功能多样性和谱系多样性对热带云雾林群落构建的影响

近年来, 功能多样性和谱系多样性为探究群落构建机制提供了新方法。为了更准确地了解海南岛高海拔热带云雾林群落构建机制, 该研究以海南岛霸王岭热带云雾林为对象, 测定7个环境因子和13个植物功能性状。利用主成分分析(PCA)筛选环境因子, 以霸王岭、尖峰岭和黎母山热带云雾林分布物种建立区域物种库, 结合模型, 分析Rao二次熵(RaoQ)和平均成对谱系距离(MPD)变化对植物群落构建的影响。结果表明: 林冠开阔度、土壤全磷含量和坡度是影响植物群落构建的关键环境因子。多数功能性状的系统发育信号很低且不显著, 说明热带云雾林群落的系统发育关系与功能性状随历史进程变化不一致。RaoQ和MPD的实际观测值都显著低于期望值, 且其标准效应值与土壤磷含量显著相关, 说明生境过滤是驱动热带云雾林群落构建的关键因子, 土壤磷含量是群落构建的关键环境筛。     

功能多样性和谱系多样性对热带云雾林群落构建的影响

近年来,功能多样性和谱系多样性为探究群落构建机制提供了新方法。为了更准确地了解海南岛高海拔热带云雾林群落构建机制,该研究以海南岛霸王岭热带云雾林为对象,测定7个环境因子和13个植物功能性状。利用主成分分析(PCA)筛选环境因子,以霸王岭、尖峰岭和黎母山热带云雾林分布物种建立区域物种库,结合模型,分析Rao二次熵(RaoQ)和平均成对谱系距离(MPD)变化对植物群落构建的影响。结果表明:林冠开阔度、土壤全磷含量和坡度是影响植物群落构建的关键环境因子。多数功能性状的系统发育信号很低且不显著,说明热带云雾林群落的系统发育关系与功能性状随历史进程变化不一致。RaoQ和MPD的实际观测值都显著低于期望值,且其标准效应值与土壤磷含量显著相关,说明生境过滤是驱动热带云雾林群落构建的关键因子,土壤磷含量是群落构建的关键环境筛。     

海南岛热带云雾林地上生物量分布规律

生物量是森林最为重要的生态系统功能之一,是物质循环及能量流动的基础。以海南岛尖峰岭、霸王岭和黎母山热带云雾林为对象,调查群落内胸径在1 cm以上的植物胸径和高度;结合异速生长模型,比较3个林区热带云雾林地上生物量随样方大小、树木径级和高度级的变化规律。结果表明:不同样方大小内,3个林区热带云雾林的地上生物量变化规律相同,受降水和温度的影响,尖峰岭和黎母山热带云雾林的地上生物量均显著高于霸王岭。尖峰岭、霸王岭和黎母山热带云雾林地上生物量主要分布于胸径30 cm的植株,分别占33.0%、32.1%和52.8%。尖峰岭和霸王岭热带云雾林的地上生物量主要分布于高度7 m的植株,分别占79.9%和70.1%;而黎母山热带云雾林的地上生物量主要分布于高度9 m的植株,占87.7%;各个径级和高度级上,3个林区热带云雾林的变化规律一致,地上生物量都主要集中在较大的径级和高度级。     

海南岛热带云雾林植物枝条和叶片氮、磷、可溶性糖分配规律

研究热带云雾林植物N、P及可溶性糖分配规律,对了解植物生长及对环境的适应性有重要意义。通过测定海南岛3个林区热带云雾林282种植物的枝条与叶片中N、P和可溶性糖含量,比较枝条、叶片中各个养分的差异,分析养分间的关联性。结果表明,植物叶片N、P和可溶性糖含量均显著高于枝条,其中枝条和叶片可溶性糖含量分别为(15.06±9.4)和(32.14±19.57)g·kg~(-1),氮含量分别为(3.48±1.02)和(9.51±5.26)g·kg~(-1),磷含量分别为(0.23±0.15)和(0.56±0.44)g·kg~(-1)。黎母山植物枝条、叶片的N和P含量最高,霸王岭植物最低;霸王岭植物枝条可溶性糖含量显著高于黎母山和尖峰岭,而霸王岭植物叶片可溶性糖含量显著低于黎母山和尖峰岭。在植物枝条、叶片中,N与P含量均呈显著正相关,而可溶性糖与P含量无显著相关性;在枝条与叶片之间,可溶性糖含量无显著相关,而N含量和P含量显著正相关。此外,P元素是海南岛热带云雾林植物生长及种群发育的主要限制性因子。     

