物种谱系不确定性对群落谱系格局指标的影响

物种谱系关系常被用于衡量群落谱系格局及推断格局背后的生态过程,但多数研究往往忽视谱系关系的不确定性及其可能对群落谱系格局造成的影响.为此,本文以浙江天童20 hm^2样地内150个树种为研究对象,采用这些物种叶绿体DNA的rbcL和matK碱基序列构建1棵一致系统发育树和反映谱系不确定性的999棵系统发育树,然后结合样地物种分布数据计算标准化净亲缘指数(NRI)和最近亲缘指数(NTI),最后运用独立置换零模型衡量样地群落谱系格局.结果表明:物种系统发育树在拓扑结构和物种谱系分支节点年龄上均存在较大的不确定性,谱系不确定性随着谱系分支节点年龄的减小而增大,也随物种间平均谱系距离的增加而增加;在样方尺度上,物种谱系的不确定性增加了标准化NRI和NTI指数的变异,但对两个指数的影响几乎独立;其对两指数的空间分布影响不同,且程度不一,其中标准化NRI受到的影响相对更大;在群落尺度上,物种谱系的不确定性增加了标准化NRI和NTI的变异,平均变异系数分别为0.37和0.077,表明群落水平的标准化NRI更易受到谱系不确定性的影响.这说明物种谱系不确定性会传递到常用的群落谱系格局指标中,且不同指标受影响的程度不同,进而影响对群落谱系格局的衡量及相关生态过程的推断.该结论也暗示以往不考虑谱系不确定性的研究中,非随机的群落谱系格局比例可能被高估.     

山西芦芽山针叶林草本层群落谱系结构与多样性的海拔格局

物种多样性格局及其成因是生态学的经典问题之一。谱系方法将演化信息(即物种亲缘关系)整合到群落学研究中,给群落学研究带来了全新视角。该研究以山西芦芽山针叶林冠层下草本群落为研究对象,将群落物种组成数据、厘定有进化时间的谱系树与地形、土壤等生境数据相结合,运用一般线性回归、基于距离矩阵的多元回归和谱系结构主坐标分析(PCPS)等统计方法,探究了草本群落谱系结构与谱系多样性的海拔格局及其与生境因子的关系。结果表明:所有样地的谱系结构指标均落在随机置信带之内,说明中性因素对草本群落构建的影响较为强烈。同时,谱系结构与海拔梯度之间存在显著的正线性关系,暗示确定性过程的作用也不可忽略,种间竞争排斥可能促进了低海拔地区谱系结构呈发散趋势,而高海拔的生境过滤引发了谱系聚集趋势。基于最近谱系距离的beta多样性与海拔差异之间呈极显著正相关关系,同样反映了草本层物种集聚受到了生境过滤的显著影响。PCPS模型前两轴代表了55.9%的谱系-物种组成变异,海拔是引起该变异的关键因子;PCPS二维排序图显示,高海拔地区群落的谱系聚集可能由菊科、禾本科等大科所主导,低海拔则显示出较高的演化分支多样性,从而表现出谱系发散。综上所述,该研究揭示了山西芦芽山山地针叶林冠层下草本群落谱系多样性格局,并初步明晰了主要生态过程对物种集聚的影响规律。     

不同尺度上环境因子对常绿阔叶林群落的谱系结构的影响

群落的谱系结构是反映作用于群落组成的各种生态过程的综合指标。通过研究群落的谱系结构, 能够有效地推断形成群落谱系结构的生态过程。该文从环境因子(海拔、地形、pH、土壤湿度和土壤元素等)对群落谱系结构的影响这一视角出发, 采用圆形随机取样, 在半径为5、25、50、75和100 m 5个尺度上, 深入研究了古田山24 hm²永久样地群落的谱系结构。研究发现: 古田山样地在所有研究尺度上(半径 > 5 m)都表现为谱系聚集, 随着尺度的增加, 群落的聚集程度呈现出先增加后下降的格局。采用多元线性回归模型分析环境因子对群落谱系结构的影响时发现: 随着尺度的增加, 环境因子对群落谱系结构的影响逐渐增强; 在小尺度上, 环境因子对谱系结构没有显著影响, 这可能是由于小尺度上近缘种之间较强的竞争排斥作用所致。当尺度达到100 m半径时, 高海拔区域表现出谱系发散格局, 而低海拔区域保持谱系聚集, 这可能是由于古田山样地海拔较高的地带生境异质性较强和较大的干扰所致。该研究在所有的尺度上都表现出显著的谱系聚集, 与中性理论所预测的群落是物种的随机组合、无谱系结构相反, 因而为生态位理论提供了证据。     

