生态位概念及其在昆虫生态学中的应用

生态位理论已成为现代生态学的重要内容。在生态位概念百年演变史中,“空间生态位”、“功能生态位”与“多维超体积生态位”最具代表性。生态位宽度和生态位重叠是描述物种内和物种间生态位关系最重要的2个指标。本文系统总结了生态位概念的演变历史及其主要测度公式在昆虫生态学中的应用概况;并就如何利用生态位理论,开展害虫综合治理提出了几点看法;最后就生态位理论在昆虫生态学中存在的问题及应用前景进行了分析和展望。合理利用生态位理论,将为切实制定有害生物综合治理策略和探讨外来入侵物种种群形成机理等方面提供理论指导。     

生态位模型的基本原理及其在生物多样性保护中的应用

生态位模型是利用物种已知的分布数据和相关环境变量,根据一定的算法来推算物种的生态需求,然后将运算结果投射至不同的空间和时间中来预测物种的实际分布和潜在分布.近年来,该类模型被越来越多地应用在入侵生物学、保护生物学、全球气候变化对物种分布影响以及传染病空间传播的研究中.然而,由于生态位模型的理论基础未被深入理解,导致得出入侵物种生态位迁移等不符合实际的结论.作者从生态位与物种分布的关系、生态位模型构建的基本原理以及生态位模型和生态位的关系等方面探讨了生态位模型的理论基础.非生物的气候因素、物种间的相互作用和物种的迁移能力是影响物种分布的3个主要因素,它们在不同的空间尺度下作用于物种的分布.生态位模型是利用物种分布点所关联的环境变量来模拟物种的分布,这些分布点本身关联着该物种和其他物种间的相互作用,因此生态位模型所模拟的是现实生态位(realized niche)或潜在生态位(potential niche),而不是基础生态位(fundamental niche).Grinnell生态位和Elton生态位均在生态位模型中得到反映,这取决于环境变量类型的选择、所采用环境变量的分辨率以及物种自身的迁移能力.生态位模型在生物多样性保护中的应用主要包括物种的生态需求分析、未知物种或种群的探索和发现、自然保护区的选择和设计、物种入侵风险评价、气候变化对物种分布的影响、近缘物种生态位保守性及基于生态位分化的物种界定等方面.     

生态位模型的理论基础、发展方向与挑战

生态位模型是一个以生态位理论为基础的新兴研究领域.它通过采集研究对象的已知分布点及其相关的环境数据组成训练样本,利用数理统计或机器学习理论分析数据,构建特征函数表示物种在生态位空间的实际生态位.以生态位模型预测物种潜在分布地或计算物种间的生态位重叠等研究,在生态学、生物地理学和进化生物学研究中显得越来越重要.本文从生态位概念出发,详细解析了生态位模型的理论基础、相关的焦点争论、使用时的注意点以及可能的发展方向与面临的挑战,指出模型中要考虑人类活动对物种生态位的影响.希望本文所探讨的本领域最新的争论焦点能引起相关学者的关注与深入思考.     

濒危植物毛柄小勾儿茶的生态位研究

采用生态学样方调查法,测定了濒危植物毛柄小勾儿茶(Berchemiella wilsonivar.pubipetiolata)所在群落主要物种的生态位宽度和它在其它物种上的生态位重叠,通过Shannon-Wiener生态位宽度公式和Levins生态位重叠公式计算分析,研究了该物种在浙江临安的马啸、湍口和安徽大别山地区的舒城、霍山等四个分布点群落中的生态位特征。结果显示:(1)位于马啸的毛柄小勾儿茶生态位宽度值相对最大,而其余三个地方的都较小,说明该物种对资源的利用能力较弱;(2)毛柄小勾儿茶与群落中少量生态位较小的伴生物种有较大的生态位重叠,而与大多数物种仅有极小的生态位重叠,表明该物种生态位特化明显;(3)毛柄小勾儿茶在几乎所有群落优势种上的生态位重叠值都较小,而主要优势物种与大部分伴生物种的生态位重叠值也较小,表明群落中存在明显生态位分化。研究认为:人为破坏和生态位特化导致的分布区狭窄、对生境要求特殊是毛柄小勾儿茶濒危的重要原因。     

