. Patterns of animal populations and communities dependent on the survival of plants followed by a sig

12、nificant effect.On a desert rodent communities is essential ecosystem food chain consumers to use and has a crucial role in the protection of the desert. Populations of many species closely related to human disturbance, a prominent role is to lead to disturbances and changes in ecosystem structure r

13、eorganization of the various resources of the ecosystem, resulting in the formation of heterogeneous environments.Concerned under different disturbances.The research team based on the data collected, a mathematical model to calculate the volume of plant simulation, analysis desert area two blocks ab

14、oveground biomass trends rodent biomass, and reveals the plant biomass and biomass rodents the relationship between the change.Research community stability by rodents, rodent community for revealing interference influence mechanism, the group presented a unified view after research and ideas that fo

15、cus on the protection of arid zone plants need to adapt to the environment and the animals are still capable.问题的提出人类社会进入了二十一世纪，既是社会爆炸式发展的世纪，也是环境极尽脆弱敏感的世纪，环境倒塌将带来无限灾难。环境与发展是当今世界所普遍关注的重大问题, 随着全球与区域经济的迅猛发展, 人类也正以前所未有的规模和强度影响着环境、改变着环境 , 使全球的生命支持系统受到了严重创伤, 出现了全球变暖、生物多样性消失、环境污染等全球性的环境问题, 并已经严重影响到了全球人类社会的发

16、展。在探讨环境与发展问题的过程中, 人们越来越认识到了现代社会发展过程中自然社会经济复合生态系统的复杂性, 以及生态学理论在解决这些问题中的重要性。干旱区是全球生态系统中的重要类型之一, 也是目前全球开发较晚的区域之一,积极开展干旱区的生态学理论与实践研究, 对于干旱区当前面临的重大环境问题的解决 , 以及未来防患于未然的科学决策均具有极其重要的现实意义。积极开展和深化干旱区的生态学研究, 对于该区域的经济发展与生态环境保护具有深远的理论意义与实践价值。 生态研究与资源利用是分不开的, 荒漠区是我国典型的温带荒漠和干旱脆弱生态系统 , 生态环境条件十分严酷, 动物的可利用资源在数量和质量上与湿

17、润区、半干旱区存在差异 , 啮齿动物的分布具有明显的区域性特征。由于近年来人为干扰不断加重, 使得该地区的荒漠化日益严重。依赖于植物生存的动物种群和群落格局随之受到了明显影响。啮齿动物群落是荒漠生态系统食物链上必不可少的消费者, 对荒漠的利用与保护有至关重要作用。许多物种群体与人的干扰具有密切关系, 干扰的一个突出作用是导致生态系统中各类资源的改变和生态系统结构的重组, 导致异质性环境的形成。有关不同干扰方式下, 栖息地破碎化过程中研究群落的变化特征是当前景观生态学和群落生态学研究的前沿。生态研究者就西北某干旱地区的生物群落进行了样本采集，大量数据本身已经说明了当地生态的脆弱和人为过度放牧导致

18、的荒漠化加剧。作为在校大学生，利用自己学习到的数学知识，对采集到的数据进行模式化处理，建立数学模型，分析荒漠区不同干扰下植物地上生物量、啮齿动物生物量的变化趋势,并揭示不同干扰下植物生物量与啮齿动物生物量之间的变化关系。通过进行啮齿动物群落稳定性的研究, 揭示干扰对于啮齿动物群落的影响机制，小组提出了研究后的统一的观点和主张。问题分析生态学研究是最复杂的科学研究之一，属于描述性研究的一种类型。它是在群体的 水平上研究某几种因素之间的关系，以群体为观察和分析的单位。例如，通过描述不同 人群中某因素的暴露状况与疾病的频率，分析该暴露因素与疾病之间的关系。疾病测量 的指标可以是发病率、死亡率等；暴露

19、也可以用一定的指标来测量，例如各个地区人群 的烟草消耗量可以从烟草局等有关部门获得。生态比较研究是生态学研究中应用较多的一种方法。生态比较研究中最为简单的方法是观察不同群体或地区某种疾病的分布，然后根据疾病分布的差异，提出病因假设。 这种研究不需要暴露情况的资料，也不需要复杂的资料分析方法，如描述胃癌在全国各 地区的分布，得到沿海地区的胃癌死亡率较其他地区高，从而提出沿海地区环境中如饮 食结构等可能是胃癌的危险因素之一。 生态比较研究更常用来比较在不同人群中某因素 的平均暴露水平和某疾病频率之间的关系，即比较不同暴露水平的人群中疾病的发病率 或死亡率，了解这些人群中暴露因素的频率或水平，并与疾

20、病的发病率或死亡率作对比 分析，从而为病因探索提供线索.生态比较研究也可应用于评价社会设施、人群干预以 及在政策、法令的实施等方面的效果。生态趋势研究是连续观察不同人群中某因素平均暴露水平的改变和（或）某种疾病的发病率、死亡率变化的关系，了解其变动趋势；通过比较暴露水平变化前后疾病频率 的变化情况，来判断某因素与某疾病的联系。生态环境破碎化常被定义为人为因素或环境变化，导致大块连续分布的自然生态环 境被基质隔离成一些面积较小的斑块，与原生境不同的变化过程。早期生境破碎化被认 为主要表现在3个方面：原始生境面积减少、生境斑块大小降低及生境斑块之间隔离度 增加。近年来，更多生态学家倾向于将生境丧失

