秦岭小陇山保护区维管植物丰富度和种域海拔梯度格局及其对Rapoport法则验证

物种丰富度和种域的海拔梯度格局及其形成机制一直是生物地理学和生物多样性研究的重点.海拔Rapoport法则认为,物种丰富度随海拔升高而逐渐降低,种域逐渐变宽.本文分析了秦岭小陇山国家级自然保护区维管植物物种丰富度及其种域宽度的海拔梯度格局;采用4种常用方法,验证不同类群、不同生长型和不同阶元的物种丰富度与其分布中点间的关系,并检验其是否支持海拔Rapoport法则.结果表明: 除窄域种外,秦岭小陇山维管植物物种丰富度随海拔升高呈先升后降的单峰分布格局;狭域种主要分布在低海拔和高海拔段,低海拔段的丰富度高于高海拔段;物种海拔分布宽度与海拔关系因不同类群和验证方法而异,随分类阶元的增大更容易支持Rapoport法则,这可能与不同分类阶元所占据的生态位不同有关;被子植物的平均种域呈单峰分布格局,蕨类植物和裸子植物的种域海拔梯度格局无明显规律;藤本植物平均种域随海拔升高而变宽,灌木能适应不同的环境条件,因此,灌木分布对海拔梯度的变化不敏感.Pagel验证方法最容易支持Rapoport法则,Stevens方法次之,中点法受中域效应的影响物种平均种域分布呈单峰分布格局而不支持Rapoport法则,逐种法受散点图分布格局的影响线性模型拟合结果解释力很低.
     

神农架海拔梯度上的植物种域分布特征及Rapoport法则检验

根据Rapoport法则, 动物、植物物种的纬度或海拔分布宽度存在着从高纬度或高海拔地区向低纬度或低海拔地区逐渐变窄的现象。本文基于物种的海拔分布数据, 分析了神农架维管束植物及不同种域宽度组的物种丰富度海拔格局; 采用已有的4种方法和本文改进的种域分组中点法, 分析了海拔梯度上种域宽度与种域中点的关系, 并检验其是否符合Rapoport法则。结果表明, 神农架地区维管植物丰富度的海拔梯度分布格局呈单峰型, 峰值在1,000–1,500 m; 不同种域组的物种丰富度分布具有类似的单峰格局, 但随着种域宽度减小, 其物种丰富度的峰值逐渐偏向低海拔。对于神农架的物种海拔分布数据, Stevens方法、Pagel方法和逐种方法的结果都支持Rapoport法则, 而中点法的结果主要反映中域效应的影响, 种域分组中点法可有效控制中域效应的影响, 但不支持Rapoport法则。上述结果表明, 对于Rapoport法则的检验亟待研究方法的改进; 而种域的海拔格局及其形成机制, 还需要更多案例的比较研究, 才能形成普遍性的认识。     

秦岭两栖、爬行动物物种多样性海拔分布格局及其解释

物种多样性和种域宽度沿环境梯度的分布格局及其成因机制一直是生物地理学和生态学讨论的重要议题。本研究采用多元回归模型和方差分离的方法判断面积、水分和能量、边界限制对秦岭两栖、爬行动物及其不同区系成分的物种丰富度海拔梯度分布格局的影响。结果表明, 秦岭两栖爬行动物及其不同区系成分的物种丰富度均呈单峰分布格局, 但峰值分布的海拔段有所差异。形成这种格局是各种因素相互作用的结果, 3种假设的独立解释力较低。水分能量动态假设对两栖、爬行动物物种的丰富度格局有很强的解释能力, 但水分和能量的解释力中有很大一部分属于边界限制、面积的协同作用, 在解释两栖动物的海拔分布格局时, 边界限制与水分和能量之间存在较强的共线性, 而在解释爬行动物的海拔分布格局时, 面积与水分和能量之间存在较强的共线性。同时, 本研究采用Stevens法和逐种法对Rapoport法则进行了验证。结果表明, 爬行动物物种种域的海拔梯度格局基本上支持Rapoport法则, 两栖动物很难判断是否支持Rapoport法则。     

