南四湖沉水植物物种多样性和功能多样性对水深梯度的响应

从物种多样性和功能多样性探讨沉水植物群落对水深的响应可深刻揭示水深对群落构建的影响机制。以南四湖不同水深沉水植物群落为研究对象,对比分析了群落的9个加权功能性状（株高、茎分支数、茎节数、茎直径、根长、根围直径、生物量分配比、比叶面积、植物体磷含量）、5个物种多样性指数（Berger-Parker生态优势度指数、Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数）和5个功能多样性指数（功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、功能离散度FDiv指数、功能分散度FDis指数和二次熵Rao指数）以及物种多样性和功能多样性关系对水深的响应规律。研究结果表明：（1）水深可显著改变群落株高、根长、根围直径、比叶面积、生物量分配比和植物体磷含量6个加权功能性状;群落茎分支数、茎节数和茎直径3个加权功能性状对水深变化无显著响应;（2）水深可显著影响群落物种多样性和功能多样性,中等水深处沉水植物群落具有较高的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Berger-Parker生态优势度指数、Pielou均匀度指数以及功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、功能离散度FDis指数、二次熵Rao指数;（3）水深可改变5个物种多样性指数与功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、功能离散度FDiv指数3个功能多样性指数间的相关关系,但对5个物种多样性指数与功能离散度FDis指数、二次熵Rao指数2个功能多样性指数间的相关关系无显著影响。研究结论为：群落不同测度的物种多样性和功能多样性指数及其相关关系对水深变化的响应迥异,在探讨水深对沉水植物群落构建的影响机制时应从多个方面综合考量。     

刈割、围封、放牧三种利用方式下草原生态系统的多功能性与植物物种多样性之间的关系

随着全球变化对生物多样性的影响不断加剧, 生物多样性与生态系统功能之间相互关系(BEF)的研究显得极为重要。过去的20多年, BEF的研究大多集中在对物种多样性与单一或少数生态系统功能之间关系的探讨, 但生态系统最为重要的价值是同时维持多种服务和功能的能力, 基于此, 该文首次在国内引入近年来不断完善的生态系统多功能性(multifunctionality)的概念, 并对目前主流的评价方法进行了改进, 从而对内蒙古三种利用方式(刈割、围封、放牧)下的草地群落进行了多功能性评价, 并探讨了多功能性与物种多样性之间的关系。结果显示本研究改进的方法和目前主流方法评价得出的多功能性指数在样方和样地尺度上都有很高的相关性(R² = 0.6956, p < 0.0001; R² = 0.9231, p < 0.0001), 表明该文作者改进后的方法是可靠的。重度放牧的草地群落物种多样性水平最低, 绝大多数土壤功能指标较差, 表现出退化特征; 7年的围封和刈割群落均有较高的物种多样性水平和改善的土壤功能指标; 三者的多功能性指数为刈割(0.2178) >围封(0.0704) >放牧(-0.8031)。植被样方主要沿水肥梯度分布; 多样性指数中, 均匀度指数(Pielou index)和丰富度指数(Margelf index)对多功能性的影响作用最大, 均为样方尺度(R² = 0.1871, p < 0.0001; R² = 0.1601, p < 0.0001)小于样地尺度(R² = 0.5921, p = 0.0093; R² = 0.7499, p = 0.0007), 有尺度依赖性; 多功能性在样方和样地尺度上均与物种均匀度呈线性正相关关系, 而与物种丰富度呈单峰曲线关系。该文研究结果表明, 相对于重度放牧和围封, 刈割更有利于维持该地区生态系统的多功能性; 物种丰富度适中且物种分布均匀的生态系统可能有更好的多功能性。     