海南岛霸王岭垂直带热带植被物种多样性的空间分析

以常用的Shannon-Wiener指数,Simpson指数以及新近提出的两个非参数指数(Chao多样性指数和二阶刀切法多样性指数),计测了海南岛霸王岭垂直带上不同植被类型(包括热带低山雨林、热带山地雨林、热带云雾林、热带山地矮林)的物种多样性.在此基础上,借助地理信息系统的空间分析技术,模拟绘制了整个梯度的多样性变化谱.总体而言,样带下部的物种多样性高于上部,或者说热带低山雨林与热带山地雨林的物种多样性高于热带云雾林与热带山地矮林,而南部稍高于北部.这种基于插值方法的空间分析技术为探索植被结构分析提供了一条新的途径.     

海南岛霸王岭垂直带热带植被物多样性的空间分析

以常用的Shannon-Wiener指数,Simpson指数以及新近提出的两个非参数指数（Chao多样性指数和二阶刀切法多样性指数）,计测了海南岛霸王岭垂直止不同植被类型（包括热带低山雨林、热带山地雨林、热带云雾林、热带山地矮林）的物种多样性。在此基础上,借助地理信息系统的空间分析技术,模拟绘制了整经度的多样性变化谱。总体而言,样带下部的物种多样性高于上部,或者说热带低山雨林与热带山地雨林的物种多样性高于热带云雾林与热带山地矮林,而南部稍高于北部。这种基于插值方法的空间分析技术为探索植被结构分析提供了一条新的途径。     

海南岛热带山地雨林群落物种多样性的空间格局分析

对海南岛四大林区的热带山地林群落物种多样性的分析表明,（1）林区间的乔木层和草木层物种多样性在从东到西（即吊罗山－五指山－坝王岭－尖峰岭）的群落中依次减少,灌木层和层间植物则增加,层间植物和乔木层在物种多样性的空间波动比灌木层和草本层有较高的稳定性;（2）林区内群落乔,灌、草及层间植物各层的物种多样性在海拔梯度上表现出不同的变化趋势;（3）林区内群落各层的物种多样性在不同坡向上也表现出不同的特征。     

山西五鹿山森林群落木本植物功能多样性

通过选取群落中木本植物种子的扩散方式、传粉方式、植株高度和盖度等13个功能性状,计算出群落的6个功能多样性指数:功能性状距离、功能性状平均距离、功能体积、功能均匀度、功能分散指数和Rao二次熵指数,结合群落物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数和物种均匀度指数对山西五鹿山森林群落木本植物功能多样性进行研究。结果表明:(1)功能性状距离、功能性状平均距离、功能体积与物种丰富度、Shannon-Wiener指数显著正相关;功能均匀度与Shannon-Wiener指数、物种均匀度指数显著正相关;功能分散指数、Rao二次熵指数与物种均匀度指数、Shannon-Wiener指数显著正相关;(2)功能多样性的差异很大程度上是由于物种差异所引起的;(3)6个功能多样性指数可分为三类:功能性状距离、功能性状平均距离、功能体积为功能丰富度指数;功能均匀度为功能均匀度指数;功能分散指数和Rao二次熵指数为功能离散度指数。该分类结果符合指数的计算方法和生态学意义,以及相互独立的标准。     

海南岛霸王岭热带山地常绿林和热带山顶矮林群落特征

热带山地常绿林和热带山顶矮林均属于热带云雾林.为了揭示其群落结构和物种多样性特征,在海南岛霸王岭热带山地常绿林和热带山顶矮林分别设置8个和10个2,500 m2样方,调查所有DBH≥1cm的乔木、灌木和藤本植株.结果显示:(1)热带山地常绿林幼树(1cm≤DBH＜5 cm)和小树(5cm≤DBH＜ 10 cm)的平均密...     

