大兴安岭不同演替阶段天然林物种多度格局模拟

为实现大兴安岭地区落叶松天然林的全周期可持续经营,以新林林业局翠岗林场3块100m×100m不同演替阶段(白桦林、落叶松-白桦混交林和落叶松林)的天然林固定调查样地数据为基础,采用统计模型(对数正态模型)、生态位模型(断棍模型、生态位优先占领模型、Zipf模型、Zipf-Mandelbrot模型)和中性模型(群落零和多项式模型、Volkov模型)对不同演替阶段天然林的乔木层、幼苗层和由乔木层划分的不同林层的物种多度格局进行拟合,并用χ~2检验和Kolmogorov-Smirnov检验选择最佳模型。结果表明:(1)在大兴安岭地区不同演替阶段的落叶松天然林群落中,Zipf-Mandelbrot模型的拟合效果均最好。(2)对数正态模型对于稳定的演替阶段白桦林和落叶松林的群落相较于过渡阶段群落落叶松-白桦混交林的物种多度分布的拟合效果更好。(3)在大兴安岭地区落叶松天然林中,生境过滤主导群落构建,随着群落不断演替生境过滤和中性过程减弱。(4)天然林群落乔木层的群落构建过程与乔木层内不同生长阶段林层的构建过程不同,生境过滤过程在落叶松林乔木层中逐渐减弱,而在落叶松林不同生长阶段的林层和更新层中增强。

物种多度格局研究概况

介绍了群落水平多度格局与物种水平多度格局,概述了国内群落多度格局应用研究状况。其中节肢动物群落多度格局研究最为丰富,许多学者利用节肢动物群落物种多度格局对栖境质量进行评价。国内由于多度分布模型的拟合比多样性指数的计算复杂且困难得多,远没有群落多样性研究广泛;国内的物种多度分布研究往往集中在用现有的模型去拟合目标群落的多度分布,缺乏在物种多度分布的研究尺度和抽样方法方面,以及多度分布机制和新模型探索等方面的深入研究。这些内容应该成为今后研究的重点。

沿浦湾红树林大型底栖动物稀有种与常见种对物种多度分布格局及物种多样性的影响

稀有种在群落的物种组成中数量不多但种类丰富,并且极易在人为扰动下的局域群落中丧失。选取沿浦湾红树林大型底栖动物为研究对象,结合地理范围、生境特异性及种群规模等进行稀有种识别,通过模拟稀有种和常见种的丧失,探究稀有种对群落物种多样性和物种多度分布格局的影响。结果表明,大型底栖动物稀有种共有16种,分别为斑肋拟滨螺、多鳃齿吻沙蚕、红带织纹螺等。稀有种的丧失使得Margalef丰富度指数呈极显著下降(P<0.01),而Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数变化并不显著(P>0.05)。同时,稀有种丧失后,物种多度分布最优拟合模型也从泊松对数正态模型向生态位模型转变。初步推断稀有种的丧失将影响群落的物种多度分布格局,此时,大型底栖动物群落构建由中性过程和生态位过程共同调控转变为中性过程调控。

不同海拔高程梯度下鄱阳湖典型草洲植物群落物种-多度分布格局的模型拟合

基于恒湖农场茶叶港草洲4个样带、19个样地(5 m×5 m)沿海拔高程(高高程-湖边、中高程-洲滩中间、低高程-洲滩边缘)调查得到的植被数据,用4种生态位模型拟合研究该区域不同海拔高程段植物种-多度分布格局。结果表明:(1)随着海拔高程下降,群落偶见种不断减少,且平均盖度均较低;常见种数目保持不变,其中优势种灰化薹草(Carex cinerascens Kukenth)平均盖度、平均高度持续升高,在群落中保持较高的优势地位;(2)3个高程段内生态位优先占领模型对群落物种-多度分布格局有较高的拟合优度(P<0.05,AIC值分别为-149.41、-61.11、-25.63),断棍模型、重叠生态位模型、优势优先模型总体上拟合效果较差(P<0.05,但AIC值均较大)。为研究区植物群落生物多样性的保护和构建机制的探索提供了一定参考。