21、与生境空间格局的改变分开，包括生境 丧失与破碎化两个相对独立的生态过程。前者指生境整体面积的减少和部分生境的丧 失，后者是指大块连续的生境被分割成多块相对不连续的小斑块生境，而生境整体面积 没有明显减少。生境破碎化不仅是在数量或形态上的变化而且更是在生态功能上的变 化，破碎化有两方面的表现。形态上的破碎化。一方面，随着人类活动的增强而导致 景观中破碎生境的增加，其结果是适宜于生物生存的栖息地面积急剧减小，在相当程度 上降低了栖息地保护物种的生态功能；另一方面，随着斑块形状（栖息地）的复杂化（破 碎化），导致斑块边缘效应的增强、自然栖息地核心区面积减少，在极大程度上减弱了 栖息地保护生物多样性的

22、功能。生态功能上的破碎化。指栖息地（斑块）内部生境的 破碎化，主要是由于气候条件、人为活动的影响而造成栖息地内部生态环境质量的下降， 或由于自然环境因子在空间组合上的不匹配而导致生境适宜性的降低或在空间分布上 的破碎化，由于其在形态上没有明显的变化，往往会导致研究人员对它的忽视。生境破 碎化是由人为因素、非人为因素及两者的共同作用造成的。人为因素主要为人类进行的 各种各样的干扰活动，如森林砍伐、农业开垦、道路房屋修建和放牧等活动；非人为因 素主要包括气候变化、自然火灾、火山爆发或地震等，其中人为因素占主导作用。近年 来，随着农业、城市化和交通运输业等方面的迅速发展，加上全球气候变化的影响，导

23、致全世界生境破碎化问题日益普遍和突出， 生境丧失和破碎是生物多样性降低的主要原生境破碎化对动物影响巨大。生境破碎化可导致生态系统严重退化。有研究表明，在热带地区65%的自然生境已消失；温带地区，原始的自然生境已不存在，大面积的水域已被分割。生境破碎化是许多物种濒危和灭绝的重要原因。据统计，现已确定灭绝原因的 64 种哺乳动物和53 种鸟中， 由于生境丧失和破碎引起19 种哺乳动物和20 种鸟灭绝，分别占30%和 38%。因生境丧失和破碎化而受到灭绝威胁的物种比例则更高，在哺乳动物和鸟中约占48%和 49%，在两栖动物中高达64%。生境破碎化过程中产生大量小面积斑块，这些斑块之间由不同程度的不适

24、宜带相隔离，形成隔离效应，隔离或限制个体正常迁移和建群。栖息地面积减少和分离，使种群个体滞留在面积小、隔离度大的斑块内，种群的规模变小，各种随机因素对种群的影响随之增大，近亲繁殖和遗传漂变潜在的可能性增加，降低了种群的遗传多样性，从而引起遗传上的不稳定，影响种群的生存能力。生境破碎化导致斑块边缘变长，引起斑块边缘的非生物环境和生物环境的剧烈变化，从而导致边缘效应。这个变化有利于边缘种的生存，因为栖息地片断化对它们来说反而扩大了其栖息地范围，从而对种群增长有利。然而，栖息地斑块的边缘对于内部种来说，不是适宜的栖息地，这进一步减少了其适宜生境的面积，从而导致大量的外部物种入侵。生境破碎化影响物种丰

25、富度、种间关系、群落结构及生态系统过程，导致生态系统退化。因此，生境破碎化研究对解释生物多样性变化和保护。保护生物多样性具有重要意义。体现在：生境破碎化对动物种群遗传多样性的影响。遗传多样性指所有遗传信息的总和，包含在生物个体的基因内。遗传多样性是生物多样性的基础，遗传多样性代表着物种适应环境变异的能力。就个体而言，遗传多样性被认为与大多数物种适合度呈正相关，当某一物种的遗传多样性消失后就再不可能恢复，而当遗传多样性降至某一阈值后，近交衰退导致物种“涡旋”式灭绝，则难以避免。生境破碎化产生的面积效应和隔离效应影响动物种群个体迁移和建群，同时由于适宜的生境斑块面积不断减少，种群的规模变小，种群的

26、基因交流受到了限制，近亲繁殖增加，种群遗传多样性下降，影响到物种的存活和进化潜力。在研究23 种动植物的遗传多样性时，发现有22 个物种的遗传多样性水平与种群数量成正相关。遗传变异与生境面积、结构、多样性等特征密切相关，各种因素引起的生境破碎化产生了相对孤立的生境斑块，不同程度上中断了种群间的基因流，增加了孤立种群的遗传漂变效应，使种群遗传结构趋于简化。种群遗传结构在进化上具有显著意义，是生物多样性保护的基本单元。生境破碎化对种群遗传结构的影响主要体现在：在动物小种群中，由于个体数目少，遗传漂变的作用比较突出；动物种群近交几率增大；种间隔离增大，阻碍种群间的基因交流。这 3 种遗传后果对动物种