乌鲁木齐达坂城山区地衣生态位特征的研究

为揭示达坂城山区地衣对生境资源的利用状况及竞争程度,该研究在野外设置30个样方并调查其物种盖度数据,利用生态位宽度、生态位重叠指数及排序分析,探讨达坂城山区地衣的生态位特征及环境影响因子。结果表明:(1)达坂城山区生态位最宽的为丽黄鳞衣(Rusavskia elegans)和内卷野粮衣(Circinaria contorta),对不同环境具有较强的适应性,其他地衣物种生态位宽度较窄,对环境资源利用程度低。(2)物种间生态位重叠值整体偏低,生态位重叠值较高的物种对极少,地衣物种生态位分化程度高,物种间竞争不激烈。(3)生态位较宽的物种与多数物种之间都存在生态位重叠,但重叠值较低; 一些生态位较窄的物种与其他物种之间的生态位重叠值较高; 生态位重叠和生态位宽度之间并无直接的线性关系。(4)地衣物种沿海拔梯度分布具有差异,海拔、光照强度、湿度、风速和人为干扰是本地区地衣群落物种生态位特征差异的主导环境因子。综上所述,达坂城山区地衣物种由于生境资源的竞争占据各自独特的生态位,形成了生态位的分化,群落较为稳定,沿海拔梯度的生境条件差异是物种差异分布的重要原因。该研究可为地衣群落构建研究提供理论依据,并对该地区地衣物种的多样性和生境保护具有重要意义。     

黄土高原马栏林区主要植物种的生态位研究

应用L ev ins、Shannon-W iener生态位宽度公式和P ianka生态位重叠公式,定量研究了黄土高原马栏林区主要植物种的生态位宽度和生态位重叠特征,同时对主要种在演替系列上的生态位变化规律进行了分析.结果表明,在该地区森林群落演替系列中,乔木种生态位宽度的平均水平小于灌木种,建群种的生态位宽度小于主要伴生种;生态位宽度较大的种与其它各物种间生态位重叠的平均值较大,生态位宽度较小的种则相反,甚至没有重叠.由于物种生物生态学特性的不同和环境的异质性,具较宽生态位的物种间的生态位重叠也可能较小,生态位宽度较窄的物种间也可能有较大的生态位重叠,同属植物种对间也存在生态位重叠较大的情况.主要乔木和灌木种的生态位特征反映了森林群落演替的变化规律,该地区呈现出以自然恢复为主,同时又伴随着人为干扰的森林群落次生演替系列.     

从生态位的观点试论稻田综合利用

一生态位的研究是理论生态学的一个重要领域。Grinell(1917)将生态位定义为物种在环境中的最后分布单位,强调生态位的空间概念(space niche);Elton(1927)特别强调物种与其他种的营养关系(trophic relationship),并把生态位定义为物种在生物群落中的     

米槁群落主要物种资源利用特征分析

开展米槁群落物种生态位研究,可了解米槁群落物种对资源的利用特征,为米槁的保护与管理提供科学依据。基于贵州省米槁天然林群落的实际调查数据,通过生态位宽度、生态位重叠指数,分析该群落主要物种的资源利用特征。群落中米槁(Cinnamomum migao)、杜茎山(Maesa japonica)、菝葜(Smilax china)的生态位宽度最大,在群落中处于明显优势地位,具有较强竞争力和资源利用能力;生态位宽度越大的物种间生态位重叠越大,但在相同或相似环境条件下,生态位宽度值小的种对也会拥有较高的生态位重叠;米槁群落主要物种间的生态位重叠指数偏低,说明物种间对资源利用的相似性较低,物种的生态位分化明显,竞争不激烈,群落结构较为稳定,物种间能够较好地相互共存。     