海南岛霸王岭两种典型热带季雨林群落特征

热带季雨林为海南岛的隐域性植被类型,分布在与热带低地雨林相似的海拔范围但生境条件较差的局部地段,在旱季其大部分的乔木种类和个体都会落叶.海南岛霸王岭林区分布着海南岛最为典型且大都保存较为完好的热带季雨林原始林,按照其优势树种可划分为海南榄仁(Terminalia hainanensis)季雨林和枫香(Liquidambar formosana)季雨林两种群落类型.通过对霸王岭林区两种典型的热带季雨林老龄林群落的样地调查,比较分析了其物种组成、大小结构、多样性、季相变化等特征.结果表明:海南岛热带季雨林群落中物种优势度明显,具有明显的标志种--海南榄仁和枫香.海南榄仁群落具有较高的灌木物种丰富度、个体多度及较低的乔木物种丰富度、个体多度和多样性;海南榄仁群落在小径级和低高度级中具有较高的植物个体多度,同时在低高度级中具有较低的物种丰富度,但其它径级和高度级两个群落物种丰富度及个体多度差异均不显著;除灌木落叶物种丰富度海南榄仁群落显著高于枫香群落外,其余各生长型落叶物种丰富度及个体多度两个群落之间均无显著差异;在具刺木质藤本物种丰富度和个体多度上海南榄仁群落与枫香群落差异不显著,但乔木、灌木和木本植物具刺物种丰富度及个体多度海南榄仁群落均显著高于枫香群落.总体来看,海南榄仁群落比枫香群落的季雨林特征明显,是海南岛最为典型的季雨林群落类型.     

停止人为去除植物功能群后的高寒草甸多样性恢复过程与群落构建

已有大量研究利用功能性状或系统发育来推断群落构建机制, 然而不同过程可能会导致相似的格局。本文基于对甘南高寒草甸植物功能群去除处理后群落恢复过程的跟踪调查, 对比了物种多样性、功能多样性和系统发育多样性的动态变化, 并分析了物种定殖与消失过程对功能多样性和系统发育多样性变化的影响。结果表明: 去除不同数量功能群的群落中: (1)包括物种丰富度(SR)、Shannon-Wiener指数(H°)和Simpson指数(D)在内的传统物种多样性均随时间快速上升并与自然群落趋同, 不同群落的均匀度指数(J)随时间呈增加趋势并趋于相似; 功能多样性(FD)与系统发育多样性(PD)呈现出与物种多样性相似的动态变化趋势, 而平均配对距离(MPD/MPD_a、MFD/MFD_a)则向中等程度聚集。(2)不同群落的功能群和物种组成在短期内均恢复到与自然群落非常相似的程度。(3)物种定殖与消失过程的功能格局是群落恢复过程中趋同效应的主要驱动力。本研究揭示了高寒草甸植物功能群去除停止后群落短期内快速恢复的过程, 说明在小尺度且周边具有大范围未退化草甸的情况下, 无论物种多样性、功能多样性还是系统发育多样性都具有较快的恢复能力, 同时说明了利用群落系统发育多样性格局来推断群落构建机制的局限性。     

青藏高原禾草混播对土壤微生物多样性的影响

土壤微生物多样性的形成、维持和变化机理是生态学研究的核心内容, 已有大量研究表明土壤微生物群落构建不仅受到土壤环境的深刻影响, 也与植物群落物种多样性密切相关。由于自然群落中土壤环境和植物多样性协同影响土壤微生物, 难以区分和厘清植物多样性和土壤环境对土壤微生物多样性构建的各自影响。该研究基于在青藏高原高寒草地构建的人工草地群落, 比较分析了3种优势禾本科牧草单播和混播及施肥处理13年后, 土壤细菌和真菌物种多样性及其与植物群落和土壤理化因子的关系。主要结果: 1)与各单播处理相比, 3种牧草两两混播一致显著降低了土壤细菌群落的丰富度和多样性, 其中变形菌门和放线菌门相对丰度显著增加, 而酸杆菌门、拟杆菌门和浮霉菌门相对丰度显著减小; 牧草混播对土壤真菌多样性没有显著影响。2)牧草混播显著降低了土壤pH和土壤全氮含量, 增加了土壤全磷含量; 施肥显著降低土壤pH, 增加了土壤速效磷含量; 但这些土壤理化因子的变化不足以解释土壤细菌和真菌多样性在处理间的差异。3)施肥显著提高了植物群落地上生物量, 降低了植物物种丰富度, 土壤细菌多样性随植物物种丰富度增加而减小, 而与植物生物量变化无关。该研究在野外条件下, 通过长期控制实验揭示了高寒草地禾草混播并不增加土壤微生物多样性, 为高寒地区牧草混播人工草地实践提供了科学依据。     

The measurement of marine species diversity, with an application to the benthic fauna of the Norwegian continental shelf

Species diversity includes two aspects, the number of species (species richness) and the proportional abundances of the species (heterogeneity diversity). Species richness and heterogeneity diversity can be measured over different scales; a single point, samples, large scales, biogeographical provinces and in assemblages and habitats. In the literature, the terminology of these scales is confused. Here, scales are given a uniform notation. Scales of species richness and heterogeneity diversity are distinguished from turnover (beta) diversity, which is the degree of change in species composition along a gradient. Methods of measurement of the scales of species richness, heterogeneity diversity, turnover diversity and for estimating total species richness are reviewed. Two methods for measuring heterogeneity diversity are recommended Exp H′ (where H′ is the Shannon-Wiener index) and 1/Simpson’s index, together with an equitability index J′. The reviewed methods are then applied to a data set from the Norwegian continental shelf to illustrate the advantages of the recommended methods. Finally, the application of the methods to assessment of effects of disturbance, to studies of gradients of species richness and to conservation issues are discussed.     