27、群的遗传多样性、适合度和种群分化均产生一定的影响，导致种群发生退化。生境破碎化对动物物种多样性的影响。物种多样性是指地球上所有生物物种及其各种变化的总体。物种多样性是生物多样性研究的基本层次，每个物种对生存空间的要求各不相同。生境破碎化导致生物生境的破碎化，致使生物生存空间割裂和缩小。人为干扰导致自然生境的丢失是物种多样性保护的主要威胁之一。生境破碎化昀直接的后果就是导致原有栖息地面积减少，在小面积生境斑块中物种生存的可能性将越来越小，西班牙伊比利亚半岛上的猞猁种群占有生境面积小于500km2 时就会灭亡。大面积的生境斑块比小面积的生境斑块包含更多的生境类型，边缘地区的物理环境变化和生物环境变

28、化不易影响到核心区域，这对某些面积敏感物种的生存是至关重要的。而在小面积的生境斑块中，生态系统的动态主要受外部因素的控制，生境内部环境结构的作用较小。这种情况下增加了系统的不稳定性，同时降低了系统的抗干扰能力，从而使斑块内的动物物种更易发生局域灭绝。这种面积效应不但会影响动物物种的多样性和增加原有动物种群的局域灭绝风险，还会对某些动物的分布模式、种群密度、群落结构等产生不同程度的影响。调查巴西热带雨林中的食虫鸟发现，74%的鸟类物种在破碎化的栖息地中发生了局域灭绝，大面积的斑块包含相对多的鸟类物种。生境破碎化减少了半翅目、同翅目、鞘翅目昆虫的物种丰富度和种群多度。生境破碎化对动物种间关系的影响

29、。破碎化使生境中非适宜生境的类型和面积不断增加，增加各斑块的相互作用，生态系统内的物种丰富度、种间关系、群落结构和生态系统过程及结构发生改变，导致了生态系统功能的退化和类型的消失。生境破碎化产生的生境斑块，在物理、化学和生物等方面都发生了改变。由于生境破碎化，斑块的面积减小和隔离使捕食- 猎物关系也发生了相应变化，小生境斑块由于提供的庇护场所较少和边缘面积增加，猎物被捕获的几率增加，动物种群生存受到威胁。生境破碎化产生的边缘效应和面积效应增加鸟类的巢捕食风险，而有些物种却并未因生境破碎而受到负面影响。塘蛙在小池塘较在大池塘能更好地存活，因大池塘中的白斑狗鱼会捕食蛙卵和蝌蚪，而小池塘中没有白斑狗

30、鱼发现由于斑块化干扰了瓢虫的随机搜索和聚集行为，导致蚜虫局部暴发。目前普遍的观点认为，边缘地带对鸟类的生存是不利的，生境斑块化导致的捕食率升高多发生在斑块边缘。在生态交错区，幼鸟可能遭到更多捕食者的捕食，而使幼鸟羽化率低于核心区。生境斑块边缘的高捕食率可能是捕食者对高猎物密度作出的反应，或是捕食者利用边缘作为迁移通道的结果。（2）寄生生境破碎化通过改变斑块中寄主和宿主的数量，使稳定的寄生关系发生改变，一些物种可能因寄生率升高而影响其生存，一些寄主因生境破碎而在斑块中消失是北美很多雀形目的巢寄生者，随着森林覆盖率的下降和破碎化的升高，褐头牛鹂的寄生率升高发现，食豆科植物的昆虫，生境破碎化使其拟寄

31、生物种群数量增加，同时，油菜露尾甲的寄生物显示出明显的边缘效应，在作物边缘地带密度较高。在澳大利亚西部农业破碎化生境中，蓝胸小鹪鹩的巢寄生率与斑块大小呈正相关关系。（3）竞争生境破碎化导致斑块内资源短缺，生态位重叠的物种种间竞争加剧，迫使物种之间生态位分化，或者可能使某些竞争力弱的物种灭绝，但也有些物种由于竞争者的消失而数量上升。在资源利用中，不同种生物之间一般没有直接的竞争，只是在资源匮乏时，一种对其他种会因为利用率的不同而产生存活、生殖和生长的间接影响。一般来说，在栖息地未片断化时，栖息地内资源相对丰富，这些物种通过分化生态位而利用不同资源，这时候的竞争不会表现得很强烈。在亚马逊森林破碎化

32、生境中，吼猴因其他猴类的减少而密度升高，在林冠觅食的蜂鸟类群由于无竞争者或捕食者而在斑块内数量上升。破碎化同样改变了蚂蚁物种间的种间竞争关系，在生境斑块中随着一种蚂蚁优势种密度的增加，其他蚂蚁物种竞争者密度会降低。生态研究与资源利用是分不开的, 荒漠区是我国典型的温带荒漠和干旱脆弱生态系统 , 生态环境条件十分严酷, 动物的可利用资源在数量和质量上与湿润区、半干旱区存在差异 , 啮齿动物的分布具有明显的区域性特征。由于近年来人为干扰不断加重, 使得该地区的荒漠化日益严重。依赖于植物生存的动物种群和群落格局随之受到了明显影响。, 对荒漠的利用与保护有至关重要作用。许多物种群体与人的干扰具有密切关