洲际入侵植物生态位稳定性研究进展

人类活动引起的大规模洲际物种交换与生物入侵, 改变了当地生态系统结构与功能, 使生物多样性受到日益严重的威胁。本文通过综合分析主要国家和地区入侵植物的地理起源, 发现洲际入侵主要包括东亚—北美、东亚—南美、欧洲—南非、欧洲—北美、欧洲—东亚、北美—大洋洲等, 这些洲际入侵造成的后果往往比陆内入侵更为严重。利用物种分布模型(SDMs)预测入侵物种潜在分布范围是有效管理和提早预防生物入侵的重要依据, 但这些模型的一个关键假定是: 入侵物种的生态位在空间和时间上是保守的、稳定的。然而, 对于远离原产地种群并能快速适应新生境的洲际入侵植物来说, 生态位可能发生显著的变化。入侵种能否在入侵地保持原有的生态位, 取决于制约其生态分布的限制因素和生态过程在不同地区间是否发生变化。本文中作者总结了洲际入侵与陆内入侵的生态与进化过程的异同点, 认为这些限制物种原产地分布的因素如扩散限制、种间互作、适应性进化、生态可塑性和种群遗传特性等均可能导致入侵物种生态位的改变。建议下一步的研究应该重视: (1)对生态位属性进行多尺度的研究, 包括时间、空间、环境或系统发育等几个方面; (2)对比生态位稳定与发生偏移的物种特性, 确定什么样的入侵物种更容易改变原有的生态位; (3)进行生态位时间动态格局研究, 探讨生态位变化的倾向、历史速率和偏移程度, 以便判定生态位变化趋势。这些研究结果将会进一步提高物种分布模型的预测能力, 有助于更为准确地揭示气候变化和物种入侵对生物多样性的影响。     

古浪县北部荒漠植被主要植物种的生态位特征

利用Shannon-Wiener生态位宽度公式和Pianka生态位重叠公式,计测分析了甘肃省古浪县北部荒漠植被主要植物种在不同植被演替阶段的生态位宽度和生态位重叠。结果表明:在流动沙地上花棒的生态位宽度最大,其次是沙蒿;在半固定沙地上白刺的生态位宽度最大;在固定沙地上,不论是封育植被还是未封育植被中均是花棒的生态位最宽。同一植物种的生态位随着植被演替阶段的变化而发生变化,这种变化反映了不同演替阶段下的植被恢复效果。优势种的生态位重叠大,生态位宽的物种对重叠值也大,相同物种对在不同演替阶段的生态位重叠不一致。有些物种生态位宽度窄,但重叠值大,是由荒漠植被区物种分布存在生境斑块现象造成的。     

贺兰山冲积扇荒漠草地拟步甲生态位及种间关联

【目的】拟步甲对维持荒漠半荒漠生境的生物多样性和生态系统功能具有重要作用。本研究旨在揭示拟步甲物种的生态位及种间关联,为冲积扇荒漠草地生境拟步甲群落构建机制研究奠定基础。【方法】2019年5-10月采用陷阱法调查贺兰山冲积扇荒漠草地划分为100个相同大小正方形单元的200 m×200 m样地的拟步甲昆虫群落组成,运用2×2联列表分析、生态位宽度、生态位重叠、方差比率法、 χ²检验、联结系数(AC)、共同出现百分率(PC)、Ochiai指数、Dice指数和Spearman秩相关系数等方法分析物种间的生态位和种间联结性。【结果】6次调查共捕获拟步甲科成虫7属10种1 086头,其中克小鳖甲Microdera kraatzi kraatzi、弯胫东鳖甲Anatolica pandaroides和平坦东鳖甲Anatolica planata是优势种。平坦东鳖甲空间生态位宽度最大,小圆鳖甲Scytosoma pygmaeum时间生态位宽度最大,克小鳖甲时空生态位宽度最大,类沙土甲Opatrum subaratum时间、空间、时空生态位宽度最小,处于竞争劣势。对拟步甲生态位宽度值聚类表明,克小鳖甲、弯胫东鳖甲、小圆鳖甲和裂缘圆鳖甲S. dissilimarginis是广生态位种。种对的时间生态位重叠比空间生态位重叠更显著。方差比率和W检验表明拟步甲昆虫总体呈显著正关联; χ²检验、联结系数(AC)和Spearman 秩相关系数的结果显示正负关联种对的比率大于1,总体趋于正相关。共同出现百分率(PC)、Ochiai指数和Dice指数表明,优势种克小鳖甲、弯胫东鳖甲和平坦东鳖甲种间呈显著正关联。根据Spearman秩相关系数结果,这10种拟步甲可划分为3个生态种组。【结论】优势种类具有较宽的生态位,物种时间生态位和空间生态位宽度变化不一致,正联结性显著的种对生态位重叠相应也较高。生态种组聚类反映了种对生态适应性的差异。研究结果为研究冲积扇荒漠草地生境小尺度空间拟步甲昆虫群落演替提供了参考依据。     