不同空间尺度西藏色季拉山急尖长苞冷杉群落谱系结构特征

基于西藏色季拉山4 hm²亚高山暗针叶林固定样地调查数据,分析了急尖长苞冷杉群落内6个径级(1～2、2～4、4～7、7～11、11～16、>16 cm)的植物在5个空间尺度(5 m×5 m、10 m×10 m、20 m×20 m、50 m×50 m、100 m×100 m)上的谱系结构。结果表明: 不同空间尺度上,该群落的净谱系亲缘关系指数(NRI)和净最近种间亲缘关系指数(NTI)值均大于零,整体上表现为谱系聚集。在小空间尺度(5 m×5 m)上,谱系结构聚集强度最大。在所有空间尺度上,群落内小径级个体表现为谱系聚集,随着径级的增大(DBH>7 cm),逐渐表现为谱系发散,且发散程度随径级增加而增大。小径级个体的谱系聚集强度随空间尺度而增大;而大径级个体(DBH>7 cm)的谱系发散程度随空间尺度增加而增大。小径级群落的生境过滤和大径级群落的竞争排斥作用可能是驱动该区域急尖长苞冷杉群落构建的主要生态学过程。     

不同时间和空间尺度上台湾水青冈群落谱系结构动态变化

群落谱系结构是了解群落聚群过程的一个基础研究内容。但是现有大部分研究内容集中在群落组成和结构的时空差异,对谱系结构的动态变化研究较少。以浙江省清凉峰国家级自然保护区的国家二级保护植物台湾水青冈(Fagus hayatae)林为研究对象,利用2006年、2011年、2016年3次群落动态调查数据,从10、20、50m的3个空间尺度上研究该群落在10a间的谱系结构动态变化,分析时空尺度对台湾水青冈群落谱系结构的影响,探究调控台湾水青冈群落动态变化的主要因子,为后期台湾水青冈林的保护提供理论基础。研究发现(1)在10a森林动态变化过程中,群落的MPD指数下降,MNTD指数增加。NRI和NTI指数在大尺度上随时间显著增加,但在小尺度上无显著变化。(2)随着空间尺度的增加,上述指数的动态变化趋势均不断增强。以上结果表明,2006—2016年间台湾水青冈群落总体谱系结构表现出不断聚集的趋势,而近缘种的谱系关系则不断疏远;群落谱系结构的聚集趋势随空间尺度的增加而增强。大尺度上的环境过滤和小尺度上的随机过程和种间竞争作用可能是导致该地区台湾水青冈群落谱系结构动态变化的主要生态学过程。     

不同程度人为干扰对古田山森林群落谱系结构的影响

群落谱系结构包含群落发育的历史信息,能从新的角度反映群落形成的生态过程.作者在浙江古田山自然保护区亚热带常绿阔叶林中选择了人为干扰强度不同的4种群落类型,以20 m×20 m为研究尺度探讨了不同干扰程度对群落谱系结构的影响.结果表明,人工林(类型Ⅰ)谱系结构发散;但间伐林(类型Ⅱ)、自然恢复林(类型Ⅲ)以及自然老龄林(类型Ⅳ)谱系结构聚集,且以类型Ⅱ和Ⅳ聚集度最高.进一步分析不同径级谱系结构发现,在中小径级(DBH≤5 cm和5 cm10 cm时,除了类型Ⅳ,其他3种群落都是谱系结构发散,这反映了在恢复早期种子扩散对这些林型群落构建影响较大:而皆伐后的演替和间伐增加了群落生境异质性,生境过滤作用增强,使类型Ⅱ、Ⅲ群落中小径级谱系结构表现为聚集;类型Ⅳ群落不同径级谱系结构均表现为聚集,可能与其稳定的生境过滤作用有关.     