中国东部海岛黑松群落功能多样性的纬度变异及其影响因素

黑松(Pinus thunbergii)群落在中国东海和黄海海域的海岛广泛分布, 研究其功能多样性的纬度变化特征及其影响因素, 有助于揭示是否在高度隔离的片断化景观中, 同一植物群落类型的生物多样性也具有显著的纬度地带性特征。该研究调查和测定了中国东部海域跨越13个纬度的27个海岛60个黑松群落的物种组成和植物功能性状, 分析了生物因素(黑松优势度和物种多样性)与非生物因素(年平均气温、总太阳辐射和干旱指数)与黑松群落功能多样性的关系, 并利用广义线性回归和方差分解揭示了各影响因素对黑松群落功能多样性的相对影响。主要结果: 随纬度升高, 群落的黑松优势度和物种丰富度, 以及枝干性状和枝叶性状总体的功能丰富度、功能分散度、Rao二次熵均显著降低, 但叶片功能多样性无显著变化趋势。黑松优势度、物种多样性和气候综合解释了枝叶性状总体功能丰富度、分散度和Rao二次熵变异的63%、47%和39%, 枝干性状功能丰富度、分散度和Rao二次熵变异的56%、67%和53%, 对叶片性状功能多样性的综合解释度较低(21%-30%)。物种丰富度和辛普森多样性显著增加叶功能多样性, 香农-维纳多样性显著降低叶功能丰富度。干旱度显著增加枝叶性状总体和枝干功能多样性, 年平均气温显著降低枝干功能分散度和Rao二次熵。该结果表明, 中国东部海岛黑松群落的功能多样性具有明显的纬度格局, 气候因素和物种丰富度是决定黑松群落功能多样性纬度变异的重要因素。     

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。     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林群落垂直结构及其物种多样性特征

群落结构在森林生态系统中具有重要作用, 其构建机制一直是森林生态学的研究核心。群落结构不仅包括水平方向上的物种分布格局, 还包括垂直方向上的物种分层结构。本文基于鼎湖山南亚热带常绿阔叶林塔吊样地, 利用林冠塔吊和测高杆精准测量样地内每个个体(胸径大于1 cm)的树高, 并划分群落的垂直层次, 研究了每层的群落多样性特征(α多样性)和林层间的群落多样性变化特征(β多样性)。结果表明: (1)样地群落垂直层次由下至上分为5层: 灌木层、亚冠层、林冠下层、林冠中层和林冠上层。(2)随林层向上, 物种丰富度、多度和Shannon-Wiener指数均下降, Pielou均匀度指数在林冠下层最大。(3)利用POD法计算并分解β多样性, 发现随林层向上, β多样性在灌木层与其他各层间呈递增趋势, 在相邻林层间呈单峰型, 不同林层间的物种组成差异主要由丰富度差异造成。 但在林冠下层与林冠中层间丰富度差异较小, 物种替换组分增大, 可能与林冠下层所处特殊位置有关。(4)各林层内微环境从灌木层向上, 趋于高温、强光照和低空气相对湿度, 但林冠下层平均日光强最低。综上, 鼎湖山南亚热带常绿阔叶林林冠下层可能存在强烈的环境筛选作用, 且光照可能是影响群落垂直结构形成的限制因子。     

Effects of biodiversity,stand factors and functional identity on biomass and productivity during the restoration of subtropical forests in Central China

恢复梯度上华中亚热带森林生物多样性、林分因子及功能特性对生物量、生产力的影响 草地群落上进行的控制实验大都发现生物多样性对生态系统功能有显著促进作用。然而,在天然林中,多样性与林分因子、群落功能特性的相对作用大小仍存在争议。本文在森林恢复梯度上,研究这3类因素对生物量和生产力的相对影响。我们在湖北神农架设置了处于不同恢复阶段的24块(600 m²)亚热 带森林样地,计算了林分生物量和生产力。选择5个关键的植物功能性状,并计算了群落的功能多样性(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)和性状的加权平均值(CWM)。使用一般线性模型(GLMs)、变异分离等方法探究林分因子(密度、林龄、群落最大树高等)、功能特性、物种和功能多样性对生物量和生产力的相对重要性。研究结果表明,随着森林恢复,林分生物量和生产力显著增加,群落物种丰富度显著增加,而功能离散度显著降低。变异分离结果表明,多样性对生物量和生产力的单独效应不显著,但可能通过与林分因子和功能特性的协同效应来影响生物量和生产力。总体而言,我们发现林分因子对亚热带森林生物量和生产力的影响最大,功能特性显著影响生产力,但不影响生物量。这些结果说明,在森林经营中,调整林分结构和群落物种特性是提高森林碳储量和固碳潜力的有效途径。     