山西关帝山森林群落物种、谱系和功能多样性海拔格局

探索和揭示生物多样性的空间格局和维持机制是生态学和生物地理学研究的热点内容, 但综合物种、系统进化和功能属性等方面的多样性海拔格局研究很少。该文以关帝山森林群落为研究对象, 综合物种、谱系和功能α和β多样性指数, 旨在初步探讨关帝山森林群落多样性海拔格局及其维持机制。研究结果表明: 随着海拔的升高(1 409-2 150 m), 关帝山森林群落物种丰富度指数(S)、谱系多样性指数(PD)和功能丰富度指数(FRic)整体上表现出上升的趋势, 特别是海拔1 800 m以上区域。随着海拔的升高, 总β多样性(β_total)和更替(β_repl)上升趋势明显, 而丰富度差异(β_rich)则逐渐下降。不同生活型植物的物种、谱系和功能多样性海拔格局差异较大。随着海拔的升高, 草本植物S和物种多样性指数(H′)上升趋势高于木本植物。影响草本植物S分布的主要因素是地形因子, 而影响木本植物S分布的主要因素是历史过程。随着海拔的升高, 木本植物β_total上升趋势要比草本植物明显。随着海拔的升高, 木本植物β_repl和β_rich分别表现出单峰格局和“U”形格局, 而草本植物β_repl和β_rich则分别表现出单调递增和单调递减的格局。随着环境差异和地理距离的增加, 群落间物种、谱系和功能β多样性显著增加。环境差异(环境过滤)对木本植物的β多样性具有相对较强的作用; 而环境差异(环境过滤)和地理距离(扩散限制)共同作用于草本植物的β多样性。     

Latitudinal gradients of associations between beta and gamma diversity of trees in forest communities in the New World

Aims We analyze two continental data sets of forest communities from across the New World to examine the latitudinal gradients of beta diversity after accounting for gamma diversity and the latitudinal gradient of gamma diversity after accounting for beta diversity.Methods Correlation and regression analyses were used to relate beta and gamma diversity to latitude along two latitudinal gradients in the New World (one including 72 forest sites located south of the equator and the other including 79 forest sites located north of the equator).Important findings Beta diversity and gamma diversity were negatively correlated with latitude. Beta diversity was strongly and positively correlated with gamma diversity (Pearson's correlation coefficient: 0.783 for New World North and 0.848 for New World South). When beta diversity was regressed on latitude and gamma diversity, 69.8 and 85.7% of the variation in beta diversity were explained, respectively, for New World North and New World South. When gamma diversity was regressed on latitude and beta diversity, 81.8 and 84.3% of the variation in gamma diversity were explained, respectively, for New World North and New World South. After statistically removing the relationship between beta and gamma diversity, latitude has weak or no relationships with beta and gamma diversity. However, strong positive correlations between beta and gamma diversity may not be considered as evidence of one driving the other along a latitudinal gradient.     

北京东灵山辽东栎林植物物种多样性的多尺度分析

多尺度分析物种多样性格局能够为有效保护生物多样性提供重要信息.利用物种多样性的加法分配法则分析了样方-坡位-坡面等级尺度系统辽东栎林植物物种多样性(gamma多样性)的alpha多样性和beta多样性在各尺度上的分配关系.结果表明以物种丰富度为指标的区域物种多样性的最大贡献来自坡面尺度,表明坡面尺度是维持辽东栎林物种多样性的有效尺度;而对Simpson多样性和Shannon多样性的最大贡献则来自样方内,这决定于群落物种优势度和稀有度格局;各尺度间beta多样性组分随尺度的增大而增大可能是环境异质性和扩散作用的综合结果.各尺度间Shannon多样性对总体多样性的贡献大于Simpson多样性的贡献是偶见种在各尺度间分配的结果.物种多样性分配的加法法则为物种多样性格局的多尺度分析提供了理论框架,是检验物种多样性格局形成机制的有效方法.     