台湾维管束植物物种丰富度和种域宽度的海拔格局及对Rapoport法则的检验

物种丰富度和种域(即物种分布范围)沿环境梯度的变化是生物地理学和生物多样性研究的核心问题.岛屿由于受到地理隔离的作用.其物种分布、多样性格局及其成因的特殊性对于发展和检验生物地理学的假说具有重要意义.Rapoport法则提出,生物种域存在着随海拔上升而增大的趋势.台湾地区具有显著的海拔梯度和典型的岛屿环境,其植物区系丰富而独特.我们首次对台湾维管束植物的海拔分布进行研究,包括不同类群植物的物种丰富度和种域的海拔梯度格局,并检验了Rapoport法则的适用性.综合相关信息得到台湾维管束植物区系包含241科1,466属4,751种(含种下单位),对其中具有海拔分布范围信息的3,330种植物进行统计,结果表明:(1)台湾维管束植物科、属、种的丰富度总体上随海拔上升而减小,入侵植物丰富度具有类似格局,而台湾特有植物呈现明显的单峰格局;按照分类群计,蕨类植物和裸子植物为单峰格局,被子植物的3个生态类群均为单调递减格局.(2)物种种域海拔宽度与海拔的关系随不同类群和分析方法而异.其中,入侵植物的种域宽度和中点海拔具有显著的正相关关系,支持Rapoport法则,而全部植物和特有植物不支持;蕨类植物的海拔分布支持Rapopott法则,裸子植物不支持,其他分类群因方法不同而结果之间不一致.我们还比较了台湾和周边大陆和岛屿山地的物种丰富度海拔格局,认为它们物种丰富度海拔梯度模式的不同可能与降水海拔格局的差异有关;而关于Rapoport法则的检验表明,即使在同一山体,不同类群植物分布范围的海拔模式也可能取决于不同的因素和作用机制.     

喜马拉雅中段繁殖鸟类种域格局及 Rapoport法则检验 ——基于3 600 m海拔梯度范围的数据

物种种域的分布规律是生物地理学与生物多样性研究的热点问题。Rapoport法则认为,物种分布范围随海拔上升而增大,但其适用性一直存在较大争议。喜马拉雅山脉是全球生物多样性热点地区之一,拥有全球最广的海拔落差以及完整的垂直气候和植被带,是验证Rapoport法则的理想场所。为探讨中喜马拉雅山脉吉隆沟3 600 m海拔梯度范围内繁殖鸟类种域分布是否符合Rapoport法则,于2012和2013年的雨季,利用样线法对中喜马拉雅吉隆沟地区的繁殖鸟类进行了4次调查。在海拔1800～5 400m的调查区域内,每300m海拔梯度布设调查样线3条,共计36条样线。调查共记录到繁殖鸟类169种,种域范围低频方向呈明显偏右分布。平均种域为(1 642.29±544.63)m,中值为728.5 m。其中,种域最大为3 300 m。分别使用Stevens方法、中点法、逐种法、Pagel法和四分法对调查数据进行处理,采用线性回归方程验证其是否符合Rapoport法则。结果表明,Rapoport法则的有效性与验证方法有关,Stevens方法、中点法、逐种法均不支持Rapoport法则,而Pagel法和四分法支持Rapoport法则。综合表明,吉隆沟繁殖鸟类种域海拔格局对Rapoport法则的支持较弱,说明Rapoport法则在该区域适用性较差。     

白水江自然保护区两栖、爬行动物物种丰富度的海拔梯度格局的解释:水分能量动态假设和生境异质性假设

采用线性回归模型和方差分离方法,利用水分能量动态假设和栖息地异质性假设解释了白水江自然保护区两栖、爬行动物物种丰富度的海拔分布格局。水分能量动态假设对白水江自然保护区两栖爬行动物物种丰富度的海拔分布格局的解释力较强,同时,水分能量动态假设和栖息地异质性假设之间存在着较强的共线性。年均降水量(PAN)进入了两栖动物物种丰富度海拔分布格局的最优线性回归模型,未进入爬行动物物种丰富度海拔分布格局的最优线性回归模型,但潜在蒸散量(PET)及其二次方(PET2)全部进入了爬行动物的最优线性回归模型,说明水分对两栖动物的重要性和温度对爬行动物的重要性。方差分离结果表明,栖息地异质性假设对两栖、爬行动物物种丰富度海拔分布格局的独立解释力较低,而水分能量动态假设的独立解释力较高。对于广域种,可能受到边界限制的影响,水分能量动态假设和栖息地异质性的解释力并不高。     

