游动分割窗技术在生态交错带定量判定中的应用*-以四川巴郎山岷江冷杉林线为例

 以样带上样方间的距离系数为指标,采用游动分割窗技术辨析了岷江冷杉(Abies faxoniana)林线附近交错带的位置和宽度。结果表明,Bray-Curtis距离、相对欧氏距离、弦距离与平方欧氏距离的峰值和峰宽具有很好的重合性,上述距离系数均能作为判定林线交错带群落的边界和宽度的优良指标,其中,平方欧氏距离更能直观和准确地反映交错带植被的变异。样带上距离系数的峰值区和峰宽对生态交错带的位置和宽度有较为敏感的指示意义,游动分割窗技术是交错带判定和群落划分的有效方法。以样带上样方间的距离系数为指标,采用游动分割窗技术辨析了岷江冷杉(Abies faxoniana)林线附近交错带的位置和宽度。结果表明,Bray-Curtis距离、相对欧氏距离、弦距离与平方欧氏距离的峰值和峰宽具有很好的重合性,上述距离系数均能作为判定林线交错带群落的边界和宽度的优良指标,其中,平方欧氏距离更能直观和准确地反映交错带植被的变异。样带上距离系数的峰值区和峰宽对生态交错带的位置和宽度有较为敏感的指示意义,游动分割窗技术是交错带判定和群落划分的有效方法。     

游动分割窗技术在生态交错带定量判定中的应用:以四川巴郎山岷江冷杉林线为例

以样带上样方间的距离系数为指标 ,采用游动分割窗技术辨析了岷江冷杉 (Abiesfaxoniana)林线附近交错带的位置和宽度。结果表明 ,Bray_Curtis距离、相对欧氏距离、弦距离与平方欧氏距离的峰值和峰宽具有很好的重合性 ,上述距离系数均能作为判定林线交错带群落的边界和宽度的优良指标 ,其中 ,平方欧氏距离更能直观和准确地反映交错带植被的变异。样带上距离系数的峰值区和峰宽对生态交错带的位置和宽度有较为敏感的指示意义 ,游动分割窗技术是交错带判定和群落划分的有效方法。     

生态交错带宽度判定及其影响因子研究进展

生态交错带是相邻生态系统之间的过渡带,是生态系统结构和功能在时、空尺度上变化较快的区域,也是生物多样性丰富区、全球变化敏感区.生态交错带位置和宽度的判定是定量研究交错带生态过程的基础,对生物多样性保护、片断化森林生态系统的管理与恢复以及自然保护区的功能分区都具有重要意义.由于生态交错带本身的复杂性,在相当程度上依赖于尺度水平,并受到各种自然和人为因素的影响,以致于目前还缺乏公认的原理和方法定量研究生态交错带,对其位置、宽度判定和动态变化研究一直处于不断的探索中.在分析大量相关研究资料的基础上,文章对生态交错带宽度判定方法以及影响因子进行论述,并对生态交错带宽度判定的研究前景进行展望.     

长白山森林/沼泽生态交错带群落和环境梯度分析

揭示了森林沼泽过渡带群落的结构、生产力、植物多样性等群落梯度和交错带环境梯度的相关规律,并结合交错区环境梯度分析这些群落特征形成机制,为维持、保护与经营管理这一交错带生物资源提供了理论依据.将长白山地区森林和高、中、低位沼泽所形成的三大类型过渡带作为研究对象,采用样带网格的调查方法,并应用系统软件分析方法建立了经验回归模型,研究了森林/沼泽生态交错带群落的种类组成、群落建群种径级结构与年龄结构、植物多样性、群落生产力及其随生态交错带环境梯度变化趋势.结果表明,森林/沼泽生态交错带群落结构特征、植物多样性、群落生产力均随着交错带环境梯度的变化而呈现有规律的分布格局.沿着沼泽至森林方向的交错区环境梯度,群落建群种发生更替现象;群落种类数目呈现指数递增趋势;群落的径级结构呈现双曲线分布规律性;年龄结构一般呈三次式分布规律;植物多样性呈二次式递增分布趋势;群落生物量均呈现三次式函数曲线递增趋势,表现出群落梯度和环境梯度的高度相关性.     