33、系, 干扰的一个突出作用是导致生态系统中各类资源的改变和生态系统结构的重组, 导致异质性环境的形成。有关不同干扰方式下, 栖息地破碎化过程中研究群落的变化特征是当前景观生态学和群落生态学研究的前沿。本课题重点研究了三种典型干旱地区植物：霸王、白刺、猫头刺。霸王是蒺藜科的灌木，高50-100 厘米。枝弯曲，开展，皮淡灰色，木质部黄色，先端具刺尖，坚硬，叶在老枝上簇生，幼枝上对生; 叶柄长 8-25 毫米 ; 小叶 1 对，长匙形，狭矩圆形或条形，长8-24 毫米，宽2-5 毫米，先端圆钝，基部渐狭，肉质，花生于老枝叶腋; 萼片4，倒卵形，绿色，长4-7 毫米 ; 花瓣4，倒卵形或近圆形，淡黄色，

34、长 8-11 毫米 ; 雄蕊8，长于花瓣。蒴果近球形，长18-40 毫米，翅宽5-9 毫米，常3 室，每室有 1 种子。种子肾形，长6-7 毫米，宽约2.5 毫米。花期4-5 月，果期7-8 月。霸王的根系发达，主根粗壮，入土深度达50 一 70 厘米以下。霸王萌芽较早，4 月初芽开始萌动，4 月中旬在叶子刚发出时就开始开花，花期可延续到4 月末、 5 月初， 5月开始结实，6 7 月果实成熟，8 月果实脱落，秋霜后很快落叶，是荒漠地区第一批落叶的灌木。霸王的物候节律与当年降水量的多少关系不大，常与前一年的降水量有关。霸王生长区域的水热条件大致是，年平均降水量 50150毫米，年温10 C。霸

35、王是一种超旱生的灌木，耐旱性强。不耐粘重的淤泥性、或者强烈的盐渍化土壤。霸王的生长与石质、沙砾质、沙质荒漠土壤生境类型有密切的关系。常见于荒漠和草原化荒漠，偶见于荒漠化草原。在荒漠地区，出现在石质残丘坡地、砂砾质丘间平地及固定、半固定沙地上，亦可沿干河床是带状分布。在积沙的洼地和沙漠外围常形成纯群落，在砂砾质戈壁上则与沙冬青、驼绒黎、刺叶柄棘豆、狭叶锦鸡儿等植物组成群落。在草原化荒漠常出现在干燥的碎石丘陵及坡地上，有时也见于湖滨沙地上。骆驼喜食霸王的嫩枝叶及花，冬春也采食枝条。羊对其花一般采食，对幼嫩枝叶少量采食。牛、马不食。以霸王为建群种组成的草场类型的产量有以下报道，在沙生清王荒漠草场上，

36、每亩产鲜草47.5 公斤左右，其中霸王的产量占总产量的5%以上; 在草原化荒漠地区霸王草场上，每亩产鲜草35 公斤左右 ; 在石生霸王草场上，产量较上述两类更低，每亩仅产鲜草20 25 公斤。据对霸王的化学成分分析资料表明，霸王开花结实期含有较高的粗蛋白质。此外，霸王的干枯枝条可做烧柴；并为固沙植物，可阻挡风沙前进 ; 其根亦可入药。白刺为蒺藜科、白刺属匍匐性小灌木，俗称地枣、地椹子、沙樱桃等。叶互生，密生在嫩枝上，45簇生，倒卵状长椭圆形，叶长12cm,先端钝，基部斜楔形，全缘， 表面灰绿色，背面淡绿色，肉质，被细绢毛，无叶柄，托叶早落。花序顶生，蝎尾状聚伞花序，萼绿色，萼片三角形，花瓣黄白

37、色。果实近球形，径 5mmfc右，果实成熟时初 为红色，后为黑色，酸、涩，有甜味，含多种人体需要的微量元素。花期56月，果熟期78月。白刺高12m多分枝，平卧，先端刺针状。叶通常 23片簇生，宽倒 披针形或倒披针形，长18-25mm宽68mm先端钝圆或平截，全缘。聚伞花序生于枝 顶，较稠密，萼片5，绿色，花瓣5，白色，雄蕊10 15，子房3 室。核果卵形或椭圆形，熟时深红色，长812mm直径89mm果核窄卵形，长56mm先端短渐尖。白刺为旱生型阳性植物，不耐庇荫、不耐水湿积涝。自然生长于盐渍化坡境高地和 泥质海岸滩垄光板裸地上，耐盐性能极强。多生长在干燥、多风、盐碱重、土壤贫瘠、 植物稀疏的严

38、酷环境中，往往自成群落，伴生植物较少，在土壤含盐量1.2%以上的地方 偶见有盐地碱蓬、翅碱蓬、桎柳、中华补血草等混生。白刺为具肉质叶的灌木，枝叶十分茂密，可拦阻并积聚风沙和枯枝叶。喜沙埋，埋 后枝节生出不定根，逐渐形成丘状沙堆。堆大小不一，一般以高l 1. 5m左右者为多， 高者可达23m乃至5m左右。枝条高度一般仅2050cnr白刺一般在4月下旬至5月 初萌发，5月份始花。此时枝、叶还在继续生长，7月中核果成熟时，当年营养枝迅速 增长，叶也渐增，雨季来临时，由不定根处再发生新枝条，到8月底生长稳定，核果脱落，生物量也最高。910月逐渐枯萎，开始落叶，生物量渐减。白刺根系非常发达， 既有深入土