西南地区生物文化多样性空间格局定量研究

自然条件的丰富性与独特性以及多民族聚居的特征使得西南地区成为我国生物多样性和文化多样性的热点地区,但当前仍然缺乏对区域生物文化多样性格局的定量研究。以西南地区603个县级行政区为基本单元,探讨了西南地区的文化多样性与生物多样性的分布格局,在此基础上定量计算了生物文化多样性,从而识别西南地区生物文化多样性空间格局,并分析不同因素对多样性空间分布的影响。文化多样性与生物多样性存在一定的空间分布差异,同时也存在高低值聚类的重叠区域。高生物文化多样性的区域与高生物多样性的区域分布较为相似,而低生物文化多样性的区域与低文化多样性的区域分布较为接近;生物文化多样性的高低值聚类区呈现明显的片状格局。由于生境条件与人为干扰等原因,西南地区文化多样性、生物多样性与生物文化多样性沿河流流向大多呈现"低-高"或"低-高-低"的变化状态。影响因素分析表明,文化多样性与生物多样性产生相互促进的作用;三种多样性的空间分布都受到平均坡度的重要影响;多样性高的单元聚集在地形坡度大、海拔与坡度的差异程度较大而水体覆盖率较低的区域。文化多样性与生物多样性的密切联系表现在地理空间上的交叉重合,因此,对文化多样性与生物多样性的保护应统筹兼顾,并更多从生物文化多样性的视角或者途径来开展相关研究与保护实践。     

A Statistical and Comparative Analysis of Genetic Detected by Different Molecular Markers

This paper presented a statistical and comparative analysis of common parameters of plant genetic diversity by using relevant data of 314 wild plant species from 235 published articles. The results indicated that the parameters of genetic diversity revealed by RAPD and AFLP are comparable, but all parameters of genetic variation detected by ISSR, allozyme and SSR are incomparable , which are not comparative with those by RAPD and AFLP. The genetic differentiation value G_st based on Hardy-Weinberg equilibrium is obviously lower than the value Φ_st based on AMOVA analysis, which showed that these two parameters are incomparable as well. Furthermore, the statistical and comparative results of genetic diversity of 179 plant species by RAPD and AFLP indicated that at population level: 1) the genetic diversity of gymnosperm is higher than those of both dicotyledon and monocotyledon of angiosperm, but lower genetic differentiation; 2) the genetic diversity of tree is higher than those of shrub and herb, but lower genetic differentiation; 3) the clonal plant has higher genetic diversity than those reproduce sexnally, and 4) the cross-breeding plant has higher genetic diversity than self- breeding plant; 5 ) the widespread plant species has higher genetic diversity than the rare, endangered or endemic species.     

Phylogenetic and compositional diversity are governed by different rules: a study of fleas parasitic on small mammals in four biogeographic realms

We studied patterns of phylogenetic and compositional diversity of fleas parasitic on small mammals and asked whether these patterns are affected by environmental variation or evolutionary/historical processes. We considered environmental variation via both off‐host (air temperature, precipitation, the amount of green vegetation, latitude) and host‐associated (phylogenetic and species composition) environments. The indicators of evolutionary/historical processes were phylogenetic and compositional uniqueness estimated via phylogenetic or compositional, respectively, β‐diversity of either fleas or hosts. We found that phylogenetic uniqueness of flea assemblages was the main predictor of their phylogenetic diversity in all realms. In addition, host phylogenetic diversity and uniqueness played also some role in the Palearctic, whereas the effect of the off‐host environment was either extremely weak or absent. Compositional diversity of fleas was consistently affected by compositional diversity of hosts in all realms except the Neotropics. The effect of the off‐host environment on compositional flea diversity was substantial in all realms except the Palearctic. No effect of latitude on either metric of flea diversity was found. We conclude that phylogenetic diversity of fleas is driven mainly by evolutionary/historical processes, whereas drivers of their compositional diversity are associated with current ecological conditions.     

丛枝菌根真菌物种多样性研究进展

丛枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌是生态系统中生物多样性的重要组分之一,具有十分丰富的物种多样性、遗传多样性和功能多样性.该真菌分类地位不断提高已上升至门,下设1个纲、4个目、13个科,19个属,现已报道214种.丛枝菌根对保持生态平衡、稳定和提高生态系统可持续生产力具有重要作用.本文分析了世界范围内丛枝菌根真菌物种多样性研究现状、不同生态系统中影响丛枝菌根真菌物种多样性的关键因子及其调控途径;认为分子生物学技术是今后丛枝菌根真菌物种多样性研究的主要方法.