安太堡矿区植被恢复过程主要种生态位梯度变化研究

通过生态位宽度与生态位重叠指数,结合TWINSPAN分类与DCA排序,研究植被恢复过程中优势种生态位的梯度变化,以及这些种在不同群落类型中的地位、各群落之间的关系。结果表明：TWINSPAN结合DCA对生态位宽度进行分析,可以很好地反应种的生态位梯度和以这些种为优势种的群落的结构梯度和环境梯度,同时还可以看出光因子和水分是决定优势种生态位梯度变化的主要因子。各优势种的生态位在不同群落中又随种类组成的变化而变化,这种变化反映了森林群落的植被恢复效果最好,灌丛群落植被恢复效果普遍好于草地群落,而森林群落中刺槐和油松混交恢复效果最好。     

长白山森林／沼泽生态交错带群落和环境梯度分析

揭示了森林－沼泽过渡带群落的结构、生产力、植物多样性等群落梯度和交错环境梯度的相关规律,并结合交错区环境梯度分析这些群落特征形成机制,为维持、保护与经营管理这一交错带生物资源提供了理论依据。将长白山地区森林和高、中、低位沼泽所形成的三大类型过渡带研究对象,采用样带网格的调查方法,并应用系统软件分析方法建立了经验回归模型,研究了森林／沼泽生态交错带群落的种类组成、群落建群种径级结构与年龄结构、植物多样性、群落生产力及其随生态交错带环境梯度变化趋势。结果表明,森林／沼泽生态交错带群落结构特征、植物多样性、群落生产力均随着交错带环境梯度的变化而呈现有规律的分布格局,沿着沼泽至森林方向的交错区环境梯度,群落建种种发生更替现象;群落种类数目呈现指数递增趋势;群落的径级结构呈现双曲线分布规律性;年龄结构一般呈三次式分布规律;揿样性呈二次式梯增分布趋势;群落生物量均呈现三次函数曲线递增趋势,表现出群落梯度和环境梯度的高度相关性。     

安太堡矿区植被恢复过程主要种生态位梯度变化研究

通过生态位宽度与生态位重叠指数 ,结合 TWINSPAN分类与 DCA排序 ,研究植被恢复过程中优势种生态位的梯度变化 ,以及这些种在不同群落类型中的地位、各群落之间的关系 .结果表明 :TWINSPAN结合 DCA对生态位宽度进行分析 ,可以很好地反应种的生态位梯度和以这些种为优势种的群落的结构梯度和环境梯度 ,同时还可以看出光因子和水分是决定优势种生态位梯度变化的主要因子 .各优势种的生态位在不同群落中又随种类组成的变化而变化 ,这种变化反映了森林群落的植被恢复效果最好 ,灌丛群落植被恢复效果普遍好于草地群落 ,而森林群落中刺槐和油松混交恢复效果最好     

内蒙古草原植物的生态替代及其对全球变化下草原动态的指示（英）

在内蒙古草原区,从荒漠草原带到森林草原带,沿气候干燥度变化的方向调查了119个草原样地的植被与环境特征,依此定量分析了植被—环境关系。 根据表述环境因子取样质量的环境因子墒值及环境因子与出现频率最高的50个植物种间的平均相互信息,分析了所调查30个环境因子在决定植被组成中的作用优势度。结果表明,气候因子的影响是占绝对优势的,而地形和管理因子的作用是次一级的,或是地区性的。群落的物种组成与其第一优势种关联极好,因而依群落第—优势种识别的植物群落类型是组成和结构相对稳定的群落单位。基于植物种在降水和气温梯度上最适区域的计算及依此在植物降水-气温平面上的直接排序,揭示出广泛的草原植物在气候梯度上的生态替代。这种替代,尤其是包括针茅属(Stipa)植物在内的草原优势植物的替代,导致了针茅草原的生态替代。本研究也定量刻划了内蒙古主要草原植物群落的植被特征,及其在气候、土壤和人为影响梯度上的分布幅度和生态适宜区域。草原植物种和植物群落在气候和放牧梯度上的直接排序提供了气候和土地利用变化后草原植被动态的可能图景。     

