Это потому, что разреженность обрабатывается на другом уровне абстракции для разреженного изображения и разреженного файла. Если вы храните файл «непосредственно» на диске, файловая система (например, HFS +) обрабатывает сопоставление последовательности байтов, которые составляют файл, в последовательность байтов на диске. Разреженный файл - это файл с пробелами в последовательности байтов, и файловая система, поддерживающая это, пропустит пропущенные байты, когда отобразит файл на диск.
Когда вы используете образ диска, сопоставление становится немного более сложным: у вас есть байты в файле, сопоставляемые (внутренней файловой системой) с байтами на (виртуальном) диске. Затем они отображаются (установщиком образа) в байты образа диска (файла), которые затем (внешней файловой системой) отображаются в байты на реальном диске. Средство монтирования изображений обрабатывает разреженные отображения (и AIUI только между / за файлами, а не внутри них), но это не означает, что другие слои (файловые системы) могут. Что касается внешней файловой системы, файл изображения представляет собой (не разреженную) последовательность байтов.
Кстати, программа монтирования изображений также может добавлять другие функции, с которыми не справляется одна файловая система. Например, образы дисков Mac практически всегда поддерживают сжатие, но встроенная поддержка сжатия не была добавлена в HFS + до OS X v10.6.