39、壤的轴根，又有向水平方向发展的细长侧根。据观测，枝条高45cm的白刺,主根就深达13. 8m,侧根长6. 8m根幅相当于地上部分冠幅的14倍。白刺的繁殖，在 自然条件下可有两种方式：核果成熟并脱落后，借风力滚动传播（或鸟类啄食、携带传播），行种子繁殖，沙埋后生出不定根，形成新枝条，脱离母体，行无性繁殖。它的花 小而多，生于小枝先端，雄蕊1015枚，花粉量大，有利传粉。花粉粒长球形或近橄 榄形，大小为48. 9X 29. 6um花冠白色，既有调节花内温度，保障花粉发育和受精过 程进行，又有利于招引昆虫传粉.它的核果多汁、味甜，对招引鸟类或其他动物传播种 子有一定作用。种子表面有一层骨质的内果皮保

40、护，形成坚硬的果核，对适应严酷的荒 漠环境有一定意义。同时，它也耐贮藏，待条件适宜时再萌发。白刺不同植株结实率差 异甚大，有的植株几乎不结果实，而产量高的植株，可结果达5kg,其中有种子1kg,种子千粒重28.6125.5g注。白刺属多浆旱生植物，具有很强的耐旱特性，与中生植物相比，无论在水分生理指 标上，还是在形态结构上，都有显著的差别。白刺对大气干旱和高温虽有很强的耐性， 但它仍需地下潜水补给水分，用庞大根系吸取土壤水分，故也有人称是“潜水旱生”植 物。白刺的分布限于荒漠草原及荒漠，生于沙漠边缘、湖盆低地，河流阶地的微盐渍化 沙地和堆积风积沙的龟裂土上。还进入干草原区。其生存的土壤包括半固

41、定风沙土，草 甸型沙土，结皮盐土以及山前的棕钙土等，土壤含盐量0. 119 -0. 228%白刺是荒漠,半荒漠草地植被的重要建群种之一，白刺群落常在沙漠中湖盆外围成环状分布，且同更 低处的盐生草甸，盐爪爪群落以及其他盐生植物群落有规则地排成同心圆式的生态系列 的格局。白刺是一种典型的荒漠植物。它葡散的身躯，多而又密的分枝，护住一个个小沙 丘、小荒坡。它不怕沙埋土掩，枝条在被沙埋土掩之后，极容易向下生出不定根，向上 萌生不定芽，枝端也继续向上生长。这样沙积多高，它就爬高多少。它的枝条白白的， 长着一簇一簇肉嘟嘟鲜嫩可爱的小叶片。这些鲜嫩的叶片营养丰富，本是牛、羊、骆驼 喜食的很好的饲料，但无奈白

42、刺它只肯一点一点地施舍给它们，因为小枝顶端几乎无一 例外地都硬化成的枝刺不答应。白刺不炫耀它的的花朵，它的花小，5个白色的小花瓣 许多小花组成蜗尾状聚伞花序，看上去密密的一小片。白刺结的果肉质多汁，里面含一 粒种子，可称为浆果状核果，熟时暗红色，汁液丰富。白刺果实酸甜可食，可治肺病和 胃病，也能用以酿酒和制醋，果核还可榨油。骆驼基本终年采食，尤以夏，秋季乐食其嫩枝，冬春采食较差，羊也可采食其嫩枝 叶，马和牛一般不吃。它的果实为驼羊所喜食，鲜果或干果均为猪所喜食。寄生于白刺 根上的锁阳，晒干磨粉也可做牲畜的补饲饲料。白刺草地是我国荒漠区最重要的草地类型之一，对该区畜牧业的饲料平衡有重要作 用。它

43、的产草量视土壤水分条件和沙子流动程度，变化较大。据测定，就白刺沙堆每平 方米的生鲜嫩枝叶产量言，低者 473g,高者1225g,就白刺草地的风干嫩枝叶产量言， 每公顷低者为51kg（半固定沙地），高者达1548kg（盐化草甸沙地），一般言之，每公顷 产量在450kg左右。就化学成分言，它富含碳水化合物和灰分，蛋白质也较丰富，而在 矿物质中，钙和磷均较少，尤以磷的含量最低。蛋白质的品质从所含9种必需氨基酸总量看，品质还是较好的。猫头刺是矮小丛生垫状半灌木。高约 1020厘米，分枝多而密。叶轴宿存，呈硬 刺状，密生平伏柔毛；托叶膜质，下部与叶柄连合；双数羽状复叶，小叶46片，条形，长515毫米，宽