内蒙古草原植物的生态替代及其对全球变化了草原动态的指示

在内蒙古草原区,从荒漠草原带到森林草原带,沿气候干燥度变化的方向调查了１１９个草原样地的植被与环境特征,依此定量分析了植被－环境关系。根据表述环境因子取样质量的环境因子墒值及环境因子与出现频率最高的５０个植物种间的平均相互信息,分析了所调查３０个环境因子在决定植被组成中的作用优势度。结果表明,气候因子的影响是占绝对优势的,而地形和管理因子的作用是次一级的,或是地区性的。群落的物种组成与其第一优势种关联极好,因而依群落第一优势种识别的植物群落类型是组成和结构相对稳定的群落单位。基于植物种在降水和气温梯度上最适区域的计算及依此在植物降水－气温平面上的直接排序,揭示出广泛的草原植物在气候梯度上的生态替代。这种替代,尤其是包括针茅属（Ｓｔｉｐａ）植物在内的草原优势植物的替代,导致了针茅草原的生态替代。本研究也定量刻划了内蒙古主要草原植物群落的植被特征,及其在气候、土壤和人为影响梯度上的分布幅度和生态适宜区域。草原植物种和植物群落在气候和放牧梯度上的直接排序提供了气候和土地利用变化后草原植被动态的可能图景。     

秦岭太白山木本植物物种多样性的梯度格局及环境解释

物种多样性沿环境梯度的分布格局是生物多样性研究的重要议题,而海拔梯度包含了各种环境因子的综合影响,因此对于探讨物种多样性沿环境梯度的分布格局具有重要意义。秦岭山脉地处我国暖温带向亚热带的过渡带,其植被垂直带和物种多样性分布格局对于研究我国南北部植被分异特征具有重要意义。基于对秦岭山脉太白山南北坡海拔1200—3750m之间的垂直样带调查的83个样方,本文利用植被数量分析方法(DCA和TWINSPAN)和Shannon-Wiener多样性指数、Pielou指数以及Jaccard相异性系数对太白山木本植物物种多样性在南北坡沿海拔梯度分布格局进行了初步研究。结果表明：太白山的木本植物群落具有明显的环境梯度格局,海拔是决定太白山植物群落分布的主要因素,而坡向起到次要作用一植物群落类型与坡向的关系不大,当考虑群落的环境梯度格局时,DCA第一轴主要与年均温密切相关,而第二轴则取决于年平均相对湿度：乔木层和灌木层的物种具有相似的海拔梯度格局,植物群落中木本植物物种丰富度和多样性随着海拔的升高单调下降;群落均匀度随着海拔变化的规律不明显;灌木层的物种多样性比乔木层更为丰富,而南坡具有比北坡更多的物种数和更高的多样性。相邻海拔之问群落的相异性在南北坡具有不同的分布格局,在北坡2800m以下,群落相异性沿海拔梯度变化不大,而在2800m以上的高海拔地区,群落相异性随海拔的升高而降低;在南坡,随着海拔的升高,群落相异性不断减少。太白山南坡群落比北坡分布更连续。     

