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相似文献
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1.
生物多样性与生态系统功能的关系及其机制是生态学领域的重大科学问题. 人们越来越关注环境因子对多样性-生产力关系的影响. 植物群落组成、物种丰富度、物种特征、生物量的分布结构和植物枯枝落叶对高寒草甸物种多样性和生产力有着重要的影响. 因此, 我们利用2001~2004年中国科学院海北生态系统定位站高寒草甸群落的实测资料, 研究了不同环境梯度(土壤含水量和营养)下, 植物群落生物量, 物种丰富度及组成的变化. 结果表明, 植物群落物种组成的不同反应在生物量的分布上, 以藏嵩草为优势种的藏嵩草沼泽化草甸群落总生物量(地上、地下)最高(13196.96±719.69 g/m2), 次之是以杂类草和莎草科为主的小嵩草草甸(2869.58±147.52 g/m2), 以禾本科和杂类草为主的矮嵩草草甸最低(2153.08±141.95 g/m2). 藏嵩草沼泽化草甸中, 草本植物枯枝落叶显著高于小嵩草、矮嵩草草甸, 土壤含水量对草本植物枯枝落叶有较大的影响. 不同类型草甸群落中, 地上生物量与土壤有机质、全氮和群落盖度之间均呈显著正相关(P < 0.05); 藏嵩草沼泽化草甸中, 总生物量与物种丰富度呈负相关(rs = -0.907, P < 0.05)、地下生物量与土壤含水量呈正相关(rs = -0.900, P < 0.05); 而在小嵩草和矮嵩草草甸中它们之间均没有达到显著水平, 说明不同类型高寒草甸群落生产力除受物种多样性、功能群内物种密度和均匀度的影响, 同时也受物种本身特征和外部环境资源的影响. 不同类型草甸群落生物量的分布与土壤含水量和土壤养分的变化相一致.  相似文献   

2.
对不同类型草地功能群多样性和组成与植物群落生产力之间的关系进行了探讨。结果表明:(1)在矮嵩草(Kobresia humlis)草甸和金露梅(Potentilla froticosa)灌丛中,豆科植物的作用比较明显,而其他功能群植物的作用较弱。(2)在藏嵩草(Kobresia tibetica)沼泽化草甸和小嵩草(K.pygmaca)草甸中,虽然杂类草、C3植物和莎草科植物功能群的生产力占群落初级生产力的比例较大,但二者在统计上没有显著性差异,这表明群落生产力除受物种多样性的影响外,也受物种本身特征和环境资源的影响,更主要的是受到功能群内物种密度和均匀度的影响,即功能群组成比功能群多样性更能说明对生态系统过程的影响。(3)不同类型草地群落植物功能群盖度与群落初级生产力呈显著的线性相关。(4)不同类型草地群落生产力与功能群内物种数的变化均表现为单峰曲线关系,即功能群内物种数处于中间水平时,群落生产力最高。  相似文献   

3.
植物群落中不同“功能身份”物种的多样性与特定生态系统功能之间具有何种关系及其作用机制尚不明确.通过在高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期5年的刈割(不刈割、留茬3 cm、留茬1 cm)、施肥(施肥、不施肥)和浇水(浇水、不浇水)控制实验,研究了刈割与土壤资源获得性梯度上不同“功能身份”物种(群落中所有物种、响应物种、作用物种和共有物种)的多样性变化与群落地上净初级生产力和稳定性的关系以及稳定性机制.研究结果显示:群落中响应物种、作用物种和共有物种数分别占全部物种数的36.6%、18.3%和64.8%,物种多样性对生态系统功能具有不同的效应,净初级生产力主要受响应物种和作用物种的多样性变化影响,而稳定性则主要由共有物种的多样性变化决定;群落稳定性的维持主要依赖于共有物种的多样性增加,其作用机制是投资组合效应,而超产效应和异步性效应对稳定性并无作用;刈割和施肥对物种多样性、稳定性和净初级生产力具有相反的影响,前者能增加物种多样性和稳定性,并降低净初级生产力,而后者的作用正相反.这与群落中全部物种的多样性变化受刈割影响较大,而作用物种的多样性变化受资源获得性影响较大有关.上述结果表明高寒草甸生态系统地上净初级生产力主要由少数影响生产力的作用物种的多样性决定,而稳定性则由大量共有物种的多样性所掌控.投资组合效应是物种多样性导致稳定性的机制.由于群落中不同物种的多样性效应具有分异性,对于特定的生态系统功能而言,物种的“功能身份”可能比物种多样性本身更重要,不加区别地笼统定义物种多样性与生态系统功能的关系可能欠妥.  相似文献   

