更新过程在滨海湿地植物群落构建中的作用

滨海湿地是我国重要的生态屏障,具有重要的经济价值和生态价值。由于气候变化以及人类活动的影响,滨海湿地面积锐减,原有的植物群落遭到破坏,进而导致湿地功能退化。本文从群落构建机制的角度分析生物因素与非生物因素在滨海湿地植物更新过程的各个阶段中所起的作用,以期为湿地生态系统保护与恢复提供一定的参考。

盐沼植物群落研究进展:分布、演替及影响因子

盐沼是全球温带及亚热带地区的主要滨海湿地类型之一,在我国分布广泛。盐沼湿地生态系统敏感、脆弱且具有重要的生态系统服务功能。理解盐沼植物群落时空分布动态的一般规律与生态学机制,是开展盐沼生态系统研究的基础与关键。海陆交界的特殊环境特征是影响盐沼湿地植物群落的空间分布及演替过程的主要因素。在海洋潮汐作用下,盐沼湿地中的盐度、水淹强度、氧化还原电位等非生物因子往往呈梯度分布,这也导致了生物群落中种内、种间关系的变化。在非生物及生物因子的共同作用下,盐沼植物群落也往往沿高程梯度呈带状分布。环境变化是盐沼植物群落演替的驱动因素,在海岸线相对较为稳定的盐沼,植物群落的演替多属自发演替,而在靠近的大型河口的一些持续淤涨的盐沼,植物群落演替通常属于异发演替。沿海地区的水产业、流域上游及沿海地区的工程、污染及生物入侵等直接或间接的人类活动已对盐沼湿地植物群落的产生了深刻影响。经过数十年发展,国际上盐沼植物群落学研究的热点领域主要包括盐沼植物群落与其他生物群落的相互关系、植物群落在盐沼生态系统过程中的作用等。在全球变化背景下,盐沼植物群落对气候变化与海平面升高也日益成为盐沼植物群落学相关的热点。

外来植物入侵力主要理论与展望

外来植物入侵是全球性环境问题。我国植物入侵态势严峻,随着全球化的提速,这一威胁将加剧。总结外来种入侵力的主要理论,分析其生态学机制、常见的理解误区,剖析入侵力的主要表现形式和产生的机制,可为进一步明确未来研究方向,提高预测、预警、预防和治理工作效率提供参考。通过总结分析发现:理论间存在部分包含、支持、相悖等逻辑关系,并且生态位在外来种和土著种之间的差异应该只是外来种定殖的一个有利条件。新的认知是,适合度优势才是入侵种竞争排斥土著种的必须条件,因而是入侵植物获得成功的重要原因。适合度优势表现为快速生长等一些有利于竞争、扩散的性状稳定遗传。适合度优势产生于生理、生化、解剖、形态等方面的优势,而这些优势来自选择压力变化后外来种的进化或基因型的保留。这些研究进展说明,外来植物入侵力产生的机制是多样化的。因此,除去发现其他入侵力机制进而丰富完善入侵力理论体系外,利用数据综合分析等手段,总结我国外来植物入侵力组成的主要性状,从而为构建外来植物入侵风险评价体系提供直接依据,指导海关等相关部门的检查检疫工作,是降低我国入侵植物威胁的有效方法之一。

优势种去除对崇明东滩盐沼湿地生态系统的影响

盐沼生态系统环境梯度明显,物种组成较简单,是研究生物多样性与生态系统功能关系的理想对象。本研究以崇明东滩盐沼湿地为研究区域,研究优势种去除对植物群落结构以及底栖动物群落的影响。结果表明:(1)去除处理仅对植物群落分株密度有极显著效应(P<0.01)。去除组和对照组物种组成差异随时间增加而减小,处理效应逐渐减弱。(2)去除组底栖动物密度均低于对照组,但差异不显著。(3)盐沼植物群落特征与底栖动物群落有密切关系,植物密度、冠层高度与底栖动物密度相关性极显著。去除优势种后,植物群落分株密度升高,群落内剩余物种占比有所上升,次优势种对群落的补偿效应具有较大贡献;而底栖动物群落密度下降,其生物量和多样性指数的变化趋势与密度并不一致。上述结果表明生物多样性变化影响了盐沼湿地生态系统植物群落和底栖动物群落结构,进而可能影响物质循环和能量流动过程。