漓江水陆交错带土壤理化性质及其分布特征

水陆交错带是水生生态系统与陆地生态系统之间的过渡带,是一种典型的生态交错区,承载着能量流动、物质循环和信息交换的重要作用。土壤作为水陆交错带系统的重要组成部分,是水陆交错带功能实现的基础之一。鉴于此,以桂林漓江水陆交错带纵向梯度(上游、中游、下游)不同植被覆盖条件下的土壤为研究对象,采用野外取样调查、实验分析与统计检验相结合,系统的分析了土壤理化性质及其分布特征,旨在为该区域退化生态系统恢复与重建提供依据。结果表明:11个土壤理化性质,其中5个指标(土壤含水量、全氮、全磷、速效氮和速效钾)在上游、中游和下游均差异性显著。不同梯度下的土壤理化性质的相关性及相关性大小也不尽相同,但在总体上存在一些较相似的变化规律,如上游、中游和下游的土壤容重和孔隙度均呈现显著负相关,土壤全磷和有机质与多数土壤化学性质呈显著正相关;土壤含水量在下游与多数土壤化学性质均显著相关,但在上游仅与土壤全磷显著负相关。PCA主成分分析表明,土壤容重、土壤孔隙度和土壤全磷含量的贡献均大于其他环境因子的平均贡献率,体现了它们是影响漓江水陆交错带土壤理化性质的重要环境因子。     

长白山林区森林/沼泽交错群落的植物多样性

本研究应用样带网格调查方法,对森林／沼泽交错区上6种群落的植物多样性状况、优势种类与分布以及交错区环境梯度进行了研究。结果表明：森林／沼泽交错区植物多样性具有沿着交错区环境梯度逐渐增高的趋势;发育成熟的交错群落具有最高的植物多样性,且高于相对应的典型森林群落。由于交错区群落存在着沼泽植物类群、森林类群以及交错区群落的优势种类群,故发育成熟的交错区群落种类较丰富,一些优势种种群数量为森林中的5倍。因为交错区的生境对于满足这些种类的生活史具有重要作用。森林／沼泽交错群落的特征与交错区环境梯度以及两个植被类型的特征密切相关。     

绿洲荒漠过渡带风况对波文比和蒸散发的影响

波文比-能量平衡法是目前蒸散发研究常用的方法之一。在利用波文比-能量平衡法对荒漠地区,尤其对绿洲荒漠过渡带的蒸散发进行研究时,发现有波文比波动大、蒸散发结果准确性不高等问题。如何提高波文比-能量平衡法在绿洲荒漠过渡带的准确性成为荒漠干旱区精确研究水分收支急需解决的问题。在以前的研究基础上,发现绿洲荒漠过渡带的不同风况对波文比有不同影响,这可能是造成波文比-能量平衡法在绿洲荒漠过渡带精度不高的主要原因。为了证明这个假设,于2010—2012年在西北民勤绿洲荒漠过渡带进行了野外连续观测,观测了不同风况条件下波文比、不同高度的温度差、湿度差以及蒸散发的变化规律,分析了它们的特征及其影响因素。结果表明,研究区观测期内波文比值在-17.3—16.2范围内变化,波动较大,呈"U"型变化,生长季中期波文比值低于初期和末期;在无风天气,绿洲荒漠过渡带温度、湿度梯度不受水平气流的影响,波文比波动小,异常值少,波文比方法测算出的蒸散量较为准确,能够代表实际蒸散量,所测得民勤绿洲荒漠过渡带波文比日均值为0.07,日蒸散量为1.6mm/d;在绿洲风和荒漠风天气,绿洲荒漠过渡带空气温度、湿度结构发生明显改变,波文比波动大,不同风况使得大气处于逆温或逆湿的状态,波文比-能量平衡法所测得的蒸散量负值增多,适用性降低。因而在应用波文比-能量平衡法估算绿洲荒漠过渡带的蒸散发时应该选择合适的天气和观测点,避开风况对观测结果的影响。     

Evidence for ecological release over a fine spatial scale in a lizard from the White Sands formation

