【中外地图赏析】第六期 美国贻贝分布玫瑰图(上)

作者:admin时间:2018-01-24 02:47:01

贻贝入侵

有两种外来水生侵略者,斑马贻贝(Dreissena polymorpha)和斑驴贻贝(Dreissena rostriformis bugensis),他们在北国大部分淡水水域中,能对各种原生水生物种产生负面影响,甚至破坏整个生态系统。

斑马贻贝原产于俄罗斯南部河流中,而斑驴贻贝是乌克兰本土的。这两种贻贝现在在美国被认定为入侵物种。从生态学角度来看,这两种贻贝都会干扰本地贻贝的摄食、生长、运动、呼吸和繁殖。从经济方面来看,他们会吸附在管道上影响水力发电机中水的流动,同时影响饮用水和灌溉水的取水建筑结构。研究人员估计,在美国1993-1999年期间,这两种贻贝造成电力行业31亿美元的损失,对工业、商业等其他各行业造成的损失已经超过50亿美元。

美国贻贝分布

自从斑马贻贝在圣克莱尔湖,休伦湖和伊利湖之间首次被发现后,它们迅速蔓延遍布全国30个州。斑驴贻贝已经在16个州被发现。斑马贻贝首次发现是在1988年,次年斑驴贻贝也被发现。斑驴贻贝在西方国家的空间分布变化被发现,然而,这些分布还不够清楚,只是简单的介绍了时间和地点。

下图数据显示了1998年到2013年斑马贻贝和斑驴贻贝的分布。

6-1

美国贻贝分布

斑马贻贝和斑驴贻贝有同样的风险吗?

明白这些入侵物种目前的地理分布、行为和生物学,可以更好地了解它们的传播方式,并有助于限制它们在未来的影响。探索入侵贻贝的位置发现,这两个物种在不同年份的地理分布之间存在差异。这些信息有助于未来的根除计划。

虽然这些贻贝有相同之处并且在过去会被混淆,它们之间确实存在一些差异,这些差异影响着它们是如何蔓延到全国的。根据USGS在2008年的调查显示,这两种贻贝基本上能活3到9年。斑马贻贝可以生活在温暖的水域,然而,斑驴贻贝无法在高于30摄氏度的水中生存。斑马贻贝被发现在温暖而营养丰富的浅水区域,而斑驴贻贝则生活在温度偏低的较冷的、营养稀薄的深水区域。随着时间的推移,斑驴贻贝可能成为一些地区的优势物种,像the Great Lakes。

在南部的密歇根湖,斑驴贻贝比斑马贻贝产卵更早些,而且产卵地更深些。尽管斑驴贻贝比斑马贻贝产卵数更少,但是因为他们居住在深海,随着时间的推移,他们可以建立庞大的群体。成年斑马贻贝在春天开始繁殖,那时河水的温度上升到12摄氏度左右,但人们认为它们只要在水温常年保持温暖的地方就可以繁衍后代。通过16年的数据,我们可以调查出美国各地区内各类型贻贝的数量以及每个月各种类型贻贝数量的变化。同时了解,是不是斑驴贻贝产卵的季节总是比斑马贻贝早?斑马贻贝不断繁殖的地区是否水温全年保持温暖?

报告中每个贻贝的位置都会每月在指定日期进行制图。例如:在这个情况下,每年的变化在静态地图上展现的并不是很明显,但是,动态地图便可以展示出贻贝从圣克莱尔湖传播到加利福尼亚的情况。然而如果没有更能体现细节的制图方法,这些信息仍然很难明确的表达出来。

6-2

贻贝的种类分布(可在ArcGIS Online中查看)

探索时空细节

为了评估所有类型贻贝的分布方式,我们需要将各个类型的贻贝按照地区汇总起来。美国地质调查局水文局将美国划分为21个主要地理区域或行政区,为这项工作提供了合理的边界划分。这些地理区域要么包含主要河流的流域,例如密苏里地区,要么是一系列河流的汇流区,例如流入墨西哥湾的河流。

为了评估贻贝数量在一个季节内的变化,这将与产卵模式相联系,各类型贻贝的总数将会按月汇总。一张“玫瑰图”可以将贻贝的每月汇总信息按区域可视化表达出来。在“玫瑰图”

在“玫瑰图”中每个类别都由一个扇形片段表示,每个扇形区域的面积表现了其对应的数值。实际上,它们是多元比例符号。“玫瑰图”是最好的用于演示的制图方式,和“玫瑰图”相比,精确数字所显示的细微差别很难被看到。

6-3

贻贝的数量时空分布“玫瑰图”

按月和水文单元进行统计的数据显示,贻贝数量在一些月份有明显的上升,但是这些变化在不同的地区会有所不同。数量最多的地区是The Great Lake,所以人们认为这是贻贝被引入这个国家的地方。“玫瑰图”清楚地表面两种贻贝在地域上的差异,在美国西部即加州和科罗拉多地区斑驴贻贝的数量非常多,而斑马贻贝早这些地区基本不存在。

每月在不同地区的变化表面,水温确实影响着贻贝的繁殖和数量。在The Great Lake区域,贻贝数量从二月开始逐渐增加,八月份达到峰值,然后逐渐下降,直到十月。

然而,有趣的是,尽管十一月、一月和二月是贻贝数量最少的时候,十二月中这两种贻贝的数量大增,对于这个现象,还需要进一步研究。总的来说,这两种贻贝在每月的数量增减模式大致相同。在大西洋中部地区也呈现出了明显的八月高峰。这样的夏季高峰在俄亥俄地区和密西西比河上游地区不太明显,同时,在密西西比河下游、田纳西、阿肯色州和密苏里地区都没有出现这种高峰。在科罗拉多州的低洼地区,斑驴贻贝数量在11月达到了高峰,而加州却没有这种现象。

从16年贻贝的空间分析报告中可以对这种现象得到更好的理解,这将有助于告知如何处理贻贝入侵问题,以限制贻贝在未来的影响。通过“玫瑰图”这种方式对各元素空间分析的结果进行可视化,将这两种贻贝的时空分布用一张地图表现出来。这样的制图方式使得信息很容易被读取、理解,同时有助于思考如何将图中的结果转化到你自己的分析中。在这种地图类型中,结果的差异很清楚的显示了出来,如果使用多个地图的话,这种差异可能并不清楚。

原文链接:http://desktop.arcgis.com/en/analytics/case-studies/exploring-the-spatial-and-temporal-patterns-of-invasive-aquatic-species.htm?lg=en

相关课程:ArcGIS Desktop应用教程、ArcGIS 地图设计与高级制图

下期预告:【中外地图赏析】第七期 美国贻贝分布玫瑰图(下)——使用ArcGIS Desktop制图的工作流程

如果您有技术文章想要和大家一起分享,欢迎投稿,投稿邮箱:guyp@lreis.ac.cn

【投稿时,如果是原创文章请标明原创,如果非原创文章请注明出处】


更多培训、技术分享和3S资讯,欢迎关注培训中心订阅号或者服务号

weixin