物种分布区范围地理格局的Rapoport法则

Rapoport法则最初是关于物种分布的纬度位置与纬度分布宽度的关系的假说, 被认为是宏观生态学的重要假说之一。Rapoport法则提出以后引发了广泛的实证检验和理论探讨, 并扩展到海拔和海洋深度梯度的分析。对Rapoport法则的检验发展了多种算法, 包括基于中域效应模型的比较分析法, 提出了气候变异性等多种机理解释, 并建立了物种分布区范围格局与物种丰富度格局、分布边界限制等重要宏观生态学现象之间的联系。关于该法则的普适性仍存在明显的意见分歧, 但分析和检验方法被认为是影响结果的重要因素, 方法的改进将是这一领域今后研究的关键。本文主要从Rapoport法则的概念、检验方法、机理性解释, 关于其普适性的争论及其与物种丰富度格局的关系等方面, 综述这一领域的研究进展。     

江西武夷山国家级自然保护区两栖动物多样性及海拔分布特点

区域物种多样性评价是全球生物多样性研究的重要部分。研究两栖动物物种丰富度的海拔分布格局能为物种多样性的保护提供科学依据。为了解江西武夷山国家级自然保护区(简称保护区)两栖动物多样性及海拔分布特点,于2014年7月22日—8月4日,选取22条样线开展调查,同时将保护区海拔300~2161 m区间按200 m的间隔分为10个海拔段,对两栖动物的海拔分布特点进行研究。结果表明:1)保护区现已记录两栖动物29种,隶属2目9科22属,以蛙科为主,占两栖物种总数的37.9%;2)崇安湍蛙(Amolops chunganensis)为保护区新纪录;3)两栖动物物种多样性大致呈先平台后递减的海拔分布特点,这可能主要受生境复杂性的影响。此外,本研究采用Stevens法和逐种法对Rapoport法则进行了验证,结果表明,保护区的两栖动物很难判断是否支持Rapoport法则。     

长江三峡库区昆虫丰富度的海拔梯度格局——气候、土地覆盖及采样效应的影响

为了探讨长江三峡库区昆虫丰富度的海拔分布格局以及关键影响因子,针对库区记录的3517种昆虫及其中的害虫,我们整理了这些物种的海拔分布范围数据,分析不同分类学水平、种域宽度等级和分类群的物种丰富度海拔分布模式,采用回归树方法探讨主导的影响因素,并检验相关的假说。结果显示:1)在科、属、种水平,三峡库区分布的昆虫和害虫丰富度均呈随海拔上升先增而后减的格局;狭域、中域和广域种具有显著不同的格局,但三个种域等级的昆虫物种丰富度在海拔1400m以上均显著下降,而害虫丰富度在海拔1200m以上即显著下降。2)对记录昆虫种数>20的科进行TWINSPAN分类,得到物种丰富度海拔格局的4种主要模式;尽管不同程度受采样效应的影响,4种模式均属于单峰格局;3)库区土地利用类型的海拔变化对昆虫、害虫物种丰富度海拔分布具有首要和直接的影响;水热平衡或初级生产力是影响昆虫海拔格局的主导气候因子;而1月均温=0℃可能是限制大多数昆虫物种分布上限的临界温度。上述结果表明,三峡库区的昆虫物种丰富度及其不同组分均具有典型的单峰分布格局,这种格局是人类活动与气候梯度综合作用的结果,但前者的作用更为直接,主要体现在土地利用的海拔梯度变化。这些认识对昆虫多样性资源管理和农林业害虫防治具有参考意义。     

白水江自然保护区植物物种多样性的垂直格局: 面积、气候、边界限制的解释

采用线性回归模型和方差分离方法,分析面积、气候、边界限制对白水江自然保护区植物物种垂直分布格局的相对作用和独立作用.结果表明:白水江自然保护区植物物种及不同类群的物种多样性随海拔的升高呈单峰分布格局,峰值分布偏向低海拔段.白水江自然保护区植物物种的垂直分布格局是由各种因素协同作用的结果.水分能量动态假设对白水江自然保护区植物物种多样性垂直格局的解释力最强,面积是影响物种多样性格局的第二重要因子.边界限制效应可作为对白水江自然保护区植物物种多样性垂直格局解释的补充机制.边界限制对不同种域的物种解释力存在较大差异,随着物种分布宽度的增加,边界限制的解释力逐渐增加.     