44、12毫米，先端渐尖，具刺尖，基部楔形，两面被银白色平伏 柔毛，边缘常内卷。总状花序腋生，有花 13朵，蓝紫色、红紫色以至白色；花萼筒 状；花冠蝶形，旗瓣倒卵形，翼瓣短于旗瓣，龙骨瓣先端具喙。荚果长圆形，革质，长 11.5厘米，外被平伏柔毛，背缝线深陷，隔膜发达。分布于中国河北、内蒙古、陕西、 甘肃、宁夏、青海、新疆等地；西伯利亚、蒙古也有。猫头刺是荒漠草原带的标志植物之一。生于砂砾质淡灰钙土、淡栗钙土、棕钙土地 区及漠钙土区的边缘地区。见于干旱的丘陵和河谷阶地，也大量生长在山麓石质、砾石 坡地和高原、河谷冲积平原的薄层覆沙地。在内蒙古乌兰察布盟北部、宁夏中北部，与 戈壁针茅、沙生针茅、石生针茅

45、、短花针茅、冷蒿等组成荒漠草原；在贺兰山西麓洪积 扇及山前倾斜平原淡灰钙土上，与红沙、无芒隐子草或短脚锦鸡儿、驼绒藜等组成草原 化荒漠；向北部，可推进到荒漠带的边缘，例如在伊克昭盟西部、乌兰察布盟北部剥蚀 低山砂砾质、碎石质坡地，与红沙及蓍状亚菊、冷蒿或刺旋花、半日花、松叶猪毛菜及 小针茅、无芒隐子草组成草原化荒漠，在鄂尔多斯、阿拉善高平原南部，与霸王、沙冬 青、绵刺、四合木、膜果麻黄及蓍状亚菊、小针茅组成荒漠草原。在半荒漠地带的固定、 半固定沙丘及沙地，常与柠条、黑沙蒿、梭梭、白刺、霸王、泡泡刺等组成沙质荒漠草 场。猫头刺还可向东、向南侵入干草原带，作为小针茅草原的伴生成分或沙化、荒漠化 演

46、替过程的一个类型，占据某些边缘地段。性喜干旱和砂砾质基质，不耐水淹和盐渍化； 遇大旱，成片死亡或生长不良。猫头刺早春 4月返青，5月中下旬开花，67月结果。 春季开花时，使荒漠草原在半月内呈现一片蓝紫色瑰丽的特殊季相。早春山羊与绵羊可以会采食一些花、叶；冬春季节和草缺年份，驴、马和山羊采食 其茎基部。夏、秋季节骆驼乐食，其他家畜多不采食。在荒漠草原地区也是一种固沙植 物，在浮沙地上可防止土壤风蚀。枯死的植株可作为烧柴。植物全株多刺，花、叶短小, 又藏于刺丛中，大大影响其饲用价值，为劣等饲用植物。在猫头刺占优势的半荒漠地区， 最好用饲用价值较高的旱生、强旱生草本或小灌木、小半灌木逐步地代替这种草

47、，使草 场向有利方向更新。清除后的猫头刺可通过晒干、粉碎，用其草粉饲喂家畜，或直接用 作薪柴和绿肥。这种试验应控制在一定面积上，带状间隔进行，防止大片除掉后造成土 壤严重侵蚀。本课题重点研究三种典型干旱地区植物（霸王、白刺、猫头刺）的同时研究了区域 内三种鼠类动物：三趾跳鼠、子午沙鼠、小毛足鼠。三趾跳鼠，俗名“跳兔”，系鼠科动物。它以“跳”著称。走路的样子一跳一跳 的，跑起来更是跳，悬起来能跳一丈高。三趾跳鼠前腿短，约 5公分；后腿长，约20 公分，站立起来约有半尺高。它的食物来源主要是糜谷杂粮等，夏季渴时饮用露水。它 肚皮清一色的白毛，上身灰色，尾巴长，尾尖纤细、黑白相间。过去读私塾的先生们

48、都 用跳鼠的尾巴尖做毛笔，写出的字不亚于“狼毫”。分布于甘肃省内分布于张掖、高台、 酒泉、嘉峪关、金塔、玉门、安西、敦煌、肃北、阿克塞等地；中国见于青海柴达木盆 地、山西、陕西、河北北部、内蒙古、宁夏、新疆、吉林、辽宁西部；国外分布于蒙古、 苏联中亚和哈萨克斯坦以及伊郎北部。体长略大于11厘米。头圆吻钝。眼大。耳壳发达，耳前方有一排白色硬毛，成栅状但贴头前折不达眼前缘。尾长，其长约为体长的1/3。 前肢短小，具五趾，二、四趾爪发达，爪细长而锐利。后肢约为前肢的三倍，具三趾， 各趾下被有梳状硬毛。门齿前面橙黄色，中央有纵沟。背毛及后肢外方深沙黄色微沾黑 色，毛基部灰色，中段深沙黄色，毛尖黑色；少

49、数毛深沙黄色的一段为黑色所代替；体 侧浅沙黄色，毛基白色；腹面、前肢、后肢内侧均为白色；白毛区绕过臀部向后一直延 伸到尾基部；耳壳外方棕黄色，内面为稀疏白毛；耳后有一白斑，颊部至眼上方色浅， 毛基白色；鼻上方小部分被以短而硬的纯沙黄色毛；尾上下两色，背方为纯沙黄色，腹 方白色，尾末端有黑褐色和白色毛相间而成的毛束，但其黑褐色环在腹方为白毛隔断。 头骨宽而短；额骨在肋骨后缘部分最窄；颤弓虽细，但向上分支很宽；眶下孔大，呈卵 圆形；鼻骨与额骨相接处有凹陷，但较羽尾跳鼠的凹陷浅；顶间骨大，听泡中等，两听 泡前端距离宽。乳突部不膨大。门齿孔后缘一般不超过前臼齿。腭孔两对，较小。三趾跳鼠多在地势高而干燥