不同利用方式下典型草原植物群落物种多度分布格局

物种多度格局是群落结构的重要反映,它描述了群落内不同物种个体数量的分布情况,能更好的体现出物种关系和作用机制。根据物种的多度格局追溯物种的作用机制过程是揭示群落本质的重要方式。试验以内蒙古典型草原为研究对象,采用生态位重叠模型(ONM)、生态位优先占领模型(NPM)、断棍模型(BSM)、优势优先模型(DPM)和随机分配模型(RAM)共5种生态位模型与群落植物物种进行拟合,按照拟合程度分析放牧、割草两种利用方式下植物群落物种多度分布格局。旨在探究不同利用方式下物种之间的多度关系,利用具有不同生态学意义的数学模型探讨各个利用方式下植物群落的真实分布,以达到运用模型研究群落结构的目的,进而揭示不同利用方式下典型草原群落结构变化,为草地合理利用提供依据。结果表明:刈割区、放牧区和围封区的物种数分别为33种、16种和29种,相较于围封对照区,刈割区的物种数增加了12%,而放牧区的物种数减少了44.8%。群落优势种大针茅、糙隐子草、知母、羊草和黄囊薹草在刈割区、放牧区及对照区的出现频度分别占整个群落物种总频度的88.33%、81.47%和75.6%。放牧、割草利用下最优拟合模型分别为随机分配模型RAM(χ~2=92.99,AIC=168.86,BIC=171.18)和生态位优先占领模型NPM(χ~2=22.29,AIC=246.17,BIC=250.27),而对照所表现的最优拟合模型也为生态位优先占领模型NPM(χ~2=90.51,AIC=321.32,BIC=325.81);生态位优先占领模型NPM对放牧利用下的拟合效果也较好,随机分配模型RAM对于割草和围封两种利用方式的吻合度较差。

内蒙古不同草地类型群落物种多度分布格局分析

以内蒙古三种不同草地类型为研究对象,通过野外植被调查,按照不同功能群将草地植物进行划分,并应用生态位重叠模型(ONM)、生态位优先占领模型(NPM)、断棍模型(BSM)、优势优先模型(DPM)和随机分配模型(RAM)与群落植物物种进行拟合,按照拟合程度分析草甸草原、典型草原和荒漠草原三种不同草地类型植物群落物种多度分布格局。结果表明:断棍模型可以较好地拟合荒漠草原(χ~2=224.18,AIC=277.05,BIC=281.16)和草甸草原(χ~2=186.57,AIC=303.13,BIC=307.53)植物群落植物多度格局,而典型草原的群落植物真实多度与生态位优先占领模型(χ~2=22.29,AIC=246.17,BIC=250.27)吻合度高。在不同草地群落中,生长季降水量的多少对多度格局起关键作用,生长季明显的降水量变化会对草地群落造成影响,但建群种的优势地位不会发生改变。

福建将石自然保护区鸟类物种相对多度模型的拟合研究

应用对数级数分布模型、对数正态分布模型、几何级数分布模型和分割线段模型对福建将石自然保护区鸟类物种相对多度分布格局对比研究结果表明 ,对数级数分布模型、对数正态分布模型能较好地描述将石自然保护区鸟类多样性 ,而几何级数分布模型和分割线段模型则不适于描述该自然保护区鸟类多样性 ;“多度 /频度”图解可较好地反映对数级数分布模型拟合效果 ,丘陵山地鸟类群落物种相对多度不遵从对数级数分布 ,各生境群落百分率相似性指数说明各生境群落百分率相似性较低。

石灰岩山地淡竹林演替序列的群落物种多度分布格局

利用断棍模型（BSM）、生态位优先占领模型（NPM）、优势优先模型（DPM）、随机分配模型（RAM）和生态位重叠模型（ONM）对石灰岩山地淡竹林演替序列3类群落15个样地的种_多度关系进行拟合,并利用卡方（χ^2）和赤池信息量准则（AIC）检验.结果表明：淡竹纯林、竹阔混交林和阔叶林最优物种多度分布格局模型分别为：DPM（χ^2=35.86 AIC=-69.77）、NPM（χ^2=1.60 AIC=-94.68）和NPM（χ^2=0.35 AIC=-364.61）;BSM对混交林和阔叶林的拟合效果较好对淡竹纯林的拟合欠佳;RAM和ONM对3类群落的拟合均不能接受;在淡竹纯林向阔叶林演替过程中物种数逐渐增加多度分布均匀,物种多度分布格局由DPM向NPM转变.由生境过滤作用主导转换成种间竞争作用主导是淡竹林演替序列物种多度格局变化的主要原因.采用多种模型和检验方法综合分析群落演替内、外因素变化将有助于深入理解群落演替的生态过程.