民勤沙区几种荒漠植物群落的现实生态位研究

民勤沙区属于典型的干旱荒漠气候,植被以灌木荒漠为主,盖度一般只有5%~15%.植物群落内生态位宽度悬殊,植物种之间的生态位相似比例很小.生态位宽度和生态位相似比例小是受制于干旱荒漠生境条件的结果,是干旱荒漠生态环境中稀疏荒漠植物的主要特征之一.植物的现实生态位宽度与年际降水量关系密切,在地貌、土壤颗粒、土壤水分、土壤养分等影响因子中,土壤水分是主导因子.当地地下水位深20 m左右,植物无法利用,植物种之间对资源的竞争主要表现为对水分资源的竞争,降水资源是植物种之间竞争的关键资源.同一种植物在不同群落中的生态位宽度变幅较大,不同群落内部植物种竞争关系的差异是由物种的生态位和由相对稳定的地貌、土壤条件以及随年际变动的降水条件共同作用的结果.群落中的优势种植物的生态位最宽,当优势种生态位减小时,一年生短命植物往往会进入群落中.荒漠植物的冠层单一,以冠幅占样方面积比作为植物的特征值计算其生态位特征值比较准确可靠.     

三种荒漠蜥蜴空间和营养生态位研究

同一荒漠蜥蜴群落中,荒漠沙蜥（Ｐｈｒｙｎｏｃｅｐｈａｌｕｓｐｒｚｅｗａｌｓｋｉｉ）和虫纹麻蜥（Ｅｒｅｍｉａｓｖｅｒｍｉｃｕｌａｔａ）,密点麻蜥（Ｅｒｅｍｉａｓｍｕｌｔｉｏｃｅｌｌａｔａ）占不有同的空间生态位,其间几乎不存在竞争。两个近缘种虽然占有相同空间生态位,但个体大的密点麻蜥食物种类特化,个体小的虫纹麻蜥偏重于利用较小的食物资源。占有相同空间生态位的近缘种,营养生态位向不同方向特化,利用不同的食物资源,从而在竞争中共存,保持群落结构的稳定性。     

Rarity in Australian desert lizards

Most species of Australian desert lizards are uncommon. Possible causes of rarity are examined, including body size as measured by snout–vent length (SVL), fecundity, number of sites occupied, habitat niche breadth, microhabitat niche breadth, dietary niche breadth, and average total niche overlap with other species. Rare species tend to be larger with lower fecundities than abundant species and they occur at fewer sites. Many, but not all, uncommon species are specialists, either in habitat, microhabitat, or diet. The niche breadth hypothesis, which states that abundant species should be generalists whereas specialized species should be rare, is tested, but rejected as a general explanation for rarity. Some uncommon species exhibit high overlap with other species suggesting that they may experience diffuse competition. However, no single cause of rarity can be identified, but rather each species has its own idiosyncratic reasons for being uncommon. Multivariate analyses show distinct ecological differences between abundant and uncommon species.     