密度对三种莎草科植物克隆生长的影响

以三种莎草科克隆植物藨草(Scirpus triqueter),海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和糙叶苔草(Carex scabrifolia)为研究对象,通过盆栽受控实验,探讨三种初始种植密度处理(1株/盆、4株/盆和16株/盆)对个体表现与种群增长的影响。结果表明,三种植物种群经过一个月左右的适应后均开始加速增长,生长季后期增长率逐渐降低,而海三棱藨草种群甚至出现了一定程度的衰退。生长季中前期藨草在中低密度处理下密度增长率高于高密度和整簇种植处理,而海三棱蔗草、糙叶苔草种群的整体密度增长与初始种植密度成反比。最终收获时,藨草和海三棱蔗草不同处理下的密度、冠层高度、最高高度、地上生物量和地下生物量均没有显著差异,糙叶苔草在低种植密度下的密度最低,中等种植密度下冠层高度最高。薦草、海三棱藨草的单株平均生物量与密度呈显著负相关,而藨草、糙叶苔草的总生物量与密度呈显著正相关,三种莎草科植物的根冠比都没有随密度发生显著变化。三种莎草科植物在高密度下的种内竞争效应均强于中密度。

盐度及种间相互作用对海三棱藨草、互花米草萌发及生长的影响

盐度和种间作用是影响湿地植物群落构建的关键因子。然而,已有研究主要集中于植物成体阶段,我们对生活史早期更新阶段的种间相互作用了解十分有限。崇明东滩国家级自然保护区是位于长江口的重要湿地,外来入侵植物互花米草对优势土著物种海三棱藨草的竞争排斥对当地生态系统造成了严重的负面影响。通过受控实验探讨了盐度及种间作用对海三棱藨草和互花米草种子萌发及生长的影响,以深入了解更新过程在盐沼湿地植物群落构建中的作用。结果表明,在培养皿中盐度对海三棱藨草的萌发有显著抑制作用,互花米草的萌发率受盐度影响不显著但萌发进程被延迟。混种处理对两者的萌发存在一定促进效应,且其作用强度受到盐度的调控。海三棱藨草与互花米草种子在萌发阶段的相互促进并非是通过化感作用实现的,可能是由于萌发过程对盐分的吸收减弱了盐胁迫的影响。盆栽条件下,两物种混种时的萌发及生长表现(高度、地上生物量)较单种时有所下降,但差异不显著。种间竞争受环境胁迫程度及生活史阶段的影响,竞争作用在胁迫较弱的淡水环境及生活史后期更强。盐沼湿地植物群落在形成早期受到盐度等环境因子的影响较大,不同植物对盐胁迫的响应是影响种群建成的主导因素,后期种间竞争的重要性不断增加,最终决定了植物群落的整体格局。

密度、物种比例对盐沼植物种子萌发阶段种内、种间相互作用的影响

种间相互作用是影响湿地植物群落构建的关键因子,其形式、强度和机制可能随着生长发育的过程而发生改变。种子萌发是植物生命周期的关键环节,一定程度上决定了植物种群分布和群落结构。野外种子萌发过程受到邻近同种或异种种子间相互作用的影响,但对于种子萌发过程中种内、种间相互作用强度及其影响因素的了解仍十分有限。该研究通过培养皿萌发实验探讨了种子密度(每皿80粒、每皿160粒)及比例(单种、3:1混种、2:2混种、1:3混种)对互花米草(Spartina alterniflora)、海三棱藨草(Scirpus×mariqueter)、芦苇(Phragmites australis)种子萌发率、平均萌发时间的影响,并采用相对邻株效应(RNE)评估了这3个物种的种内、种间相互作用强度。结果表明,密度对互花米草、海三棱藨草、芦苇种子的萌发率均有一定的促进作用。与互花米草混种时,芦苇种子在占比最低(25%)处理下的平均萌发时间显著长于单种及其他混种比例处理。3种植物种子的竞争能力没有明确的等级关系,存在非传递性竞争,萌发时海三棱藨草相对互花米草具有一定的竞争优势,互花米草相对芦苇具有一定优势,而芦苇的竞争能力则比海三棱藨草强。由于自然环境下的种子间相互作用更为复杂,将室内控制实验结果推广到自然生态系统时存在一定的局限性。