4.
自然生态系统中植物物种多样性是否随功能多样性变化而影响初级生产力的问题存在很大争议。在高寒矮嵩草草甸,对不同放牧强度、不同利用格局和土壤资源水平的4种生境(Ⅰ.畜圈:重度放牧、资源丰富;Ⅱ.牧道:中度放牧、资源适中;Ⅲ.人工草地:轻-中度放牧、资源贫乏;Ⅳ.封育草地:不放牧、资源贫乏)中物种多样性与功能多样性的变化及其对初级生产力的影响进行了研究。结果表明:物种多样性在牧道生境最高,符合中度干扰理论的预测;人工草地物种多样性低但功能多样性却最高;封育草地物种多样性和功能多样性均较高;物种多样性与地上生物量呈正相关,而功能多样性则与地上生物量呈负相关。表明功能多样性不随物种多样性而变化,二者可能在一定程度上是相互独立地作用于生产力的。群落生产力和生物多样性受生境资源、物种特征、放牧历史和放牧强度等因素的综合影响。  相似文献   

5.
青藏高原多年冻土区不同草地生态系统恢复能力评价   总被引:10,自引:0,他引:10  
草地生态系统恢复能力是评价人类工程活动对青藏高原多年冻土生态系统影响的重要组分.分析了不同草地生态系统干扰带和非干扰带群落特征、植物多样性、草地初级生产力和经济类群,综合评价了青藏高原多年冻土区地上植被在受工程活动干扰后的综合恢复能力.结果表明:经过近20多年的自然恢复,青藏苔草草原、紫花针茅草原、扇穗茅草原、高山嵩草草甸、矮蒿草草甸和藏蒿草沼泽化草甸6种草地的盖度和物种组成均有一定程度的恢复,且草原群落的恢复程度好于草甸群落,但干扰群落仍低于未干扰群落;紫花针茅草原分布区物种多样性恢复好于其他草地类型分布区;干扰带由最初的地上植物生物量全部为0恢复到148.8~489.6 g·m-2,其中藏嵩草沼泽化草甸干扰带恢复最好,生物量达489.6 g·m-2;除藏嵩草恢复群落的饲用植物类群组成相对稳定外,干扰后的其他5种草地类型饲用价值降低.高寒草原生态系统的植被综合恢复能力显著高于草甸生态系统.  相似文献   