尖峰岭热带山地雨林林冠层乔木某些功能性状的系统发育信号、关联性及其演化模式

热带雨林林冠层具有丰富的物种、功能和系统发育(谱系)多样性,能够显著影响生态系统生物地球化学循环,调节大气水热平衡,缓解气候变化与人为干扰的负面作用。因此热带雨林林冠层功能和谱系生态学研究是目前群落生态学研究的热点之一。选取海南尖峰岭热带山地雨林3个1 hm2样地的林冠层为研究对象,利用样地林冠树种清查数据基于APG III系统发育结构重建样地林冠层系统发育树。利用Blomber's K对和Pagel'sλ指标结合系统发育独立性比较法对组成林冠层乔木树种的结构、化学计量和水力学功能性状(11个性状)的系统发育信号、关联性和演化模式进行研究,以探讨物种亲缘关系对尖峰岭热带山地雨林林冠层多维功能性状关联性及其动态演化的影响。结果表明,有8个功能性状(叶面积、叶厚度和潜在最大高度除外)具有显著的系统发育信号(通过P0.05的显著性检验),Blomber's K值和Pagel'sλ值分别介于0.202—0.392和0.277—0.847之间,表明尖峰岭热带山地雨林林冠层功能性状普遍存在系统发育保守性。在系统发育背景下,林冠层乔木树种结构、化学和水力学功能性状在物种水平普遍存在显著关联性(P0.05),表现出趋同或趋异进化;而且林冠层乔木随物种分化其功能性状分化模式大致呈水平"漏斗"状,姐妹类群功能性状间差异性在物种分化早期(大约1亿2千万年前至6000万年前)明显小于其在中后期(大约6000万年前至今)的差异性,导致了林冠层性状空间在中后期迅速膨大。然而林冠层主要功能性状在系统发育树内部每一节点上姊妹类群分化产生的系统发育独立性比较值绝大部分与零模型随机模拟值并无显著性差异。了解系统发育背景下林冠层功能性状的权衡关系及其随物种演化的分化模式与时间动态为进一步探究热带雨林林冠生态系统功能发挥奠定基础。     

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。     

毛乌素沙地植被不同恢复阶段植物群落物种多样性、功能多样性和系统发育多样性

进入21世纪以来, 中国荒漠化恢复取得显著成效, 荒漠化、沙化土地面积持续减少, 植被覆盖度大幅提升, 但关于植被恢复过程中生物多样性如何变化的研究不足, 这制约着对荒漠化恢复成效的全面评估。本文基于群落调查和叶功能性状(叶片厚度、叶片干物质含量、比叶面积和叶片密度)的测定, 分析了毛乌素沙地不同恢复阶段(半固定沙地、固定沙地、结皮覆盖沙地和草本植物覆盖沙地)的植物群落物种多样性、功能多样性和系统发育多样性特征。结果表明: (1)多数叶功能性状的系统发育信号不显著, 表明环境因子对研究区植物功能性状的塑造作用很强。(2)对于α多样性, 结皮覆盖沙地的物种多样性(Shannon-Wiener多样性, H)、物种丰富度(S)、功能丰富度(FRic)及系统发育多样性(PD)指数均显著低于其他恢复阶段, 而其他3个阶段间无显著差异; 这些指数间均显著正相关, 表明物种多样性、功能多样性和系统发育多样性在植被恢复过程中协同变化。(3) β多样性指数随恢复阶段间隔增加而逐渐增大, 表明物种组成、功能属性及系统发育关系随植被恢复持续变化, 且半固定沙地到固定沙地的群落物种组成、功能属性及系统发育关系更替最快, 导致群落间差异最大。(4)固定沙地、结皮覆盖沙地和草本植物覆盖沙地群落系统发育结构均趋向于发散, 表明竞争排斥是群落构建的主要驱动力; 而半固定沙地群落系统发育结构无一致规律, 表明群落构建可能受到生境过滤和竞争排斥的综合作用。研究结果可为植被建设与管理提供参考, 为毛乌素沙地生态保育和生物多样性的保护提供科学依据。     