山西霍山植物群落谱系结构的空间格局

以山西霍山七里峪植物群落为研究对象,用R语言分别对9个海拔梯度(1 200~2 000m)、5个空间尺度(100、400、900、1 600和2 500m2)和5个空间尺度下划分的6个径级(Ⅰ.DBH5cm、Ⅱ.5cm≤DBH10cm、Ⅲ.10cm≤DBH15cm、Ⅳ.15cm≤DBH20cm、Ⅴ.20cm≤DBH25cm、Ⅵ.DBH≥25cm)的植物群落谱系结构及其在不同研究方向上的变化规律进行分析,探讨其群落构建成因。结果显示:(1)在所有海拔梯度上,霍山七里峪植物群落都表现出一定的谱系结构,在不同海拔梯度上,群落谱系结构表现出一定的差异性,且在中低海拔群落的谱系结构是发散的,在较高海拔群落的谱系结构是聚集的。(2)5个空间尺度下研究区植物群落都具有谱系结构,且随着空间尺度的增加,谱系聚集程度越来越大。(3)不同径级下的群落都有一定的谱系结构,随着径级的增大,谱系聚集程度逐渐降低,趋向于发散结构,但在Ⅵ径级时群落聚集程度较Ⅳ、Ⅴ径级的高。研究表明,山西霍山七里峪植物群落在不同海拔梯度、不同空间尺度和不同径级下都表现出显著的谱系结构,与中性理论所预测的谱系随机并不相符,证明生态位理论在霍山植物群落构建过程中的作用更加重要。     

沿海拔梯度变化的哀牢山亚热带森林群落系统发育结构

为揭示森林群落系统发育结构在海拔梯度上的变化及其驱动因素, 本研究以云南哀牢山西坡的亚热带森林群落为研究对象, 以APG III系统为基础框架, 结合DNA条形码序列信息解决末端分类单元亲缘关系的方法, 构建了哀牢山森林群落系统发育进化树, 采用净亲缘指数(net relatedness index, NRI)和最近亲缘指数(nearest taxon index, NTI), 探讨了不同植被类型的森林群落系统发育结构和沿海拔梯度的变化规律。结果表明, 从整体的海拔变化趋势上来看, 哀牢山森林群落系统发育结构随海拔上升由系统发育聚集(phylogenetic clustering)走向发散(phylogenetic overdispersion)或聚集程度降低。在低海拔地区, 群落表现为系统发育聚集, 表明生态位理论中的生境过滤作用在群落构建和生物多样性的维持中起着主导作用; 在中海拔地区, 出现了聚集与发散两种群落系统发育结构并存的现象, 推测可能是生境过滤和竞争排斥两种生态过程共同作用的结果; 在高海拔地区, 群落的系统发育结构因选择的指数不同而出现相反的结果, NRI表现出系统发育聚集, 而NTI却表现为随机或发散, 考虑到高海拔地区的环境胁迫可能促使植物发生趋同进化, 推测其群落构建的生态学过程需要更为综合的研究。本研究揭示群落系统发育结构沿海拔梯度确实存在显著的变化, 证明在生态群落的构建过程中非随机过程起到促进乃至关键作用。     

海南岛3个林区热带云雾林植物多样性变化

以分布在海南岛西部(霸王岭国家级自然保护区, 21个样方)、西南部(尖峰岭国家级自然保护区, 12个样方)和中部(黎母山省级自然保护区, 15个样方)的热带云雾林为研究对象, 研究α及β物种多样性、功能多样性、谱系多样性的变化, 为植物多样性的保护提供科学依据。结果表明: 尖峰岭群落树木个体多度、物种丰富度最大, 黎母山群落树木个体多度、物种丰富度最小; 黎母山群落间物种组成差异最大, 霸王岭群落间物种组成差异最小, 海南岛霸王岭(西部)、尖峰岭(西南部)和黎母山(中部) 3个林区热带云雾林物种多样性差异可能与空气温度和相对湿度有关。尖峰岭群落内功能丰富度、Rao’s二次熵最低, 功能均匀度最高, 群落间平均成对性状距离最小, 反映群落构建主要受环境筛影响; 霸王岭群落Rao’s二次熵最高, 功能均匀度最低, 群落间平均成对性状距离最大, 反映群落构建主要受限制相似性影响; 黎母山群落内功能丰富度最高, 群落间平均最近性状距离最大, 表明限制相似性在黎母山热带云雾林群落构建中的作用更重要。霸王岭群落内谱系多样性、物种间平均最近相邻谱系距离均较大, 反映物种间谱系关系趋于发散; 黎母山群落内谱系多样性、物种间平均成对谱系距离及群落间平均成对谱系距离均最小, 反映物种间谱系关系趋于聚集; 而尖峰岭群落内物种间平均成对谱系距离、群落间平均成对谱系距离最大, 但物种间平均最近相邻谱系距离最小, 反映物种间谱系关系既具有发散又具有聚集的共存格局。因此, 海南岛热带云雾林群落植物多样性变化格局与环境及物种间相互作用有关。     