6.
物种多样性(SD)与功能多样性(FD)之间存在多种关系,但由于生态系统功能主要由物种的功能属性决定,因而功能多样性对生态系统功能的影响大于物种多样性的影响。但在种间性状差异和物种均匀度这两个构成功能多样性的基本成分中,何者对功能多样性影响更大,并进而决定SD-FD关系尚不明确。通过在高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸为期6a的刈割(留茬1 cm、3 cm及不刈割)和施肥(尿素7.5 g m~(-2)a~(-1)+磷酸二胺1.8 g m~(-2)a~(-1)、不施肥)控制实验,研究了种间性状差异(33个物种13个性状)和物种均匀度(所有物种)对物种多样性(所有物种)与功能多样性(33个物种13个性状)之间关系的影响。研究结果显示:(1)物种多样性与功能多样性正相关,它们与多性状种间差异负相关,而与物种均匀度正相关。物种均匀度是导致功能多样性变化的主要因素,也是导致SD-FD正相关的原因,这是因为随着物种多样性增加,物种均匀度的增加程度大于多性状种间差异的减少程度,因而功能多样性增加,SD-FD正相关;(2)功能多样性指数(FD_(Rao)和FDis)随物种多样性指数(H')减速递增,表明群落存在一定的功能冗余,且功能冗余随物种多样性的增大而增大,但尚未达到产生SD-FD无相关性的极限H'值;(3)功能多样性对高寒草甸生态系统地上净初级生产力(ANPP)的影响大于物种多样性的影响,二元线性回归显示在同时考虑二者对ANPP的影响时,可排除物种多样性的作用。但由于物种多样性下降或物种丧失引起的物种功能性状丢失或性状空间维度减小将导致功能多样性降低,表明它们之间存在一定互补性,在研究生物多样性与生态系统功能关系时,同时考虑物种多样性和功能多样性的影响仍十分必要。  相似文献   

7.
宁夏荒漠草原植物群落结构和物种多样性研究   总被引:13,自引:1,他引:12  
采用样方法对宁夏荒漠草原植物群落进行了调查,对群落结构、功能群物种组成和物种多样性以及群落生产力的关系进行探讨。结果表明,群落生产力除受物种多样性的影响外,也受物种本身特征和环境资源的影响。在荒漠草原中功能群盖度与群落初级生产力无显著的相关关系。功能群内物种多样性、物种数和个体数量上呈现一定的互为消长关系。  相似文献   

8.
山地是高寒草甸的主要分布区,地形变化引起了土壤温湿度和物种的差异性分布,进而影响到草地生态系统生产功能。为明晰高寒草甸山地环境因子(土壤温湿度)和物种多样性(丰富度、多度、均匀度、优势度)与初级生产力的关系,本研究以青藏高原东北缘马牙雪山支脉的高寒草甸山体为研究对象,选择阶地、阴坡、山脊和阳坡与3个海拔梯度段,调查了189个样方的植物群落组成和土壤温湿度。采用线性回归法分析土壤温湿度和物种多样性与初级生产力之间的关系。结果表明:(1)以山地高寒草甸整体为研究单元,初级生产力只随物种多度的增加而显著增加(R~2=0.07 P=0.01)。(2)坡向影响初级生产力的因素不同,阴坡初级生产力与物种丰富度正线性相关;山脊初级生产力与土壤湿度正线性相关,也随物种丰富度增加而显著增加;阳坡初级生产力与物种多度正线性相关;阶地初级生产力随均匀度增加而显著增加,随优势度增加而显著降低。(3)只有低海拔区(2860-2910 m)初级生产力随物种多度和丰富度的增加而显著增加。综上所述,山地高寒草甸土壤温湿度和物种多样性与初级生产力关系受坡向比海拔的影响更大,且物种多样性对初级生产力的影响大于土壤温湿度。建议山地高寒草甸生态系统生产和生态管理过程中要重点考虑坡向对植物多样性和初级生产力的影响。  相似文献   

9.
植物物种多样性与生产力之间的关系是群落生态学的一个热点问题,目前仍存在着很多争议.为探究自然群落中二者之间的关系,对青藏高原亚高寒草甸3个样地的自然植物群落分别进行了不同取样面积的抽样调查.结果显示,取样样地和取样尺度均对物种丰富度有显著影响,取样样地而非取样尺度对群落地上生物量有显著性影响.在某一时刻对某一样地进行取样,其单位面积生产力并不因取样面积的增加而提高,而是保持恒定的,尽管物种数随取样面积的增加而有明显增多.物种多样性与生产力之间的回归关系因样地与取样尺度不同而不同,有U型、单峰型、正线性相关和无相关性,其中无相关性出现的最多.据此推测,亚高寒草甸群落物种多样性与生产力之间不存在某种确定性关系,或者说,亚高寒草甸物种多样性和生产力之间不存在必然的因果联系.  相似文献   