高寒草地植物物种多样性与功能多样性的关系

物种多样性与功能多样性的关系是生态学当前研究的热点问题之一,不同区域典型生态系统物种多样性和功能多样性的关系研究有利于生物多样性保护理论的全面发展。以青藏高原地区的主要草地生态系统—高寒草甸和高寒草原为研究对象,采用4个物种多样性指数(Patrick丰富度指数、Shannon-Weiner多样性指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数)和9个功能多样性指数(FAD功能性状距离指数、MFAD功能性状平均距离指数、基于样地的FDp和基于群落的FDc功能树状图指数、FRic功能体积指数、FEve功能均匀度指数、Rao功能离散度常二次熵指数、FDiv功能离散指数、FDis功能分散指数),分析了高寒草地植物物种多样性、功能多样性关系及其与初级生产力的关系,以期阐明3个科学问题:不同草地类型的高寒草地生态系统植物物种多样性和功能多样性有何差异?高寒草地生态系统的植物物种多样性和功能多样性有何关系?高寒草地生态系统物种多样性、功能多样性对生态系统功能的影响有何异同?研究结果表明:(1)与高寒草原相比,高寒草甸具有更高的物种多样性、功能丰富度和功能离散度;(2)高寒草甸中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc)和功能离散度指数(FDiv)的具有较强的相关性,最优拟合方程分别为幂函数和二次多项式函数;(3)高寒草原中,Patrick丰富度与功能丰富度指数(FAD、MFAD、FDp、FDc、FRic)、Shannon指数和Simpson指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为二次多项式函数,Pielou指数与FEve指数的相关性较强,最优拟合方程为指数函数;(4)高寒草甸的初级生产力分别与物种丰富度指数Patrick、功能离散指数FDiv具有较强的相关性;而高寒草原的初级生产力与4个物种多样性指数间均具有较强的相关性,与功能离散指数FDiv具有较强的相关性,最佳拟合方程均为二次多项式函数。研究的总体结论为:物种多样性、功能多样性、二者之间的关系以及二者与生态系统服务功能(以初级生产力为例)之间的关系在高寒草甸和高寒草原群落中表现迥异,因此在研究青藏高原高寒草地的生态功能时,不能仅仅测度传统的物种多样性,还应测度与物种多样性、生态功能密切相关的功能多样性。     

The influence of biogeographic history on the functional and phylogenetic diversity of passerine birds in savannas and forests of the Brazilian Amazon

Passeriformes is the largest and most diverse avian order in the world and comprises the Passeri and Tyranni suborders. These suborders constitute a monophyletic group, but differ in their ecology and history of occupation of South America. We investigated the influence of biogeographic history on functional and phylogenetic diversities of Passeri and Tyranni in forest and savanna habitats in the Brazilian Amazon. We compiled species composition data for 34 Passeriformes assemblages, 12 in savannas and 22 in forests. We calculated the functional (Rao's quadratic entropy, FD_Q) and phylogenetic diversities (mean pairwise distance, MPD, and mean nearest taxon distance, MNTD), and the functional beta diversity to investigate the potential role of biogeographic history in shaping ecological traits and species lineages of both suborders. The functional diversity of Passeri was higher than for Tyranni in both habitats. The MPD for Tyranni was higher than for Passeri in forests; however, there was no difference between the suborders in savannas. In savannas, Passeri presented higher MNTD than Tyranni, while in forest areas, Tyranni assemblages showed higher MNTD than Passeri. We found a high functional turnover (~75%) between Passeri and Tyranni in both habitats. The high functional diversity of Passeri in both habitats is due to the high diversity of ecological traits exhibited by species of this group, which enables the exploitation of a wide variety of resources and foraging strategies. The higher Tyranni MPD and MNTD in forests is likely due to Tyranni being older settlers in this habitat, resulting in the emergence and persistence of more lineages. The higher Passeri MNTD in savannas can be explained by the existence of a larger number of different Passeri lineages adapted to this severe habitat. The high functional turnover between the suborders in both habitats suggests an ecological strategy to avoid niche overlap.     