When a population experiences relaxation of selective pressures due to reduced predation or competition, it may undergo ecological release. Ecological release often manifests as increased niche breadth and trait variation, as individuals have the opportunity to exploit a wider variety of resources. At the recently‐colonized White Sands dune formation in New Mexico, lizards from white sand habitat have fewer predators and competitors than their dark soil counterparts, and show evidence of ecological release compared to dark soil lizards. To determine whether the dynamics of ecological release also play out over an even finer habitat gradient, we studied southwestern fence lizards in the center of the White Sands dune formation and the narrow ecotone between White Sands and the surrounding dark soil habitats. We predicted that lizards from the central dunes would exhibit ecological release in terms of broadened resource use compared to lizards from the ecotone. We first conducted avian surveys in both the central dunes and ecotone habitats to measure abundance, richness and diversity of avian species that could act as lizard predators. Next, we measured microhabitat‐scale resource use by comparing perch selection of lizards in both habitats. Finally, we measured landscape‐scale resource use by quantifying home range sizes and daily distances traveled by lizards in both habitats. We found that central dunes lizards used a greater diversity of perch types, and had greater variation in both home range size and daily distances traveled, than ecotone lizards. There were fewer predatory bird species in the central dunes than on the ecotone, and there was a tendency for fewer predation events in the central dunes than on the ecotone. Our results demonstrate that ecological release is detectable over a fine habitat gradient, such as between the center of a recently‐colonized habitat and its ecotone with the surrounding ecosystem.     

生态交错带及其研究进展

生态交错带研究对探索自然生态规律和保护环境有重要意义。近30a来,有关生态交错带的论文数平均年增57%,显示其得到了愈来愈广泛的关注。回顾了生态交错带概念的产生与发展,区分了它与边缘、生态边界层与生态过渡带等概念的异同;简述了其7个基本属性,即高生物多样性、丰富的特有种、大量外来种、频繁的物质流动、敏感的时空动态性、结构的异质性和脆弱性;总结提炼了生态交错带的基本原理和假说;综述了生态交错带的生物多样性产生机制、对全球变化的响应与反馈、生态设计与管理以及生态交错带模型发展和整合的研究进展。提出今后需要大力发展理论研究、多尺度模型转化和多因子综合分析,以完善生态交错带理论并支持生态学机理的探索。     

Ecology of a steppe-tundra gradient in interior Alaska

Abstract. Subarctic steppe is currently restricted in interior Alaska and the Yukon Territory to steep, south-facing river bluffs. Paleoecological and biogeographic evidence suggests that some steppe taxa may have been more widespread during the Full-Glacial. We examined factors controlling the distribution of steppe taxa on an elevation gradient across a steppetundra ecotone; such analyses may help define potential Full-Glacial distributions of these taxa. Multivariate analyses suggest that species can be divided into four spatially distinct groups, but individualistic species distributions create considerable overlap among these groups. The steppe-tundra ecotone comprises a broad zone of mixing between steppe taxa and drought-tolerant alpine tundra taxa, followed by an abrupt shift to alpine shrub tundra. The transition from low steppe to tundra vegetation is primarily associated with a gradient of decreasing soil temperature. The more abrupt transition from mixed steppe-tundra to alpine shrub tundra vegetation is primarily associated with changes in soil depth and soil moisture. Variation in vegetation within steppe is associated with gradients in soil phosphorus and moisture. Greenhouse experiments on drought tolerance of two steppe and two tundra taxa suggest that the individualistic distribution of species along the ecotone is partly a function of physiological differences among species. Our analyses of vegetation-environment relationships support the hypothesis that some components of the steppe community could have been more widespread during the colder Full-Glacial.     