10.
张杰琦  李奇  任正炜  杨雪  王刚 《植物生态学报》2010,34(10):1125-1131
植物种群对有限资源的竞争是决定植物群落物种组成、多样性和生产力等群落结构和功能的主要因素。该文以青藏高原高寒草甸为研究对象,研究了短期内不同水平的氮素添加对高寒草甸植物群落的影响。结果表明:1)氮素添加提高了土壤中NO3–-N等可利用资源的含量,增加了植物群落植被的盖度,减小了植被的透光率,随着施氮量的增加,群落中物种丰富度显著降低(p0.001);2)氮素添加显著改变了植物群落的地上生产力(p0.05),随着施氮量的增加,地上生产力呈先增加后降低的变化趋势,各功能群中禾草生物量显著增加,而杂类草和豆科植物生物量随施氮量的增加逐渐减少;3)物种多样性与植被透光率呈线性正相关(p0.05);地上生产力与土壤NO3–-N含量呈线性正相关(p0.05);物种丰富度与地上生产力之间呈负相关关系。这说明短期内氮素添加通过改变土壤中NO3–-N等可利用资源的含量而对植物群落物种组成和地上生产力产生影响。  相似文献   

11.
Understanding the link between community diversity and ecosystem function is a fundamental aspect of ecology. Systematic losses in biodiversity are widely acknowledged but the impact this may exert on ecosystem functioning remains ambiguous. There is growing evidence of a positive relationship between species richness and ecosystem productivity for terrestrial macro‐organisms, but similar links for marine micro‐organisms, which help drive global climate, are unclear. Community manipulation experiments show both positive and negative relationships for microbes. These previous studies rely, however, on artificial communities and any links between the full diversity of active bacterial communities in the environment, their phylogenetic relatedness and ecosystem function remain hitherto unexplored. Here, we test the hypothesis that productivity is associated with diversity in the metabolically active fraction of microbial communities. We show in natural assemblages of active bacteria that communities containing more distantly related members were associated with higher bacterial production. The positive phylogenetic diversity–productivity relationship was independent of community diversity calculated as the Shannon index. From our long‐term (7‐year) survey of surface marine bacterial communities, we also found that similarly, productive communities had greater phylogenetic similarity to each other, further suggesting that the traits of active bacteria are an important predictor of ecosystem productivity. Our findings demonstrate that the evolutionary history of the active fraction of a microbial community is critical for understanding their role in ecosystem functioning.  相似文献   

12.
生物多样性与生态系统功能:最新的进展与动向   总被引:40,自引:1,他引:39  
生物多样性与生态系统功能的关系及其内在机制是当前生态学领域的重大科学问题。 2 0 0 2年以来人们不再过多地纠缠于“抽样 -互补之争” ,对这一世纪课题的认识又有了新的进展。 (1)人们开始运用已有的知识揭示更大时间和空间尺度上的物种多样性 -生态系统功能关系。多样性作用机制可能存在着动态变化———“抽样向互补转型” :群落建立初期 ,抽样效应是主要的多样性作用机制 ;随时间推移 ,生态位互补成为主要机制。理论研究则预测 :局域尺度上生态系统功能与物种多样性呈现单峰曲线关系 ,在区域尺度上为单调上升关系 ;(2 )非生物因素与多样性 -生产力的交互关系吸引了许多实验研究。人们发现 :物种多样性 -生产力关系可能会受到资源供给率和环境扰动的修正 ,环境因素可能是多样性 -生产力关系的幕后操纵者 ;(3)人们开始重视营养级相互作用对于多样性 -生态系统功能关系的影响 ,生态位互补和抽样假说开始被扩展运用到消费者营养级上 ;(4 )人们开始认真思考物种共存机制在多样性 -生态系统功能关系的形成中所扮演的角色。理论模型研究表明 ,不同的物种共存机制会导致不同的多样性 -生产力关系  相似文献   