海南热带雨林国家公园不同植被类型的大型真菌多样性

为揭示海南热带雨林国家公园大型真菌多样性及不同植被类型对真菌群落的影响, 本研究于2020年和2021年湿季对海南热带雨林国家公园内7个管理局辖区开展了大型真菌多样性调查, 比较了不同植被类型(山地雨林、低地雨林、低地雨林次生林、人工林)的大型真菌生活型(共生型、腐生型)组成差异。从设置的58条1 km长的样带内采集到1,869份子实体标本, 根据子实体形态与ITS rDNA序列分析, 从中鉴定出562种真菌, 涉及17目64科174属, 其中80%以上的物种由伞菌目、牛肝菌目、红菇目、多孔菌目、鸡油菌目、锈革孔菌目和炭角菌目构成。大型真菌的营养型以腐生型(占48.2%物种)和共生型(44.8%)为主。每条样带的平均物种丰富度和多度以中海拔的山地雨林最高, 分别为28 ± 5种和33 ± 6个, 而人工林最低, 分别为11 ± 1种和11 ± 2个。植被类型主要影响共生型大型真菌物种丰富度(P = 0.026)和子实体多度(P = 0.019)及Shannon-Wiener多样性(P = 0.028), 但对腐生型大型真菌的影响并不显著。多响应置换过程(multiple response permutation procedure, MRPP)检验结果表明, 不同植被类型对共生型与腐生型大型真菌群落物种组成均有显著影响(腐生型: P = 0.004, 共生型: P = 0.041)。冗余分析(redundancy analysis, RDA)的结果表明, 植被类型对腐生型和共生型真菌群落物种组成差异的解释度均较低(共生型: R² = 0.068, P = 0.004; 腐生型: R² = 0.067, P = 0.004)。海拔仅对腐生型真菌群落物种组成产生微弱影响(R² = 0.029, P = 0.001), 而对共生型真菌影响不显著(R² = 0.024, P = 0.072)。在不同保护地之间, 共生型(R² = 0.148, P = 0.001)与腐生型(R² = 0.123, P = 0.002)真菌物种组成均具显著差异; 基于样带‒真菌矩阵的网络图显示, 海南热带雨林国家公园内尖峰岭、霸王岭、五指山等国家级自然保护区的山地雨林是共生型大型真菌多样性较高区域, 应作为共生型真菌与宿主的优先保护区域。     

齐云山国家级自然保护区蝴蝶群落多样性

为研究齐云山国家级自然保护区蝴蝶群落多样性, 2016年4月至2018年10月, 作者在江西齐云山国家级自然保护区不同生境选取5条长2,000 m的固定样线进行了每年6次、累计18次的蝶类多样性调查。共记录到蝴蝶6,946只, 隶属5科106属189种, 其中东洋界种类是优势类群(183种, 占总种数的96.8%)。蛱蝶科的种类最多(81种, 占42.9%), 其物种丰富度指数(R = 8.42)、多样性指数(H′= 3.21)和优势度指数(D = 0.60)较高, 属于优势类群。齐云山国家级自然保护区蝴蝶个体数从4月开始逐渐增加, 到6-7月基本稳定并维持到10月;物种数在4-10月基本稳定, 具有较高的多样性指数。保护区内不同生境观测样线的蝴蝶种类和数目有较大的差异: 针阔混交林的桐江样线蝴蝶种类(126种, 占66.7%)及数目(1,945只, 占28.2%)最多, 其物种丰富度指数(R = 16.51)最高; 常绿阔叶林的上十八垒样线蝴蝶数目相对较少(905只, 占13.0%), 但是蝴蝶种类相对较多(103种, 占54.5%), 所以多样性指数(H′= 3.93)和优势度指数(D = 0.85)较高; 农田和果园生境的三角潭样线由于生境简单且人为干扰强度较大, 蝴蝶物种数相对较少(97种, 占51.3%)。研究表明: 江西省齐云山国家级自然保护区的蝴蝶区系组成以东洋区为绝对主导的分布类型, 蝴蝶群落多样性与生境类型有明显的相关性, 季节性的农耕活动、除草剂农药的大量使用、寄主植物的大量砍伐等人类活动威胁到蝴蝶的多样性及蝶类群落结构的稳定性。     