后河自然保护区珍稀植物群落谱系结构的时空变化

群落中所有物种对的亲缘关系程度构成群落的谱系结构。研究群落的谱系结构可以有效地揭示环境过滤、竞争排斥、中性过程三大生态过程对群落构建的相对重要性。本文以湖北后河自然保护区1hm。固定样地的珍稀植物群落为研究对象,分别研究了5m×5m、10m×10m、20m×20m、30m×30m、40m×40m、50m×50m6个空间尺度和在10m×10m、20m×20m、30m×30m、40m×40m、50m×50m5个空间尺度下5cm≤DBH〈10cm、10cm≤DBH〈15cm、15cm≤DBH〈20cm、DBH≥20cm4个径级对亚热带常绿落叶阔叶混交林群落谱系结构的影响。结果发现：随着空间尺度的增加,谱系结构逐渐趋向聚集。随着径级的增大,群落谱系聚集程度越来越小。但当DBHI〉20cm时,群落谱系聚集度较高。在25m。的尺度上群落谱系结构表现为随机,而在100m^2及更大的尺度上群落谱系结构都表现为聚集,说明在亚热带常绿阔叶落叶混交林的群落构建过程中,小尺度上中性过程可能起主导作用,而大尺度上生态位过程可能更重要。     

The community matrix in three species community models

The explicit function of the community matrix of a three dimensional Lotka-Volterra model is delineated by a set of necessary and sufficient conditions for a positive equilibrium to be asymptotically stable. In the special case that the community matrix is quasi weakly diagonally dominant, it is shown that a positive determinant for the community matrix is not only necessary but is also sufficient for stability. The results are specific to three dimensional models and do not extend to communities of dimension greater than three.     

Is a community still a community? Reviewing definitions of key terms in community ecology

Community ecology is an inherently complicated field, confounded by the conflicting use of fundamental terms. Nearly two decades ago, Fauth et al. (1996) demonstrated that imprecise language led to the virtual synonymy of important terms and so attempted to clearly define four keywords in community ecology; “community,” “assemblage,” “guild,” and “ensemble”. We revisit Fauth et al.'s conclusion and discuss how the use of these terms has changed over time since their review. An updated analysis of term definition from a selection of popular ecological textbooks suggests that definitions have drifted away from those encountered pre‐1996, and slightly disagreed with results from a survey of 100 ecology professionals (comprising of academic professors, nonacademic PhDs, graduate and undergraduate biology students). Results suggest that confusion about these terms is still widespread in ecology. We conclude with clear suggestions for definitions of each term to be adopted hereafter to provide greater cohesion among research groups.     

MPowering ecologists: community assembly tools for community assembly rules

Null model tests of presence–absence data (‘NMTPAs’) provide important tools for inferring effects of competition, facilitation, habitat filtering, and other ecological processes from observational data. Many NMTPAs have been developed, but they often yield conflicting conclusions when applied to the same data. Type I and II error rates, size, power, robustness and bias provide important criteria for assessing which tests are valid, but these criteria need to be evaluated contingent on the sample size, null hypothesis of interest, and assumptions that are appropriate for the data set that is being analyzed. In this paper, we confirm that this is the case using the software MPower, evaluating the validity of NMTPAs contingent on the null hypothesis being tested, assumptions that can be made, and sample size. Evaluating the validity of NMTPAs contingent on these factors is important towards ensuring that reliable inferences are drawn from observational data about the processes controlling community assembly.     

The autophagy community

There are various definitions of community. A definition that I found in one of my dictionaries is the following: “A social, religious, occupational, or other group sharing common characteristics or interests and perceived or perceiving itself as distinct in some respect from the larger society within which it exists.” Thus, I think it is fair to say that there is a worldwide autophagy community. That is, there is a group of researchers (our occupation), whose members share an interest in autophagy (our common characteristic), and that group is distinct from the larger society (I do not want to begin describing the many ways this applies). But do we feel like a community, and do we need a community? I suggest that a community is indeed beneficial, and I propose one mechanism for enhancing the development of the autophagy community.