甘南亚高寒草甸稀有种对物种多样性和物种多度分布格局的贡献

稀有种不仅影响群落的物种多度分布格局,同时也是α多样性的重要贡献者。本研究主要通过加性分配和Fortran软件的RAD程序包拟合的方法,研究了甘南亚高寒草甸不同坡向物种多样性及多度分布格局的变化,分析了物种多度分布格局及其α多样性的变化特征,确定了稀有种在物种多度分布格局中的相对贡献。结果表明:(1)在南坡到北坡的变化中,环境因子差异比较明显,其中,土壤全磷、有机碳、速效磷、碳氮比及含水量呈递增趋势;土壤氮磷比和pH值呈递减趋势;土壤全氮在西坡显著低于其他坡向,而速效氮在所有坡向上差异不显著。(2)稀有种对群落物种多样性的影响在南-北坡向梯度上依次增大,去除稀有种的影响在各坡向均高于去除非稀有种,可见,稀有种在甘南亚高寒草甸物种多样性中的相对贡献高于非稀有种。(3)各坡向的稀有种资源获取模式以随机分配占领模式(random fraction模型)为主,而非稀有种则以生态位优先占领模式(geometric series模型)为主。由于稀有种有较大的扩散率,在物种多样性较高的生态系统中,物种之间的生态位重叠会更加明显,从而抑制物种多样性的增加,因此能达到维持原有物种多样性的目的。

太白山锐齿栎林物种-多度分布格局

以太白山1.5 hm2的锐齿栎原始林和次生林样地中环境因子和胸径≥1 cm的木本植物调查数据为基础,采用统计模型(对数正态模型)、生态位模型(Zipf模型、断棍模型、生态位优先模型)和中性模型,拟合了锐齿栎群落的物种多度分布。结果表明:太白山锐齿栎林物种多度分布格局受到生境异质性的影响。其中,地形因子对原始林物种分布影响较大,在凹凸度较大的生境中,物种分布同时受到中性过程和生态位过程的影响,但中性过程发挥的作用较小;而在凹凸度较小的生境中,中性模型被拒绝,物种的多度分布符合生态位理论的假设。在群落坡度大的区域,群落中生态位过程和中性过程同等重要;而在坡度较小的平缓区域,生态位分化对群落物种分布的影响较大。在次生林中,影响物种分布的因素主要是土壤养分。在次生林土壤速效磷含量高的生境中,生态位过程是影响群落物种分布的主要生态学过程;而在土壤速效磷含量低的生境中,中性过程和生态位过程在群落物种分布中同时存在。太白山锐齿栎林物种多度分布格局存在明显的尺度效应。原始林在20 m×20 m尺度上,生态位模型和中性模型都能预测物种多度分布,而在40 m×40 m和70 m×70 m尺度上,生态位过程可解释物种多度分布格局。在次生林样地20 m×20 m、40 m×40 m、70 m×70 m尺度上,生态位过程和中性过程共同作用于物种的分布,但是生态位过程更为重要。可见,除了尺度和生境异质性外,原始林与受干扰的次生林中的物种多度分布也存在明显的差异。

呼伦贝尔草甸草原物种多度分布格局

以内蒙古呼伦贝尔草甸草原为研究对象,通过野外调查,采用数学模型分析了利用方式对草地植物群落物种多度分布格局的影响。通过利用具有不同生态学意义的数学模型拟合草甸草原植物群落在不同生态学过程下物种的真实分布,并利用卡方(χ~2)、赤池信息准则(AIC)和贝叶斯信息准则(BIC)进行检验,从而揭示草地利用方式与植物群落结构的关系。结果表明:放牧、割草和围封草地物种多度分布最优拟合模型均为断棍模(BSM)。放牧利用方式下χ~2=92.99,AIC=373.58,BIC=378.49;刈割利用方式下χ~2=98.51,AIC=307.76,BIC=312.67;围封下χ~2=186.57,AIC=303.13,BIC=307.53。生态位重叠模型(ONM)对放牧利用草地的拟合结果也可以被接受(χ~2=422.69,AIC=409.25,BIC=414.16),但较断棍模型(BSM)效果差;生态位重叠模型(ONM)、生态位优先占领模型(NPM)和随机分配模型(RAM)的吻合度差距较大。采用多种模型和检验方法综合分析草地群落内、外因素变化,有助于深入理解群落变化的生态过程。

