物种多度和径级尺度对于评价群落系统发育结构的影响: 以尖峰岭热带山地雨林为例

研究不同径级尺度群落系统发育多样性有助于了解不同年龄模式下物种的亲缘关系及其群落系统发育结构; 但是关于物种多度对群落系统发育结构影响的研究较少。以海南尖峰岭热带山地雨林群落为例, 首先在不同径级尺度比较物种多度加权与否分别对4个广泛采用的系统发育指数的影响, 继而利用其中2个经过标准化处理的系统发育多样性指数: 净种间亲缘关系指数(net relatedness index, NRI)和净最近种间亲缘关系指数(nearest taxon index, NTI), 结合群落的生境类型来量度不同局域生境条件下不同径级尺度木本植物系统发育关系。结果发现: (1)未考虑物种多度加权的系统发育平均成对距离(mean pairwise distance, MPD)指数比考虑物种多度加权的MPD指数显著地高估了群落整体系统发育多样性, 且这种现象在小径级尺度(1 cm≤DBH<5 cm)最为明显。因此, 在森林监测样地中对于中、小径级群落系统发育结构研究中建议考虑物种多度信息。(2) 从群落组成整体系统发育结构来看, 尖峰岭热带山地雨林在几乎所有径级尺度和生境下均倾向于系统发育发散, 且随着径级的递增发散程度趋于明显(NRI<0)。(3)从群落组成局部系统发育结构来看, 尖峰岭热带山地雨林在中、小径级倾向于系统发育聚集(NTI>0), 而在大径级(DBH≥15 cm)则倾向于系统发育发散(NTI<0)。总之, 研究群落系统发育结构时应考虑物种多度的影响以及径级尺度效应。     

海南岛吊罗山山地雨林物种多样行

在海南岛吊罗山热带山地雨林设置两5000m2的样地,分别从物种多样性指数、种-多度曲线、空间格局多样性、时间格局多样性、组成格局多样性对其进行了研究.结果表明海南岛吊罗山山地雨林物种多样性指数Shannon-Weaver和Simpson指数分别为4.195和0.021,均匀度为0.880和2.962.群落种-多度符合对数级数分布,空间格局多样性表明群落多种群间为随机分布,时间格局的内禀多样性(胸径)表明两样地群落年龄接近,样地2的内禀多样性略大于样地1,这可能是不同地区的环境异质性造成的.组成格局多样性表明群落中种群分散分布,优势种缺乏,生境复杂.     

海南尖峰岭热带山地雨林物种多样性空间分布格局的尺度效应

物种多样性的空间分布格局和维持机制是群落生态学的基本问题。为了探讨海南尖峰岭地区物种多样性空间分布格局的尺度效应, 以海南尖峰岭热带山地雨林60 hm²样地为研究对象, 分析了物种丰富度、物种多度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数随6个空间取样尺度(5 m × 5 m、10 m × 10 m、20 m × 20 m、40 m × 40 m、100 m ×100 m、200 m × 200 m)的变化。结果表明: 相比Simpson指数和Pielou均匀度指数, 物种丰富度、多度以及Shannon-Wiener指数具有更为明显的空间尺度效应; 物种丰富度的方差随取样尺度增加呈现单峰分布特征, 并且在20 m × 20 m尺度上达到最大值, 而物种多度的方差随取样尺度的增加而增大; 物种丰富度和多度的正相关性随着取样尺度的增加逐渐减小甚至消失, 这可能与随取样尺度增加生境异质性增加有关; 取样尺度对3个物种多样性指数空间分布的影响可能与研究区域内稀有种的组成有关。     