荒漠草原“土岛”生境群落物种共存机制

经过长期破碎化, 荒漠草原原生硬质灰钙土斑块散布在广大沙化土地中, 形成类似“土岛”的土被结构。为揭示土岛生境的群落物种共存机制, 2016年在宁夏盐池县皖记沟村选取大(200-300 m²)、中(约100 m²)、小(约50 m²)土岛各3个开展调查, 采用Jaccard相异系数、物种生态位宽度和生态位重叠度、零模型、Meta分析, 综合计算和分析土岛内部与外部植物群落相似性、物种生态位宽度和生态位重叠、物种共存格局及其影响因子。研究发现, (1)随着破碎化加剧, 土岛内部植物多样性整体呈现下降趋势, 群落优势种从短花针茅(Stipa breviflora)转变为猪毛蒿(Artemisia scoparia)和短花针茅共优种, 土岛内外群落相似性增加。(2)土岛内外绝大多数物种生态位重叠较小, 生态位重叠在土岛内呈集中分布, 而土岛外则呈均匀发散分布。(3)环境过滤为主的生态过程决定了土岛生境群落物种的共存格局, 随着土岛面积减小, 环境因子对群落物种共存的调控强度降低, 关键性环境因子由土壤细砂粒和黏粒转变为粗砂粒, 显著性竞争物种共存格局在小岛出现。综上所述, 土岛生境对于维持草原物种具有重要作用, 环境过滤主导了荒漠草原物种共存格局。随着生境破碎化加剧或土岛面积减小, 物种共存格局及其调控因子发生转变。保护面积在200 m²以上的大土岛对于恢复荒漠草原区草原成分种和其物种多样性机制都十分必要。     

新疆阜康绿洲荒漠过渡带主要植物种的生态位分析

采用Levins公式和王刚生态重叠计测方法,对新疆阜康绿洲荒漠过渡带中的7个植物种,分别从群落梯度和3个单一生态因子（土壤水分维,土壤盐分维,土壤酸碱度维）上对其生态位分化进行了定量分析。结果如下：（1）在群落梯度上,生态位大小依次为红砂（0.7010）,梭梭（0.6434）,角果藜（0.4774）,雾冰藜（0.3745）,盐爪爪（0.3541）,叉毛蓬（0.3354）和碱蓬（0.2769）;（2）红砂在土壤水分、土壤盐分、土壤酸碱度维上的生态位分别为0.5274,0.6039和0.3620,梭梭在这3维上分别为03320,0.3083和0.5103,从生态位宽度看,红砂和梭梭处于优势种地位,其余为非优势种;（3）每个物种在群落梯度上的生态位宽度基本大于在上述3个资源轴上的平均生态位;（4）红砂与梭梭在土壤盐分维上的生态位重叠最大（0.4203）。表明了这两个优势种在利用土壤盐分方面有相似的特性。     