皆伐与刀耕火种后常绿-落叶阔叶混交林的动态恢复机制

【目的】皆伐与刀耕火种是对森林生态系统造成严重影响的人为干扰方式。本研究旨在比较常绿-落叶阔叶混交林在两种干扰后群落的动态恢复特征并分析其形成机制,以期为森林植被保育和林业生态建设提供参考。【方法】依托不同干扰后恢复20与40年群落内所设立的98个样地,在径级划分的基础上对群落基本特征采用物种多度格局、物种组成、稀疏化丰富度及多度进行描述,并运用多元统计方法分析上述特征在不同恢复群落间的差异性。【结果】不同恢复群落的多度与稀疏化丰富度均存在显著差异(P <0.05)。在中、小径级植被当中,皆伐后恢复20年群落的多样性指数显著高于弃耕地恢复20年群落;不同恢复过程中植被多度的变化趋势不同,弃耕地恢复过程具有更明显的多度变化,且在不同径级中均达到显著水平。虽然不同恢复的20~40年过程中群落物种组成的变异性均达到极显著(P <0.001),但小径级植被较能反映这种变异,同时也能反映物种生态对策的转变。此外,弃耕地恢复过程中上述特征更明显。物种多度格局关系显示,弃耕地恢复群落的优势种具有更明显的优势地位,而采伐恢复过程中物种间的多度差异明显减小。【结论】皆伐后的常绿-落叶阔叶混交林能在短期内展现较高的恢复速率,而弃耕地恢复则在短期受阻后才体现出该特点。这可能与干扰对生物与非生物资源的影响程度有关,表明刀耕火种对群落恢复的影响深远。此外,常绿-落叶阔叶混交林在经历干扰后物种组成的恢复缓慢,但具有一定的秩序。

放牧和围封对赖草草地群落空间分布特征的影响

为明确赖草草地群落对不同放牧管理方式的响应,在长期放牧和围封条件下,对其空间格局异质性进行了研究。结果表明:经过6年的围栏封育,草地群落高度、盖度和地上生物量显著增加,放牧样地优势度指数和多样性指数显著低于围封样地,群落组分种的重要值也发生不同程度的变化;物种的多度等级分布格局在放牧样地符合对数正态分布模型和Zipf-Mandelbrot模型,而在围封样地符合生态位优先占据模型;放牧样地赖草空间变异主要由放牧家畜的选择性采食和践踏等随机因素引起;围封样地结构性因素引起的异质性占有较大的比重,群落空间分布格局简单,导致赖草单顶级群落趋于稳定。因此,建议对赖草草地采用适度放牧和短期围栏相结合的利用方式,这对维持草地生物多样性具有重要意义。

丛枝菌根真菌多样性对植物群落构建和稀有种维持的研究进展

丛枝菌根(AM)是植物与微生物联系中最为古老的共生体,全球范围内约80%的陆生植物与AM真菌共生形成丛枝菌根。这一共生关系在气候稳定和土壤磷贫瘠的热带、亚热带森林中更为普遍。以往的研究表明AM真菌通过提高植物对磷的吸收促进植物生长和定植,即产生植物-土壤正反馈。植物-土壤正反馈可降低由土壤病原菌引起的植物-土壤负反馈,进而降低植物-土壤负反馈维持植物多样性的能力,这与热带、亚热带森林中极高的植物多样性以及占比惊人的稀有种相悖。随着对热带、亚热带森林中AM真菌多样性研究的不断深入,越来越多的研究发现AM真菌多样性在不同的生境条件下以及不同的宿主植物间存在较大差异,这些差异可引起植物适合度的不同,进而影响植物群落构建。该文整合了AM真菌在宿主植物群落构建、宿主植物共存及稀有种维持等方面的研究进展,以期为验证“稀有种优势”假说提出新的研究思路,进而更有效地保护稀有植物。