Unraveling the relative contribution of inter‐ and intrapopulation functional variability in wild populations of a tadpole species

Functional traits are increasingly recognized as an integrative approach by ecologists to quantify a key facet of biodiversity. And these traits are primarily expressed as species means in previous studies, based on the assumption that the effects of intraspecific variability can be overridden by interspecific variability when studying functional ecology at the community level. However, given that intraspecific variability could also have important effects on community dynamics and ecosystem functioning, empirical studies are needed to investigate the importance of intraspecific variability in functional traits. In this study, 256 Scutiger boulengeri tadpole individuals from four different populations are used to quantify the functional difference between populations within a species, and the relative contribution of inter‐ and intrapopulation variability in functional traits. Our results demonstrate that these four populations differ significantly in functional attributes (i.e., functional position, functional richness, and low functional overlap), indicating that individuals from different populations within a species should be explicitly accounted for in functional studies. We also find similar relative contribution of inter‐ (~56%) and intrapopulation (~44%) variation to the total variability between individuals, providing evidence that individuals within populations should also be incorporated in functional studies. Overall, our results support the recent claims that intraspecific variability cannot be ignored, as well as the general idea of “individual level” research in functional ecology.     

用功能生态学方法揭示峨眉髭蟾蝌蚪和棘腹蛙蟾蝌蚪共存的原因

采用功能生态学的研究方法,选取了3个指标(功能丰富度、功能定位和功能生态位的重叠程度)对峨眉山清音阁黑龙江中峨眉髭蟾蝌蚪和棘腹蛙蝌蚪共存的原因进行了解析。结果表明,峨眉髭蟾蝌蚪功能丰富度的实测值远远小于棘腹蛙蝌蚪。采用自助法随机抽样15和51个个体时,峨眉髭蟾蝌蚪的功能丰富度值显著小于棘腹蛙蝌蚪。同时,非参数多元方差分析的结果显示二者的功能定位存在显著差异。此外,二者功能生态位重叠程度的实测值与采用自助法计算所得值均极低。以上结果表明二者的功能生态位存在明显分化,表现为峨眉髭蟾蝌蚪个体较大,开口较小,眼间距较大,尾部发达且多采用背腹弯曲的游泳模式;而棘腹蛙蝌蚪开口较大,眼睛间距较小,尾部较为短小且多采用脊椎弯曲的游泳模式。鉴于功能性状可以反映生物体对生长环境的响应,推测两种蝌蚪主要栖息地的微生境也存在分化。     

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。     

利用可食用植物资源酿造功能性黄酒的研究进展

功能性黄酒是指在传统黄酒中引入某种功能因子从而使其具有特定的保健功能的一类黄酒。该文在检索近年来对功能性黄酒研究的基础上,对近年来功能性黄酒中功能因子的来源、功能性黄酒的酿造工艺及其功能评价进行了综述,对目前功能性黄酒生产与销售所存在问题进行了初步分析,旨在为后期功能性黄酒新产品开发和市场化推广提供借鉴与参考。     

环境因子对山西太岳山典型森林类型物种多样性及其功能多样性的影响

该研究采用典型样地法,调查群落内物种分布并测量植物功能性状(叶面积和植株高度),对山西太岳山不同坡位华北落叶松-白桦混交林以及辽东栎次生林物种多样性及其功能多样性进行比较分析,探究环境因子对不同群落层次(乔木、灌木、草本)物种多样性及其功能多样性的影响机制,以及环境因子与群落构建之间的联系,为森林生态系统多样性研究以及经营管理提供理论依据。结果显示:(1)华北落叶松-白桦混交林的物种分布更加均匀,物种多样性和功能多样性(乔木层)均显著高于辽东栎次生林。(2)华北落叶松-白桦混交林乔木层功能均匀度与功能分散指数显著高于辽东栎次生林,但灌木草本层低于辽东栎次生林。(3)不同群落层次的物种多样性与功能多样性均呈正相关关系,影响物种分布和性状分布的环境因子存在差异,物种多样性受多种环境因子的综合影响,而单个环境因子对功能多样性影响较大,环境解释力与林分类型和群落层次相关。(4)乔木层物种多样性主要受土壤pH、冠层结构(MLA、林分开度)以及光照影响,灌木层物种多样性与土壤pH和MLA密切相关,林下总辐射、土壤养分(SOC、STN)、土壤相对含水率是影响草本层物种分布的主要环境因子;冠层结构(MLA、林分开度)是影响乔木层功能多样性最主要的环境因子,土壤pH和坡位分别是华北落叶松-白桦混交林和辽东栎次生林灌木层功能多样性的主要影响因子,影响草本层功能多样性的主要环境因子是土壤相对含水率与LAI。研究表明,在垂直分层的森林生态系统中,不同群落层次竞争的主要环境资源存在差异,乔木层通过改变冠层结构和林内环境限制林下物种分布和性状分布。     