海南尖峰岭热带山地雨林林冠层树种功能多样性特征

以海南尖峰岭热带山地雨林3块1 hm²样地为研究对象,利用11个林冠功能性状结合样地地形及林冠乔木树种样地清查数据,分别基于单维性状和多维性状比较物种多度加权对群落功能离散度指数——平均成对距离(MPD)和平均最近类群距离(MNTD)的影响;同时分析林冠层功能丰富度(FRic)与物种丰富度之间的关系,最后利用零模型探讨不同生境类型下标准化效应MPD和MNTD(经过物种多度加权且剔除群落物种丰富度差异影响)的变化,进而评价林冠层群落水平功能多样性格局及其对局域生境异质性的响应.结果表明: 功能性状维度和物种多度对MPD的影响强烈,不同维度功能性状多度加权前后MPD相关性较弱(R=0.359～0.628);但对MNTD的影响相对较弱,不同维度功能性状多度加权前后MNTD相关性较强(R=0.746～0.820);未经物种多度加权的MPD和MNTD均普遍高估了林冠层的功能离散度.林冠层功能丰富度与物种丰富度基本呈指数相关关系(F=128.20;R²=0.632;AIC=97.72;P＜0.001),且功能丰富度很有可能存在一定的物种丰富度阈值.基于不同维度功能性状的林冠层功能多样性格局及其生境响应存在一定的差异性.在生物竞争激烈的低沟生境中,林冠层功能多样性倾向于比预期零模型随机产生的功能多样性高,林冠树种功能性状表现出离散分布;而在其他生境类型中,林冠层功能多样性倾向于接近或低于随机产生的功能多样性,林冠树种功能性状随机或聚集分布.     

尖峰岭自然保护区扩大区域植物多样性研究

尖峰岭自然保护区2002年由省级上升为国家级自然保护区, 面积由原来的7,762 hm²增加至20,170 hm²。为建立一个比较完善的国家级自然保护区管理体系, 海南大学于2003年10月通过路线调查与标准样方相结合的方法对保护区扩大区域展开了植被资源调查工作。本次调查共记录到43种尖峰岭地区新记录种, 其中黄毛马兜铃(Aristolochia fulvicoma)、海南地不容(Stephania hainanensis)、卵叶石笔木(Tutcheria ovalifolia)、蜜茱萸(Melicope patulinervia)和南烛(Lyonia ovalifolia)等5种为海南特有种。在本次调查的9,600 m²天然林标准样方中共记录到高1.5 m以上的立木3,466株398种, 隶属于69科161属。在扩大区域内共有国家级珍稀濒危和保护植物41种, 其中国家I级保护植物4种, 新记录到的尖峰岭地区国家级濒危植物2种, 即毛茶(Antirhea chinensis)和琼棕(Chuniophoenix hainanensis), 并基本确定了这些植物的垂直分布状况。扩大区域热带低地雨林、热带山地雨林、热带山顶矮林3种群落类型的物种多样性指数均较高, 且Simpson指数(D)及Shannon-Wiener指数(H＇)均是热带山地雨林>热带低地雨林>热带山顶矮林; 均匀度则是热带山地雨林>热带山顶矮林>热带低地雨林。表明经过多年封山育林及实施天然林保护工程, 扩大区域内曾经受过强烈干扰的热带低地雨林和山地雨林已经得到了很好的恢复。     

海南岛尖峰岭山地雨林的群落结构、物种多样性以及在世界雨林中的地位

位于海南岛西南部的尖峰岭是目前我国为数不多、保存得较为完好的具有热带雨林性质的森林类型。在较典型的山地雨林中,设置1hm^2的固定样地,记录到DBH≥5．0cm的乔木171种,隶属于52科93属,总株数1099株,其中乔木种株数为1024。样地的Shannon—Wiener指数(H')、均匀度指数(E)和Simpson指数(D)分别为4．11、0．80和0．97,但取样面积和测定个体的起始大小等取样技术对物种多样性指数有显著的影响。随着取样面积的增加,H’值逐渐增加;但超过了4000m^2以后,增加不明显。E和D值在取样面积达到2000m^2后,基本保持不变：随着测定个体起始直径的增加,物种数、科数、H'和D都呈现出明显的减少趋势,而E值增加。径级频度分布的分析表明,该山地雨林的垂直结构可以划分成4个层次,每个层次的个体大小在空间上呈均匀或随机分布。从气候学、科属组成以及与世界热带雨林物种多样性的比较等方面,讨论了尖峰岭山地雨林在世界雨林中的地位。气候学分析表明,尖峰岭山地雨林在温度带上属于亚热带／暖温带范围,但由于其丰沛的降水量,使物种多样性较为丰富,具备了雨林的特点。对科属组成的分析表明,亚热带／暖温带科属占优势,其中典型的亚热带／暖温带科——壳斗科和樟科占总重要值的34％以上,而热带科属成份较少。与世界其他地区的典型热带林相比较,尖峰岭山地雨林的物种丰富度显著偏低,但高于某些降水量少的地区的热带林。因此,我们认为尖峰岭山地雨林与典型热带雨林有较大差别,具有由热带雨林向亚热带／暖温带雨林过渡的性质。此外,文本提出了平均种群密度(MPD)和种数一个体数关系这两种反映物种多样性测度的指标和表达式,并利用样地资料进行了分析。     