长白山阔叶红松林优势树种叶际真菌群落结构

森林作为陆地生态系统的主体,其林冠承载了地球上大约40%的现存物种,叶际微生物作为冠层生物多样性的重要组成部分, 在维持植物健康、提高宿主抵御能力和参与全球生物地球化学循环等生态功能中发挥着重要作用,然而相对于根际微生物,目前关于冠层叶际微生物群落组成的研究还比较缺乏。本研究以吉林省长白山自然保护区内阔叶红松林为主要研究对象,使用高通量测序技术分析6种优势树种(红松、紫椴、蒙古栎、色木槭、水曲柳、春榆)的叶际真菌群落特征,并测定宿主的14种叶片功能性状,对比研究了不同优势树种叶际真菌群落组成与功能群异同,探讨真菌群落组成与叶片功能性状的关联性。结果表明:叶际真菌的优势门和纲分别为子囊菌门、担子菌门,座囊菌纲和外囊菌纲;不同树种林冠叶际真菌组成存在明显差异。LEfSe分析表明,除春榆和色木槭外,其余树种都有显著的差异指示种,如红松的圆孢多臂菌属和蒙古栎的柱隔孢属;对比FUNGuild数据库发现,叶际真菌主要功能群为病理寄生型;冗余分析和envfit分析结果表明,与植物养分获取和抵御病虫害相关的性状是影响林冠叶际真菌群落结构的主要因子。     

澳门城市栖息地斑块中鸟类群落功能和谱系多样性

了解群落构建过程是生态学的核心和基本问题,这对于解释物种共存和物种多样性的维持,完善生物多样性保护政策至关重要。与传统的物种多样性相比,功能和谱系多样性能够提供更多的信息,特别是在群落构建过程方面提供深刻见解。2014年5月—2017年1月,采用样线法对澳门地区5个城市栖息地斑块中(生态一区、鹭鸟林、赛马场滩涂、关闸口岸滩涂和莲花桥侧红树林)的鸟类进行繁殖季和越冬季的调查,共调查14次。利用鸟类丰富度和多度来表征群落的物种多样性,其中多度以最大值保留法计;功能和谱系多样性分别采用功能丰富度(functional richness:FRic)和Faith'PD。同时,利用基于多度加权的平均成对功能距离(mean pairwise functional distance,MFD)和平均成对谱系距离(mean pairwise phylogenetic distance,MPD)来表征群落的功能和谱系结构。结果表明:共记录98种鸟类,隶属于14目32科,目、科、种中数量最多的依次为,雀形目鸟类最多为47种,鹭科物种数为11种,白鹭多度为849只;鸟类物种丰富度(68种)和PD在生态一区最高,多度在莲花桥侧红树林最高为2940只,MFD和FRic在赛马场滩涂最高,MPD在生态一区最高;斑块面积在鸟类丰富度、多度、FRic和PD中具有普遍重要性,植被面积和滩涂面积则分别强烈影响着MFD和MPD;关闸口岸滩涂和莲花桥侧红树林的鸟类群落SES.MFD显著低于随机值(P <0. 05),鹭鸟林和赛马场滩涂的鸟类群落SES. MPD显著低于随机值(P<0.05),表明关闸口岸滩涂和莲花桥侧红树林鸟类群落功能聚集(functional clustering),可能与生境过滤驱动群落构建有关。栖息地斑块的特征差异导致了鸟类群落构建机制的不同,这是仅仅考虑物种多样性难以提供的信息,说明了研究群落构建机制时考虑多维度多样性的必要性。     