广西马尾松林植物功能多样性与生产力的关系

探索植物多样性与生产力的关系可为森林经营与管理提供科学基础。本研究以广西4个地区的马尾松(Pinus massoniana)人工林群落为研究对象, 通过计算物种多样性、功能多样性和功能优势值, 运用相关分析、自动线性建模和方差划分等方法, 分析了多样性与生产力的关系。研究发现, 生产力与物种丰富度、Shannon指数、功能丰富度、功能均匀度极显著正相关(P < 0.01), 与物种均匀度、功能多样性、功能离散度、功能团个数、坡向显著正相关(P < 0.05), 与林龄极显著负相关(P < 0.01), 4个功能多样性参数和4个物种多样性参数两两之间皆为显著正相关; 未发现初始生物量制约生产力的提高; 方差划分最优模型中, 功能多样性参数效应、功能优势值效应和林龄效应分别解释生产力方差的56%、43%和33%, 功能多样性参数效应和功能优势值效应重叠部分高达27%; 生态位互补效应主要由功能丰富度和功能均匀度产生, 选择效应主要由生长型优势值产生; 生长型优势值为灌木的样地生产力较高, 次优种或过渡种对生态系统功能也有重要作用。以生产力为响应变量的自动线性建模最佳子集包括重要性由大到小的5个因素: 林龄、生长型优势值、功能丰富度、功能均匀度、功能团个数。建议维护森林功能多样性, 加强林下叶层植物保护, 用好功能重要的物种, 通过林下叶层的补偿性光合作用和生长竞争, 有效地提高生产力和生物多样性。     

植物群落功能多样性计算方法

以性状为基础的功能多样性指数在预测生态系统功能中起到越来越重要的作用.本文对近年来陆续出现的植物群落功能多样性指数进行综述.依据物种多样性指数的组成,功能多样性指数分为功能丰富度、功能均匀度和功能离散度指数.介绍了这3类指数的计算方法,有助于更好、更准确地理解“生物多样性-环境-生态系统功能”的关系.     

基因组功能预测的进化印记方法

改善基因组功能预测方案是目前功能基因组学的迫切问题,生物进化历程会在分子序列上留下相应进化印记－直系同源簇的特异模体,在这一生物学事实的基础上,提出了一个新的基因缚功能预测方法,首先利用进化分析方法构建直系同源簇,再找到各直系同源簇的功能模体,这样可以形成特异的功能模体库,未知基因的功能预测可望通过搜索该功能模体库而得以高效,准确地完成,对５个家族的检验初步证实该方案是可行的。     

The multidimensionality of the niche reveals functional diversity changes in benthic marine biotas across geological time

Despite growing attention on the influence of functional diversity changes on ecosystem functioning, a palaeoecological perspective on the long-term dynamic of functional diversity, including mass extinction crises, is still lacking. Here, using a novel multidimensional functional framework and comprehensive null-models, we compare the functional structure of Cambrian, Silurian and modern benthic marine biotas. We demonstrate that, after controlling for increases in taxonomic diversity, functional richness increased incrementally between each time interval with benthic taxa filling progressively more functional space, combined with a significant functional dissimilarity between periods. The modern benthic biota functionally overlaps with fossil biotas but some modern taxa, especially large predators, have new trait combinations that may allow more functions to be performed. From a methodological perspective, these results illustrate the benefits of using multidimensional instead of lower dimensional functional frameworks when studying changes in functional diversity over space and time.     

Climate change threats to the global functional diversity of freshwater fish

Climate change impacts on freshwater ecosystems and freshwater biodiversity show strong spatial variability, highlighting the importance of a global perspective. While previous studies on biodiversity mostly focused on species richness, functional diversity, which is a better predictor of ecosystem functioning, has received much less attention. This study aims to comprehensively assess climate change threats to the functional diversity of freshwater fish across the world, considering three complementary metrics—functional richness, evenness and divergence. We built on existing spatially explicit projections of geographical ranges for 11,425 riverine fish species as affected by changes in streamflow and water temperature extremes at four warming levels (1.5°C, 2.0°C, 3.2°C and 4.5°C). To estimate functional diversity, we considered the following four continuous, morphological and physiological traits: relative head length, relative body depth, trophic level and relative growth rate. Together, these traits cover five ecological functions. We treated missing trait values in two different ways: we either removed species with missing trait values or imputed them. Depending on the warming level, 6%–25% of the locations globally face a complete loss of functional diversity when assuming no dispersal (6%–17% when assuming maximal dispersal), with hotspots in the Amazon and Paraná River basins. The three facets of functional diversity do not always follow the same pattern. Sometimes, functional richness is not yet affected despite species loss, while functional evenness and divergence are already reducing. Other times, functional richness reduces, while functional evenness and/or divergence increase instead. The contrasting patterns of the three facets of functional diversity show their complementarity among each other and their added value compared to species richness. With increasing climate change, impacts on freshwater communities accelerate, making early mitigation critically important.     