海南岛霸王岭热带山地雨林群落结构及树种多样性特征的研究

 以海南岛霸王岭自然保护区1 hm2老龄原始林样地的调查材料为基础,分析了热带山地雨林群落的组成、高度结构、径级结构及有关的树种多样性特征。结果表明：霸王岭热带山地雨林树种较丰富,物种多样性指数较高。树种数和树木的密度都随高度级、径级的增加而呈负指数或负幂函数递减;热带山地雨林不同高度级、不同径级和不同小样方斑块内的树种数都与树木密度呈显著的正相关关系。热带山地雨林经过自然的演替达到老龄顶极群落后,最后进入主林层的只是少部分树种的少数个体。     

海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地木本植物性别系统数量特征

热带山地雨林中植物不同性别系统的数量和空间分布特征如何? 是否受自然环境条件影响? 这些问题的回答有助于更深入理解群落物种多样性是如何形成的。本文以海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地中胸径大于1 cm的木本植物为研究对象, 描述了样地内木本植物性别系统的数量特征, 分析了雌雄异株植物空间分布与地形因子的相关关系。结果表明: 大样地内289种木本种子植物中有两性花植物176种, 单性花植物113种; 在单性花植物中, 51种为雌雄同株, 62种为雌雄异株。单性花植物植株数占所有植株总数的36.2%; 雌雄异株植物植株数占所有植株总数的21.5%, 占单性花植物植株数的59.5%。在20 m × 20 m样方的空间尺度, 雌雄异株植物呈现聚集分布的物种共有31种。以20 m × 20 m样方为分析单元, 雌雄异株植物种类的性别比例与海拔、凹凸度和坡度呈弱正相关; 个体相对多度仅和海拔呈弱正相关, 与坡度和凹凸度无相关; 而3个性别系统多样性指数与海拔、凹凸度和坡度均无显著关联。可见雌雄异株植物在海南热带山地雨林中占据了较大的比例, 但大部分种类种群较小, 其数量分布特征与地形因素紧密相关, 雌雄异株植物的存在对群落物种多样性的形成有较大贡献。     

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.     

海南岛吊罗山山地雨林物种多样性

在海南岛吊罗山热带山地雨林设置两５０００ｍ＾２的样地,分别从物种多样性指数,种－多度曲线,空间格局多样性,时间格局多样性,组成格局多样性对其进行了研究。结果表明海南岛吊罗山山地雨林物种多样性指数Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｅａｖｅｒ和Ｓｉｍｐｓｏｎ指数分别为４．１９５和０．０２１,均匀度为０．８８０和２．９６２。     

森林采伐对尖峰岭海南特有种子植物多样性的影响

特有种子植物是热带森林植物区系的一个重要组成部分,且很容易受到人为干扰的影响,但是森林采伐对特有种子植物的影响少有报道。本文基于164个25m×25m植被公里网格样地数据,分析了海南岛尖峰岭地区海南特有种子植物(以下简称特有种子植物)的组成结构、样地内特有种子植物物种数与总物种数之间的关系;并从种-面积曲线、累积种-个体关系和物种多度分布3个方面比较了原始林、径级择伐林和皆伐林样地中特有种子植物的物种多样性变化规律。结果显示:尖峰岭地区特有种子植物种类丰富,共有158种,占全岛(397种)的40%;其中木本特有种子植物达98种(藤本除外),在164个样地内共记录到胸径≥1.0cm的52种,占整个尖峰岭地区的53%,以樟科、壳斗科、茜草科种类为主。样地内特有种子植物的物种数与总物种数成正相关关系。采伐后特别是径级择伐后特有种子植物物种数略微增加,但增加的种类大多仅在1-2个样地中出现;而且种群也比较小,表现为较稀有且不稳定的种群结构特征,在后续的更新中消失的可能性较大。但是,采伐后一些特有种子植物仍具有中等大小的种群,例如毛荔枝(Nephelium topengii)、海南紫荆木(Madhucaha inanensis)和尖峰岭锥(Castanopsis jianfenglingen-sis)等。     

Scale-dependent spatial patterns of species diversity in the tropical montane rain forest in Jianfengling,Hainan Island,China