利用聚类算法监测森林乔木物种多样性

该研究基于机载激光雷达(LiDAR)和高光谱数据, 从森林物种叶片的生理化学源头探寻生化特征与光谱特征的内在关联, 探讨生化多样性、光谱多样性与物种多样性之间的响应机制, 选择最优植被指数并结合最优结构参数, 通过聚类方法构建森林物种多样性遥感估算模型, 在古田山自然保护区开展森林乔木物种多样性监测。研究结果表明: (1)从16种叶片生化组分中, 筛选出叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶片含水量、比叶面积、纤维素、木质素、氮、磷和碳可通过偏最小二乘法用叶片光谱有效模拟(R² = 0.60-0.79, p < 0.01), 并选择有效的植被指数: 转换型吸收反射指数/优化型土壤调整指数(TCARI/OSAVI)、类胡萝卜素反射指数(CRI)、水波段指数(WBI)、比值植被指数(RVI)、生理反射指数(PRI)和冠层叶绿素浓度指数(CCCI)表征相应的最优生化组分; (2)基于机载LiDAR数据利用结合形态学冠层控制的分水岭算法获得高精度单木分离结果(R ² = 0.77, RMSE = 16.48), 同时采用逐步回归方法从常用的森林结构参数中选取树高和偏度作为最优结构参数(R ² = 0.32, p < 0.01); (3)基于6个最优植被指数和2个最优结构参数, 以20 m × 20 m为窗口通过自适应模糊C均值方法进行聚类, 实现了研究区森林乔木物种丰富度(Richness, R ²= 0.56, RMSE = 1.81)和多样性指数Shannon-Wiener (R ² = 0.83, RMSE = 0.22)与Simpson (R ² = 0.85, RMSE = 0.09)的成图。该研究在冠层尺度上获取了与物种多样性相关的生化、光谱和结构参数, 将单木个体作为最小单元, 利用聚类算法直接估算物种类别差异, 无需判定具体的树种属性, 是利用遥感数据进行区域尺度森林物种多样性监测与成图的实践, 可为亚热带地区常绿阔叶林的物种多样性监测提供借鉴。     

Forest species diversity mapping based on clustering algorithm

该研究基于机载激光雷达(LiDAR)和高光谱数据, 从森林物种叶片的生理化学源头探寻生化特征与光谱特征的内在关联, 探讨生化多样性、光谱多样性与物种多样性之间的响应机制, 选择最优植被指数并结合最优结构参数, 通过聚类方法构建森林物种多样性遥感估算模型, 在古田山自然保护区开展森林乔木物种多样性监测。研究结果表明: (1)从16种叶片生化组分中, 筛选出叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶片含水量、比叶面积、纤维素、木质素、氮、磷和碳可通过偏最小二乘法用叶片光谱有效模拟(R² = 0.60-0.79, p < 0.01), 并选择有效的植被指数: 转换型吸收反射指数/优化型土壤调整指数(TCARI/OSAVI)、类胡萝卜素反射指数(CRI)、水波段指数(WBI)、比值植被指数(RVI)、生理反射指数(PRI)和冠层叶绿素浓度指数(CCCI)表征相应的最优生化组分; (2)基于机载LiDAR数据利用结合形态学冠层控制的分水岭算法获得高精度单木分离结果(R ² = 0.77, RMSE = 16.48), 同时采用逐步回归方法从常用的森林结构参数中选取树高和偏度作为最优结构参数(R ² = 0.32, p < 0.01); (3)基于6个最优植被指数和2个最优结构参数, 以20 m × 20 m为窗口通过自适应模糊C均值方法进行聚类, 实现了研究区森林乔木物种丰富度(Richness, R ²= 0.56, RMSE = 1.81)和多样性指数Shannon-Wiener (R ² = 0.83, RMSE = 0.22)与Simpson (R ² = 0.85, RMSE = 0.09)的成图。该研究在冠层尺度上获取了与物种多样性相关的生化、光谱和结构参数, 将单木个体作为最小单元, 利用聚类算法直接估算物种类别差异, 无需判定具体的树种属性, 是利用遥感数据进行区域尺度森林物种多样性监测与成图的实践, 可为亚热带地区常绿阔叶林的物种多样性监测提供借鉴。     