50、、地表植被稀疏、长有沙生植物的沙质土壤中栖居。喜 欢在沙蒿、桎柳、锦鸡儿等灌木丛间活动。洞穴比较简单，多筑于植被稀疏的沙质土壤、 半固定沙丘过流动沙丘上。一个洞有洞口一个，直径约 8-9厘米，向下通窝巢。洞道长 一般为1.2-1.5米，距地面深30-60厘米。在洞道末端扩大的地方为巢室。在繁殖期 窝巢铺垫干草。窝呈圆形，外径13-15厘米，其深约为3厘米。窝巢侧方有向地面 斜 伸的盲道，通到地面下方，遇有险情时，由此破土逃跑。三趾跳鼠每年有两次活动高峰，6月份植物生长繁茂，食物丰盛，它的活动范围大， 频次加强，达到全年活动的第一个高峰。 8月下旬，天气逐渐变凉，大量觅食，积蓄体 内脂肪，以备蛰

51、眠期耗损，活动极为频繁，因而出现第二个活动高峰。昼伏夜出，黄昏 后出洞觅食，白天偶尔出洞，有冬眠习性，冬眠期六个月左右。三趾跳鼠以植物种子及 幼嫩根、茎为食，亦食少量昆虫。三趾跳鼠一年繁殖一胎，怀孕期约28天，每胎产仔2-5只。天敌是同羽尾跳鼠。三趾跳鼠在草场盗食沙蒿、柠条等固沙植物种子及其幼苗， 严重损害沙地植被，破坏固沙造林事业。在农区，啃食作物幼苗，掏食瓜类。子午沙鼠外形与长爪沙鼠相似，仅稍肥硕。成体体长 105150mm尾被密毛，末端 有小毛束，其长略小于体长。耳短圆，约为后足长1/2。眼大。后足掌被密毛，仅在前端有一小的裸毛区。体背沙黄或沙黄略带棕色，毛基暗灰色，毛尖为黄棕色，中间鲜

52、黄 色。头部和体则毛色稍浅。腹毛纯白色，有些标本的愎毛毛基稍带浅灰色， 但毛尖纯白。 这是与长爪沙鼠的重要区别之一。尾部背腹面均为沙黄色。尾端毛束，因地区不同其颜 色从黄色至黑褐色。爪白色。头骨比长爪沙鼠稍宽大。飘宽约为颅全长3/5。顶间骨宽大，背面明显隆起，后缘有凸起。听泡发达。门齿孔狭长，后缘达臼齿前端的连线。子 午沙鼠主要栖息于荒漠或半荒漠地区，有时也见于非地带性的沙地和农区。在内蒙古， 子午沙鼠的典型生境为灌木和半灌木丛生的沙丘和沙地。子午沙鼠的洞系可分为越冬 洞、夏季洞和复杂洞。洞口直径 36cm, 13个洞口，有时45个，多开口于灌丛和 草根下，洞道弯曲多分支，总长度 23m深度多

53、为3040cm有的分支在接近地表处 形成盲端，以备应急之用。越冬洞洞道深，窝巢深达2m以下。雌鼠在妊娠和哺乳期间出入洞口之后，常将洞口堵塞。子午沙鼠不冬眠，喜在夜间活动。子午沙鼠是亚洲中部荒漠、荒漠草原动物。广泛栖息于各类干旱环境。它们常聚集 于小片适宜的生存环境。以草本植物、旱生灌木、小灌木的茎叶和果实为主要食物。一 些带刺的灌丛，如狭叶锦鸡儿、沙兰刺头等亦为其所采食。春季曾在其胃中检出鞘翅目 昆虫的残片。在农区盗食各种粮食作物，甚至葡萄干、西瓜、甜瓜、向日葵籽以及树木 幼苗。子午沙鼠很少直接饮水，仅在秋季可见其采食带露水的叶子。笼养条件下，日食 量为1834g/日。夏季的日食量高于秋季。夜

54、间活动，白天极少出洞。在 220时为活 动高峰，清晨46时有一个小高峰。活动距离为 60870m平均264m觅食时趋于远 离洞口，仅在交尾期或哺乳期才限于洞系周围取食。随季节的变化有迁移觅食的习性， 其迁移距离一般不超过1km!秋季储粮时期，植物种子普遍成熟，食物丰富，沙鼠的活 动范围也相对稳定。通常子午沙鼠以1雄1雌方式共栖。洞系多位于沙丘边缘或灌丛下， 很少建于平地。有24个洞口，少数为单一洞口。洞道多分支和.盲道、暗窗。仓库、 窝巢、粪洞均与洞道相连。窝巢位于最深处的干沙层，距地面4075cm,垫有草根、软草、兽皮等物。夏季的白天，沙鼠常将洞口堵住。临时洞结构简单，洞道长仅lm左右，无窝