13.
《植物生态学报》2014,38(5):405
功能多样性-生产力关系研究结果支持质量比假说和多样性假说, 但对于这两种假说的适用条件尚有争议。通过对吉林省西部草甸和沼泽植物群落的地上生物量、2个物种多样性指标(物种丰富度和Shannon-Weaver指数)、7种植物性状的两类功能多样性指标(群落权重均值和Rao二次熵), 以及土壤环境因子进行调查测量, 研究了群落功能多样性与生产力的关系。结果表明: 1)功能多样性与生产力的关系比物种多样性与生产力的关系更为密切; 2)功能群落权重均值解释生产力变异的能力好于Rao二次熵, 即优势物种对群落生产力的影响作用更大; 3)水淹条件影响着功能多样性与生产力的关系, 以群落权重均值为基础的质量比假说适于解释草甸群落功能多样性与生产力的关系, 而以Rao二次熵为基础的多样性假说适于解释有强烈环境筛(水淹)的沼泽群落功能多样性与生产力的关系。  相似文献   

14.
 对不同海拔梯度高寒草甸群落植物多样性和初级生产力关系的研究结果表明:1)不同海拔梯度上,中间海拔梯度群落植物多样性最高,即物种丰富度、均匀度和多样性最大;2)不同海拔梯度上,群落生产力水平和物种丰富度中等时,物种多样性最高;3)随着海拔的逐渐升高,地上生物量逐渐减少;4)地下生物量具有“V”字形季节变化规律,在牧草返青期和枯黄期地下生物量最大,7月最小,且地下生物量主要分布在0~10 cm的土层中。地下生物量垂直分布呈明显的倒金字塔特征。  相似文献   

15.
The relationship between anthropogenic impact and the maintenance of biodiversity is a fundamental question in ecology. The emphasis on the organizational level of biodiversity responsible for ecosystem processes is shifting from a species-centred focus to include genotypic diversity. The relationship between biodiversity measures at these two scales remains largely unknown. By stratifying anthropogenic effects between scales of biodiversity of bacterial communities, we show a statistically significant difference in diversity based on taxonomic scale. Communities with intermediate species richness show high genotypic diversity while speciose and species-poor communities do not. We propose that in species-poor communities, generally comprising stable yet harsh conditions, physiological tolerance and competitive trade-offs limit both the number of species that occur and the loss of genotypes due to decreases in already constrained fitness. In species-rich communities, natural environmental conditions result in well-defined community structure and resource partitioning. Disturbance of these communities disrupts niche space, resulting in lower genotypic diversity despite the maintenance of species diversity. Our work provides a model to inform future research about relationships between species and genotypic biodiversity based on determining the biodiversity consequences of changing environmental context.  相似文献   

16.
 人们担心生物多样性的空前丧失会危及到生态系统的服务功能,因此有关生物多样性-生态系统生产力这一古老命题的讨论成为当今生态学的热点议题之一。20世纪90年代以David Tilman和Shahid Naeem为代表的生态学家利用大规模的受控实验,对物种多样性与生态系统功能的诸多方面进行  相似文献   

17.
The relationship between productivity and biodiversity has long been an important issue in ecological research. However, in recent decades, most ecologists have primarily focused on species diversity while paying little attention to functional diversity and phylogenetic diversity (PD), especially in alpine meadow communities following fertilization. In this study, a fertilization experiment involving the addition of nitrogen, phosphorus, and a mixture of both was implemented in an alpine meadow on the Tibetan Plateau. Species diversity, functional diversity, and PD were measured, and the responses of these parameters to the variation in productivity were analyzed. We found that the productivity of alpine plant communities was colimited by N and P, with N being the principal and P being the secondary limiting nutrient. Our results supported the prediction of both the mass ratio hypothesis and niche complementarity hypothesis in fertilized communities, but these hypotheses were not mutually exclusive. The combination of different aspects of biodiversity not only provides a crucial tool to explain the variation in productivity and to understand the underlying mechanisms but also plays an important role in predicting the variation in productivity of alpine meadow communities, which are sensitive to nutrient enrichment in the context of global change.  相似文献   