Aims Spatial distribution patterns and formation mechanisms of species diversity are fundamental issues in community ecology. The objectives of this study are to assess the species diversity patterns at the different spatial scales in Jianfengling, Hainan Island, China.
Methods Based on the dataset from the 60 hm² plot in the tropical montane rain forest in Jianfengling, Hainan Island, the spatial distribution patterns of species richness, species abundance, Shannon-Wiener, Simpson and Pielou’s evenness indices were analyzed at six spatial scales, including 5 m × 5 m, 10 m × 10 m, 20 m × 20 m, 40 m × 40 m, 100 m × 100 m, and 200 m × 200 m, respectively.Important findings
Results showed that spatial distribution patterns of species richness, species abundance and Shannon-Wiener index were much more obviously changed with the spatial scales than Simpson and Pielou’s evenness indices. Change of variance of the species richness with the increase of spatial scales was unimodal, which had the maximum value at the 20 m × 20 m scale. Variance of the species abundance showed a linear relationship with the increase of spatial scales. The positive relationship between species richness and abundance gradually decreased and even disappeared with the increase of sampling scales, which may be correlated with the increase of habitat heterogeneity. The effects of spatial scales on Shannon-Wiener, Simpson, and Pielou’s evenness indices may be also correlated with the composition of rare species in the plot.     

海南五指山热带山地雨林植物物种多样性研究

王指山热带山地雨林的物种种类十分丰富,在１ｈｍ＾２样地中共出现５４个科,１００个属的乔木树种１７７种,１３３７个个体。区系地理分析表明属的分布区类型以热带分布型成分占优,为８９．０％,充分体现了五指山山地雨林的热带性质。多样性指数分析结果为：样地１Ｍａｒｇａｌｅｆ指数１７．８２２,Ｓｈａｎｎｏｎ－Ｗｉｅｎｅｒ指数５．６２１,均匀度０．８２３,Ｓｉｍｐｓｏｎ指数０．０５０,均匀度６．７７５,表明五指     

滇南勐宋热带山地雨林的物种多样性与生态学特征

 研究了鲜为人知的滇南勐宋地区的原始山地雨林植被, 根据分布生境、群落结构和种类组成特征,可将该山地雨林区分为沟谷和山坡两个类型, 分别定义为八蕊单室茱萸(Mastixia euonymoides)-大萼楠(Phoebe megacalyx)林和云南拟单性木兰(Parachmeria yunnanensis)-云南裸花(Gymnanthes remota)林。该山地雨林的外貌仍以单叶、革质、全缘、中叶为主的常绿中、小高位芽植物组成为特征,层间木质藤本植物仍较丰富,草本高位芽植物和附生植物丰富,但板根和茎花现象少见,属于热带山地垂直带上低山雨林或山地雨林植被类型。与该地区的典型热带季节雨林和赤道热带雨林相比, 勐宋的山地雨林群落中的大、中高位芽植物和藤本高位芽植物比例相对减少, 小、矮高位芽植物和草本高位芽植物比例相对增加,单叶、革质、非全缘叶和小叶比例相对增加,板根现象少见。与中国热带北缘-南亚热带地区（季风）常绿阔叶林比较, 勐宋的山地雨林有较多的附生植物和草本高位芽植物,相对较少的小高位芽植物和矮高位芽植物,小叶比例亦较少,非全缘叶和革质叶比例相对较低。故勐宋山地雨林是滇南热带北缘山地的一种较湿润生境的植被类型, 与所谓的季风常绿阔叶林不同。在物种多样性上,勐宋热带山地雨林在单位面积植物种数上并不比该地区的热带季节雨林低, 物种多样性指数与低丘季节雨林相当,比沟谷季节雨林低, 明显高于季风常绿阔叶林。     

海南岛坝王岭长臂猿自然保护区植被

坝王岭长臂猿自然保护区植被以热带山地雨林为主,在沟谷地形环境中分布着更具雨林特色的块状热带山地沟谷雨林。在海拔较高的山脊山峰处,局部分布有山地苔藓林或山顶矮林。本文通过植被类型的划分、群落分析,讨论了森林群落的分布、环境条件、外貌结构、种类组成等特点,初步调查记述了长臂猿行为与森林植被的关系。 保护区内仍属保存较好的原生植被,优良的森林环境为长臂猿的生息繁衍提供了条件,组成了一个独特的热带山地生态系统。该区是我国目前唯一的类人猿自然保护区。对保护区森林群落的研究,不仅对植被资源的保护及开发利用,而且对长臂猿的保护和利用都具有重要意义;同时,也作为植物群落生态学与高级灵长类行为生态学结合研究的一个尝试。     