55、巢。子午沙鼠从春季到秋季约增长10倍，其死亡率为90%fc右，自然界中活到一年 的不到1%分布于内蒙古、河北、山西、陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆等省、区。春 季交尾，在5、6月份为产仔盛期，每胎产310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现。食物充足的年份，在 9月又有部分雌鼠可产1胎。新 疆木垒县在牧草丰盛的年份曾发现 9月的孕鼠占雌鼠总数80%可见食物对沙鼠的繁殖 影响甚大。幼鼠出生一个月后开始独立生活。子午沙鼠的年数量变动幅度较小。各年度的同一季节密度水平大致一致。但季节间 数量差异较大。秋季数量约为春季的 510倍。秋季种群中幼鼠约占80%荒漠绿洲、 低湿沙地

56、及荒漠灌丛中的数量高于砾土荒漠。而这类环境又多被开垦用作农业生产基 地，因而这些地区农田害鼠颇为严重。小毛足鼠体型很小，体重一般在13-18克。小体型动物由于具体表面积与体积之比 值较大，根据物理学原理，热量散失速率快，因此动物维持恒定体温的能量代价也就较 高，当面临低温胁迫时代价就更大了。小毛足鼠在野外主要以植物的种子为食， 有颊囊， 很胆小，怕惊吓，是沙地生态系统的重要成员。小毛足鼠的模样非常招人喜欢，它尾巴 很短，只有一粒米大小，背部的毛色是沙黄色的，腹部是纯白的，嘴部和眉毛也是白色的。为适应沙地的环境，小毛足鼠的趾部长有细细的绒毛，用以增加与地表的接触面积， 从而更方便地在沙地上行走。

57、这就是它被称为“毛足鼠”的原因。小毛足鼠体形玲珑， 成体体重仅有15克，称之为小毛足鼠可谓名符其实。小毛足鼠通常在每年的4月份开始繁殖，10月份结束。小毛足鼠的每胎产仔 3至10个，平均为6只左右。初生仔鼠全 身裸露，无被毛，通体肉红色，眼无视觉功能，有短距离的爬行能力，能发出短促的“吱 -吱”的叫声。小毛足鼠的亲子两代表现出很强的亲和力，当幼鼠断奶并能独立取食之 后，母鼠常会带领所有的幼鼠一块出窝搜寻食物，现场传授生存技能。因此，在沙地设 置陷阱捕鼠的时候，通常在不到 20平方米的范围内，能够同时捕到一只母鼠和五、六 只体形大小相当的仔鼠。小毛足鼠主要取食植物种子和昆虫。由于小毛足鼠行动迟缓

58、，捕获虫子的能力有限，因此在其食物组成中，虫类食物所占的比例大约在10%-20噫间, 其余为各类植物种子。在近乎光秃秃的沙丘上，很少有植被生长，为搜集足够的食物， 小毛足鼠通常需要搜寻较多的地盘。小毛足鼠具有一对叫做“颊囊”的食物存储器官， 在脸颊的下后方位置上。颊囊的作用是将采集到的事物临时贮存起来，带回窝巢。颊囊 相当于手提包的作用，最多的时候可在颊囊发现一百多颗植物种子，通常利用小毛足鼠 的颊囊内储藏食物种类和组成研究和分析小毛足鼠的食性特点。小毛足鼠在受到惊吓时会吐出一些颊囊中的食物，似乎有点“花钱消灾”的味道，如果对方是同类或者体形稍 大的鼠类，这招或许能管点用，但在捕食性敌害面前，

59、这招显然没有什么用处。小毛足 鼠体态轻盈，具有一定的攀缘技能，能够爬上植株采集植物种子，并主要以植物种子为 食。小毛足鼠的洞口一般在沙丘的中上部位，其中以阳坡居多，阴坡少见。小毛足鼠的洞口呈扁圆，水平方向略长，直径约 2.5-3.0厘米，竖直方向直径约2.2-2.5厘米， 通常分布在植被根丛下。小毛足鼠的洞道相对简单，迂回曲折但很少有分支。小毛足鼠 主要在夜晚活动，在质地疏松的沙丘，小毛足鼠的爬行活动可在地表留下清晰的足迹或 拖痕，足迹或拖痕可以延伸很长的距离，给寂静而荒凉的沙丘上增添了一道美丽的风景 线。小毛足鼠为不冬眠种类，冬季仍外出搜寻植物种子。由于冬天的环境条件和食物条 件恶劣，小毛足

60、鼠在秋季开始贮存食物，存贮仓库与其窝巢相连。光周期的变化和环境 温度的下降可能是诱导小毛足鼠出现储食行为的原因。小毛足鼠由于体型娇小，受到宠物市场的追捧。记住其体型特征是挑选的重要依据， 小毛足鼠体小，长不超过90毫米。尾极短，仅仅露出于毛被之外，尾长不超过14毫米。 具乳头4对，具颊囊。后足长为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条纹，腹毛色纯白，背腹界限清晰，无镶嵌现象； 更毛背部自吻部至尾上方及体侧上部均呈淡驼红色；前后肢外侧上端为淡驼红色，但其 间杂有少量黑色长毛且明显地露出毛被之外；单根背毛基部灰黑色，毛尖为淡驼红色， 但在后头至腰部，淡