林冠附生植物生态学研究进展

林冠附生植物及其枯死存留物是构成山地湿性森林生态系统中生物区系、结构和功能的重要组分。由于在林冠攀爬技术上的限制,过去对林冠附生植物在生态系统结构和功能过程中的作用未能引起足够的重视。近20年来,随着对林冠生物多样性及其在生态系统功能过程影响的认识和研究技术上的提高,对林冠附生生物的研究已逐步从个体水平转移到系统水平上。有关林冠附生植物多样性、生物量及其生态学效应已成为近年来国际上新兴研究领域——“林冠学”的研究热点之一。许多研究表明,林冠附生植物在生态系统水平上的交互作用比它们的解剖、形态和生理特征更为重要。国外大量的研究结果表明,林冠是一个适合于许多生物种类生存的场所,其数量比想象的更为丰富。在全球范围内估计有29 500余种附生植物,其中维管束附生植物的种类高达24 000种,约占总维管束植物种类的10%。林冠附生物的生物量在世界各地森林中存在较大的差异,其范围在105~44 000 kg·hm^-2之间,其中在一些热带和温带天然老龄林中林冠附生物的生物量超过了宿主林木的叶生物量。林冠附生植物还具有较大的叶面积指数(LAI)。林冠附生物丰富的物种组成、较高的生物量、独特的生理形态特征以及它们分布于森林与大气相互作用的关键界面,使得它们在生态系统物种多样性形成及其维持机制、养分和水分循环、指示环境质量等方面具有重要的作用。林冠附生植物及其枯死残留物具有较强的能力吸收雨水和空气中的营养物质,在林冠层中形成一个潮湿的环境促进氮固定,林冠附生植物群落还能为生存于林冠的其它生物(如鸟类、哺乳动物、两栖动物、爬行动物和昆虫等)提供食物和栖息场所。林冠附生植物的生长发育与分布格局除与宿主有关外,还受到环境因素(气候、地形、微生境条件等)和人为干扰的影响。由于世界各地森林类型多样和环境条件各异,目前国际上有关附生物的研究仍十分活跃,建立了林冠研究网络,研究不同类型森林中附生植物及其枯死残留物的动态及其与群落特征、环境因子的数量关系,探讨、交流和发展有效的标准测量方法和技术是该领域研究的主要内容。国内对林冠附生植物生态学的研究刚刚起步,有待于今后加强该领域的研究。     

Oil Road Effects on the Anuran Community of a High Canopy Tank Bromeliad (Aechmea zebrina) in the Upper Amazon Basin,Ecuador

Tropical forest canopies are among the most species-rich terrestrial habitats on earth and one of the remaining relatively unexplored biotic frontiers. Epiphytic bromeliads provide microhabitat for a high diversity of organisms in tropical forest canopies and are considered a keystone resource. A number of amphibians inhabit these phytotelmata, yet their ecological role and status in forest canopies remains unknown. For this study, anurans were collected from an upper canopy tank bromeliad (Aechmea zebrina) at ∼20–45 m (x¯ = 33 m) above the forest floor. Bromeliads were sampled from trees located near trails in undisturbed primary rainforest and oil access roads in the Yasuní Biosphere Reserve of Amazonian Ecuador. We collected 95 anurans representing 10 species from 160 bromeliads in 32 trees. We used generalized linear mixed models to assess the effects of disturbance and habitat factors on the occupancy and abundance of anurans collected. Bromeliads in forest along oil roads had a lower occupancy and abundance of anurans than those in undisturbed forest, a somewhat unexpected result due to the intactness and quality of forest adjacent to the roads. Recorded habitat variables had no relationship with occupancy or abundance of anurans, and did not differ significantly between treatments. Our findings reveal that even the minimal footprint of natural resource extraction operations, primarily roads, in rainforest environments can have significant negative impacts on the unique upper canopy anuran community. Based on these results, we recommend that natural resource development treat rainforest habitat as an offshore system where roads are not used, employ industry best practice guidelines, and current access roads be protected from colonization and further deforestation.