海南霸王岭不同森林类型附生兰科植物的多样性和分布

附生兰科植物是热带林附生植物的主要类群之一,对于维持热带林生态系统的物种多样性及生态功能具有重要的作用。以海南岛霸王岭国家级自然保护区内的6种热带原始林类型(热带季雨林、低地雨林、热带针叶林、山地雨林、山地常绿林及山顶矮林)中的附生兰科植物为研究对象,通过样带调查(每个森林类型设置12个10m×50m的样带,记录每个样带内胸径(DBH)≥5cm的树木及藤本上附生兰科植物的物种名称、株数及附生位置)分析了附生兰科植物的物种多样性、附生位置及其在不同森林类型中的分布规律。结果表明:1)3.6hm2森林调查样带内共记录到附生兰科植物9634株,分属于26属60种;2)除趋势对应分析(DCA)结果表明,6种森林类型中的附生兰科植物可分成5组(其中,山地常绿林与山顶矮林内的附生兰科植物归为一组);3)分布海拔范围相临近的森林类型的附生兰科植物具有较高的相似性,山地常绿林和山顶矮林附生兰科植物的相似性最高(88.9%);4)6种森林类型中,较高海拔的3种森林类型(山地雨林、山地常绿林和山顶矮林)中,附生兰科植物的丰富度和多度均显著高于其在较低海拔的3种森林类型(热带季雨林、低地雨林和热带针叶林),其中,附生兰科植物在山地常绿林内的丰富度和多度均最高;5)热带季雨林、低地雨林、热带针叶林及山地雨林内,宿主冠区附生兰科植物的多度均高于干区;山地常绿林内两者之间无显著差异;而山顶矮林干区的附生兰科植物的多度高于冠区;6)调查木上附生兰科植物的发生率在高海拔森林类型均高于其在低海拔森林类型,各森林类型内附生兰科植物的多度及物种丰富度与宿主胸径均存在显著正相关关系。     

西双版纳地区六种林型地表蜘蛛多样性比较研究

为探索地表蜘蛛多样性及其变化与森林类型和管理方式的关系, 在西双版纳勐仑自然保护区选择热带季节雨林、石灰山季节雨林和山地常绿阔叶林, 在自然保护区附近选择人工纯林、胶茶群落和橡胶林, 共6种林型, 每种林型选择3块样带, 共设置研究样地18块, 分别于2006年12月上旬（雾凉季）、2007年3月下旬（干热季）和2007年7月上旬（雨季）, 以单位地表面积法收集地表蜘蛛的物种组成和数量数据, 并以蜘蛛种类和数量分布为属性进行典范对应分析（CCA）, 探讨不同类型植被与地表蜘蛛多样性的关系。共采集蜘蛛标本9 849头, 用于统计分析的成熟蜘蛛3 119头, 归属于30科, 其中幽灵蛛科、皿蛛科、球蛛科和小密蛛科是地表蜘蛛的优势类群。各林型科的数量为: 热带季节雨林24科, 石灰山季节雨林22科, 山地常绿阔叶林22科, 人工纯林20科, 胶茶群落21科, 橡胶林19科; 各林型特有科数量: 热带季节雨林2科, 山地常绿阔叶林2科, 橡胶林1科; 而仅在雨林中分布的科4个（占全部30个科的13.3%）, 仅在自然林中分布的科6个（20.0%）, 仅在人工林中分布的科1个（3.3%）。从蜘蛛的数量分布看, 个体密度在热带季节雨林显著高于其他5种林型; 橡胶林多样性指数和丰富度指数显著低于3种自然林, 而均匀度指数的最低值也同样在橡胶林出现。CCA分析和聚类分析的结果表明, 6种林型趋于分成2组, 即: 自然林和人工林; 在自然林中两种次生林的相似程度更高; 人工林中人工纯林（非橡胶林）与胶茶群落的相似程度更高。以上结果表明: （1）森林砍伐后种植人工林措施改变了该地区地表蜘蛛群落的物种分布格局; （2）蜘蛛多样性随着人为干扰程度增加有减少的趋势; （3）减少人为干扰和增加植被群落多样性（橡胶林中种植茶树）对保护和恢复物种多样性有重要意义。