18.
 测定物种丰富度呈梯度变化的半湿润常绿阔叶林不同次生演替阶段小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失及影响这些过程的植物群落郁闭度、个体密度、胸高断面积、植物叶吸附水,分析物种多样性与生态系统土壤保持功能、稳定性及直接影响土壤保持功能的群落结构、树冠截留间的关系。结果表明,在降雨、坡度、坡向、坡位、土壤类型等水土保持影响因子相同条件下,随着各小区物种多样性的增加,地表产流次数不断下降;在3个降雨季节,物种多样性最低的小区产生地表径流77次,而物种多样性最高小区产生地表径流才9次;系列小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失随着物种多样性增加呈幂指数下降;物种多样性最低的小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失分别为960.20 m3•hm-2•a-1,11.4 t•hm-2•a-1,127.69 kg•hm-2•a-1,而物种多样性最高的小区为75.55 m3•hm-2•a-1、0.28 t•hm-2•a-1、4.71 kg•hm-2•a-1,分别相差12、50和25倍;地表径流、土壤侵蚀和总磷流失变异系数也呈幂指数下降,物种多样性最高的小区地表径流、土壤侵蚀和总磷流失的变异系数分别为57.93、187.94和 59.2,而物种多样性最低的小区变异系数高达287.6、534.21、315.47,分别相差4、3和5倍。物种多样性与影响土壤保持功能的群落郁闭度、密度和胸高断面积呈正相关关系。不同演替阶段植物叶吸附水量差异显著,吸附水量最高的演替阶段是次生半湿润常绿阔叶林,为12.28 t•hm-2•a-1, 最低是云南松(Pinus yunnanensis)林, 为4.15 t•hm-2•a-1。“植物多样性_土壤保持功能相关群落结构因子及树冠截留效应_生态系统土壤保持功能”的耦合关系表明了植物多样性通过植物群落结构削弱了降雨动能,减少了地表径流,减轻了土壤及营养元素的流失,以间接方式调控生态系统土壤保持功能,维持系统营养的持续性,在不同尺度上实现生态系统生产力。物种多样性的提高,促进了生态系统土壤保持功能的稳定性。植物多样性_生态系统土壤保持过程的研究可能是生态系统稳定性研究的好方法。用植物叶吸附水测定可评价群落树冠截留效应。由于植物多样性与生态系统土壤保持功能间存在相关关系,基于植物多样性对生态系统土壤保持功能作用模式,可增进对生命系统和地球系统界面间相互作用关系的了解。  相似文献   

19.
In the past years, a number of studies have used experimental plant communities to test if biodiversity influences ecosystem functioning such as productivity. It has been argued, however, that the results achieved in experimental studies may have little predictive value for species loss in natural ecosystems. Studies in natural ecosystems have been equivocal, mainly because in natural ecosystems differences in diversity are often confounded with differences in land use history or abiotic parameters. In this study, we investigated the effect of plant diversity on ecosystem functioning in semi-natural grasslands. In an area of 10×20 km, we selected 78 sites and tested the effects of various measures of diversity and plant community composition on productivity. We separated the effects of plant diversity on ecosystem functioning from potentially confounding effects of community composition, management or environmental parameters, using multivariate statistical analyses. In the investigated grasslands, simple measures of biodiversity were insignificant predictors of productivity. However, plant community composition explained productivity very well (R2=0.31) and was a better predictor than environmental variables (soil and site characteristics) or management regime. Thus, complex measures such as community composition and structure are important drivers for ecosystem functions in semi-natural grasslands. Furthermore, our data show that it is difficult to extrapolate results from experimental studies to semi-natural ecosystems, although there is a need to investigate natural ecosystems to fully understand the relationship of biodiversity and ecosystem functioning.  相似文献   

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