干旱荒漠区植物生态位对水盐的响应

全球气候变化对生态系统功能的影响决定着种群地位和群落演替,由于干旱区的特殊性成为研究生物响应环境变化的热点地区。为探索艾比湖流域荒漠区植物生态位对土壤水盐梯度的响应,在研究水、盐含量和植物生态位特征的基础上,应用变系数模型,分析了土壤水盐梯度下的群落组成和生态位响应趋势。结果显示:(1)随土壤水盐梯度的降低,艾比湖流域群落的物种组成呈倒"V"型分布,说明土壤水盐交互作用影响着植被分布和群落类型。(2)高水盐环境下,胡杨(Populus euphratica)、琵琶柴(Reaumuria soongorica)和梭梭(Haloxylon ammodendron)等生态位宽度值(B_i)较大,柽柳(Tamarix ramosissima)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和甘草(Glycyrrhiza uralensis)等B_i较小;中水盐环境下,白刺(Nitraria schoberi)和琵琶柴的B_i较大,铃铛刺(Halimodendron halodendron)、甘草和盐节木(Halocnemum strobilaceum)的B_i较小;低水盐环境下,梭梭、花花柴(Karelinia caspica)和琵琶柴等B_i较大,盐节木的B_i较小;说明土壤水盐环境和物种生态学特性是影响B_i的重要因素。(3)物种水平上,B_i较大的种群与其他物种的生态位重叠(O_(ij))一般较大,但B_i较小的物种间的O_(ij)不一定小(例如:高水盐土壤环境下柽柳和骆驼刺的O_(ij)为1);群落水平上,B_i与O_(ij)具有一定的正相关性;说明由于资源纬度的相似性增大了低B_i物种间的O_(ij),并且B_i和O_(ij)由物种向群落尺度转换时,两者之间的关系存在冗余。(4)土壤水盐梯度与群落生态幅呈现一种非线性相关特征,高水盐格局对群落B_i有一定的促进效应,而低水盐模式对B_i具有一定的限制作用,表明土壤水盐的协同效应影响着物种在群落的地位,并在一定程度上决定了群落向正负两极演替的方向。     

西鄂尔多斯珍稀濒危植物长叶红砂种子萌发特征

珍稀濒危灌木长叶红砂是我国西北干旱地区荒漠植被中的古老残遗物种,对维持荒漠植被稳定具有重要作用.本文研究了长叶红砂种子特性,及其在不同光照、温度、土壤水分和沙埋等环境因子中的萌发策略.结果表明:长叶红砂种子具有高活力、高萌发率、耐贮存的特点,在光照和黑暗条件下均能很好地萌发.种子萌发的适宜温度为恒温20 ℃～25 ℃或变温15 ℃/25 ℃,萌发率高达93%.土壤含水量为2%时,种子开始萌发;土壤含水量为12%时,其萌发率最高,达89%.长叶红砂种子适宜的沙埋深度为1 cm,＞5 cm沙埋不出苗.沙埋深度对出苗率和幼苗生长高度的影响显著,而对幼苗质量的影响不显著.水分条件和沙埋深度是制约长叶红砂种子萌发和出苗的主要因素,而种子的高萌发率增加了幼苗生存的风险,不利于其应对荒漠极端环境变化.这种特性是长叶红砂濒危的重要原因之一.     

柴达木盆地中西部土壤中暗色丝孢菌群落多样性分析

从柴达木盆地中西部采集土样59份,涵盖的生态类型有:沙漠、戈壁、湿地、小镇-绿洲等。分离获得暗色丝孢菌108株,经鉴定分属于15属。利用种群优势度、Shannon-Wiener多样性指数、物种均匀度、生态位宽度四项指数,对柴达木盆地中西部不同生境土壤中的有关暗色丝孢菌物种(属级)进行物种多样性分析。结果表明,该地区土壤中暗色丝孢菌的物种优势度存在明显差异:沙漠生境中,链格孢属Alternaria和细基格孢属Ulocladium真菌优势度较高;戈壁生境中,单格孢属Monodictys真菌的优势度最高;湿地和小镇-绿洲生境中,则分别以瓶霉属Phialophora和枝孢属Cladosporium真菌占优势。在小镇-绿洲生境中,土壤暗色丝孢菌的Shannon-Wiener多样性指数最高,均匀度较低;而在沙漠和戈壁生境中多样性指数明显较低,而物种的均匀度较高。在上述四类生境中,链格孢属Alternaria和细基格孢属Ulocladium真菌具有较宽的生态位,为广适性物种;而平脐蠕孢属Bipolaris、卷旋孢属Cirrenaria、弯孢属Curvularia、矛束霉属Doratomyces、粘束孢属Graphium、漆斑霉属Myrothecium、齿梗孢属Scolecobasidium、帚霉属Scopulariopsis、节隔孢属Scytalidium和葡萄穂霉属Stachybotrys10个属真菌的生态位较窄,为狭适性物种。