水盐变化对荒漠植物功能多样性与物种多样性关系的影响

研究植物功能多样性与物种多样性关系对土壤水盐环境的响应规律,有助于掌握胁迫环境下植物多样性的维持机理.本研究分析了艾比湖高、低土壤水盐环境下荒漠植物功能多样性、物种多样性差异及二者间关系在不同水盐环境下的变化规律.结果表明:(1)高水盐环境下植物功能离散度显著低于低水盐环境(P<0.05),物种多样性指数Fish-α显著高于低水盐环境;(2)一元与多元回归分析均表明,高水盐环境下物种多样性对功能多样性RaoQ与FRic指数有显著促进作用,低水盐环境下物种多样性对功能多样性和均匀度有显著促进作用,但对功能离散度具有显著抑制作用(P<0.05);(3)物种多样性对功能多样性的影响在低水盐环境下更显著,预测力更强;(4)功能丰富度、离散度与均匀度能较敏感地反映出荒漠植物功能多样性对水盐变化的响应.本研究有助于理解荒漠植物群落构建机制,并为荒漠植物恢复与管理提供理论参考.     

甘南高寒草甸坡向梯度对植物群落功能多样性的影响

植物群落功能多样性对于维持生态系统功能具有十分重要的意义。该研究以青藏高原高寒草甸植物群落为研究对象,运用R软件程序包(FD、Vegan)与单因素方差分析法,分析高寒草甸不同坡向植物群落功能多样性的变化及其与环境因子的关系,以揭示微生境梯度上植物对环境的适应策略以及群落种间功能特征及生态系统内部结构和功能的变化机制。结果显示：(1)青藏高原高寒草甸的北坡和西北坡的物种丰富度、植物株高、比叶面积、叶片有机碳、叶片氮以及叶片磷显著高于其他坡向,且坡向间差异显著(P<0.05)。(2)在北坡到南坡的变化中,功能丰富度差异比较明显(P<0.05),株高、比叶面积、叶片有机碳、叶片氮及叶片磷等功能丰富度均呈递减趋势。(3)北坡的株高功能均匀度、西北坡比叶面积、叶片有机碳、叶片氮及叶片磷等功能均匀度均显著高于南坡,且多元性状功能均匀度在坡向间差异显著(P<0.05)。(4)北坡的比叶面积、叶片氮功能离散度及西北坡的株高、叶片有机碳、叶片磷等功能离散度均高于南坡,且坡向间差异显著(P<0.05)。(5)植物群落功能多样性与土壤含水量、土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷呈显著正相关关系(P<0.05),与坡度、土壤pH、土温、照度呈显著负相关关系(P<0.05)。     

坡向因子对黄土高原草地群落功能多样性的影响

研究群落水平上的植物功能性状特征及功能多样性随坡向的变化规律,对认识不同坡向上的植物群落形成过程具有重要意义。以黄土高原不同坡向上的自然草地群落为研究对象,比较研究了植物功能性状(株高和比叶面积)和功能多样性测度指标(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)随坡向的变化规律。研究结果显示:(1)阴坡的株高和比叶面积显著高于其他坡向;(2)一元性状的功能丰富度在不同坡向间均无显著差异;阴坡和半阴坡的多元性状功能丰富度显著高于阳坡;(3)阴坡的株高功能均匀度显著高于半阳坡,而比叶面积功能均匀度在各坡向的差异并不显著;多元性状功能均匀度在不同坡向差异显著,阴坡最高,半阳坡最低;(4)阴坡和半阴坡的株高功能离散度显著高于阳坡和半阳坡,而半阴坡的比叶面积功能离散度显著高于阳坡;半阴坡的多元性状功能离散度Rao指数显著高于阳坡。研究结果暗示了,在阴坡和半阴坡上,植物对群落内的生态位空间和资源利用更充分,种间竞争强度较低,不同物种之间生态位高度分化;而在阳坡和半阳坡上,由于水分等条件的限制植物可占据的生态位空间有限,导致其对占据的生态位空间使用不足,物种间资源竞争较强烈。在群落水平上,研究地区的植物功能性状及功能多样性随坡向的规律性变化,反映了黄土高原植被群落构建过程中坡向因子对功能性状的筛选效应。该研究结果对该区的植被恢复重建的物种选择及植被布局规划具有重要实践意义。     

淡水鱼类功能生态学研究进展

在全球变化和人类活动的影响下,生物多样性正以前所未有的速度丧失,全球生物正经受第六次生物多样性危机。淡水生态系统是最脆弱的生态系统之一。淡水鱼类作为淡水生态系统的重要组成部分,承受着日趋严重的气候变化、栖息地退化、生物入侵和过度捕捞等压力,面临巨大的威胁。在此背景下,如何准确评估鱼类种群和群落对环境变化的响应,以及鱼类群落结构和功能的变化对生态系统功能的影响是淡水鱼类多样性和淡水生态系统保护的关键问题。近年来,淡水鱼类功能生态学的快速发展为解答这一问题提供了一个框架。系统地介绍了淡水鱼类功能生态学主要研究内容、方法、进展及其应用,并着重介绍了淡水鱼类功能特征及其与环境的关系、环境变化下的功能生态学响应研究。据此提出了淡水鱼类功能生态学未来的重点研究方向,指出了其在鱼类多样性保护和资源利用等领域的应用前景。