Patterns of divergence in the olive sunbird Cyanomitra olivacea (Aves: Nectariniidae) across the African rainforest–savanna ecotone

In the debate over modes of vertebrate diversification in tropical rainforests, two competing hypotheses of speciation predominate: those that emphasize the role of geographical isolation during glacial periods and those that stress the role of ecology and diversifying selection across ecotones or environmental gradients. To investigate the relative roles of selection versus isolation in refugia, we contrasted genetic and morphologic divergence of the olive sunbird (Cyanomitra olivacea) at 18 sites (approximately 200 individuals) across the forest–savanna ecotone of Central Africa in a region considered to have harboured three hypothesized refugia during glacial periods. Habitats were characterized using bioclimatic and satellite remote‐sensing data. We found relatively high levels of gene flow between ecotone and forest populations and between refugia. Consistent with a pattern of divergence‐with‐gene‐flow, we found morphological characters to be significantly divergent across the gradient [forest versus ecotone (mean ± SD): wing length 60.47 ± 1.81 mm versus 62.18 ± 1.35 mm; tarsus length 15.51 ± 0.82 mm versus 16.00 ± 0.57 mm; upper mandible length 21.77 ± 1.09 mm versus 23.19 ± 0.98 mm, respectively]. Within‐habitat comparisons across forest and ecotone sites showed no significant differences in morphology. The results show that divergence in morphological traits is tied to environmental variables across the gradient and is occurring despite gene flow. The pattern of divergence‐with‐gene‐flow found is similar to that described for other rainforest species across the gradient. These results suggest that neither refugia, nor isolation‐by‐distance have played a major role in divergence in the olive sunbird, although ecological differences along the forest and savanna ecotone may impose significant selection pressures on the phenotype and potentially be important in diversification. © 2011 The Linnean Society of London, Biological Journal of the Linnean Society, 2011, 103 , 821–835.     

长白山北坡植被垂直带群落交错区的定量判定

以海拔梯度上的群落重要值和二元数据为指标,采用游动分割窗技术辨析了长白山北坡各植被带群落交错区的位置和宽度．结果表明,采用平方欧氏距离(SED)和Bray—Curtis距离函数(PD)计算的游动分割窗的峰值和峰宽有较好的重合性,其中基于灌木和草本物种重要值的平方欧氏距离更能准确地反映交错带植被的变异．依据游动分割窗的分析,判定阔叶红松林和暗针叶林的交错区为渐变类型,位于海拔1120m,宽度为200m,暗针叶林和岳桦交错区为急变类型,位于海拔1790m,宽度为50m,林线为急变类型,位于海拔2000m。宽度为40m．     

长白山岳桦种群过渡带位置的研究

在长白山北坡,由于水、热条件及其组合的垂直分异,植被形成了完整的垂直带谱．从表观上看,各植被带间存在明显的过渡带,但由于多种因素的影响,过渡带的位置确定比较困难,文中采用梯度取样方法,应用分形分析、种群分布格局分析和种间竞争分析对海拔1400～2200m的岳桦种群过渡带进行了定量研究,结果表明,岳桦种群在海拔1650m附近与云冷杉林形成一个森林过渡带;在海拔2080m附近与高山苔原形成一个林线过渡带。     

Comparison of soil seed banks of habitats distributed along an altitudinal gradient in northern Iran

In this study we investigated the variations in soil seed banks along an altitudinal gradient in the Alborz mountains, Iran, covering three habitats from lower to upper altitudes: forest, forest-subalpine grassland ecotone and subalpine meadow. In each habitat from 1850 to 2400 m, 20 quadrats were established along four transects, and the above-ground vegetation and the germinable seed banks were determined. Results show that the similarity between seed bank and vegetation was lowest in the ecotone located at intermediate altitudes. Together with the contrasting highest density and species diversity of seeds at these altitudes, the ecotonal role of this habitat was confirmed.We found evidence that lower altitudes could act as storage for seeds of some species growing at higher altitudes; the role of the ecotone was more prominent as a reserve for the meadow plant seeds than the role of the forest as a reserve for seeds of the meadow and ecotone habitats. Soil seed banks, particularly from the ecotone, can be used for restoring vegetation in some degraded sites.