物种丰富度的垂直分布格局及其形成机制

物种丰富度海拔梯度格局及其形成机制一直是宏观生态学研究的重要议题。物种丰富度沿海拔梯度呈4种分布格局,其中单峰分布格局最为普遍。人们提出各种假设从不同角度解释物种丰富度的海拔梯度格局,这些假设主要以气候、空间效应、物种间相互作用及其进化历史为出发点,提出的假设主要有水分-能量动态假设、生物多样性代谢理论、生产力假设、种-面积关系、中域效应、栖息地异质性假设及静态进化模型。本文系统介绍了物种丰富度的海拔格局及影响其格局的生态过程。目前,物种丰富度的海拔格局主要集中在现代气候对物种丰富度海拔格局的形成过程的作用,但这些现代气候的参数之间具有显著共线性,难以分辨具体的某种环境因子对其的绝对贡献。结合现代气候和物种的谱系进化过程,系统比较不同海拔区域物种的系统发育特征有助于进一步理解物种丰富度的海拔分布格局及其成因机制,同时有助于理解现代环境的波动对植被群落的影响。     

铜壁关自然保护区种子植物物种丰富度的海拔梯度格局——兼论物种密度的计算方法

利用对铜壁关自然保护区多次考察形成的种子植物数据库,结合通过GIS生成的区域数字高程模型(DEM)数据,分析了该区域种子植物物种丰富度及物种密度沿海拔梯度的变化特征。结果表明, 科、属、种的丰富度随海拔的升高,先增加后降低,在中海拔区域达到最大值,科、种的丰富度最大值出现在海拔1400~1800 m的范围内,属的丰富度最大值出现在1000~1400 m的海拔范围。科、属、种的密度随海拔升高先下降后上升,再下降后再上升;且最大值都出现在保护区最高海拔3000~3400 m的范围内。物种丰富度和物种密度分布格局明显受到海拔梯度的影响,海拔梯度综合了水热条件等诸多因素。铜壁关种子植物科、属、种水平上的物种丰富度的海拔分布格局符合中域效应假说;同时还对目前常用的计算物种密度的"对数模型"方法的普遍适用性提出质疑。     

面积、温度及分布区限制对物种丰富度海拔格局的影响: 以秦岭太白山为例

 物种丰富度的分布格局及其形成机制是生态学研究的热点。以往的研究主要描述丰富度的格局, 而对其形成机制研究较少, 且主要集中于探讨单个因子或过程的影响。物种丰富度同时受到多个因子和过程的综合作用, 面积、温度及物种分布区限制被认为是控制山地物种丰富度海拔格局的主要因素, 三者同时沿海拔梯度而变化, 同时作用于丰富度的海拔格局。幂函数种-面积关系(SAR)、生态学代谢理论(MTE)及中域效应假说(MDE)分别基于以上3个因素, 从机制上解释了物种丰富度 的海拔格局。探讨这些假说的相对影响对研究物种丰富度的大尺度格局及其形成机制具有重要意义。方差分离方法有利于分解不同因素的影响, 为此, 该文以秦岭太白山的植物物种丰富度为例, 采用方差分离和逐步回归方法, 分析了SAR、MTE及MDE对物种丰富度海拔格局的影响。结果表明, 太白山的植物物种丰富度沿海拔梯度呈单峰分布格局, 但丰富度峰值存在类群差异; 对太白山所有植物物种丰富度的垂直格局而言, SAR、MTE及MDE分别解释了其物种丰富度随海拔变化的66.4%、19.8%和37.9%, 共同解释了84.6%, 在消除其他因素的影响后, SAR和MTE的独立影响较高(分别为25.5%和17.7%), 而MDE的独立影响不显著; 分类群研究则发现, 苔藓植物丰富度的海拔格局主要受MDE的影响, 蕨类植物丰富度的海拔格局同时受到SAR、MTE以及MDE的影响, 而种子植物物种丰富度的海拔格局主要受SAR和MTE影响。     

高黎贡山种子植物物种丰富度沿海拔梯度的变化

物种丰富度沿海拔梯度的分布格局成为生物多样性研究的热点。为探讨中尺度区域物种丰富度沿海拔梯度的分布,本文以高黎贡山为研究对象,利用该地区的地方植物志资料,结合通过GIS生成的区域数字高程模型(DEM)数据,分析了该区域全部种子植物和乔木、灌木、草本三种生活型种子植物物种丰富度的垂直分布格局以及物种密度沿海拔梯度的变化特征。结果表明：(1)全部种子植物和不同生活型植物物种丰富度随着海拔的升高呈现先增加后减小的趋势,最大值出现在海拔1500—2000m的范围;(2)物种密度与海拔也呈现单峰曲线关系;(3)物种丰富度和物种密度分布格局的形成主要受海拔所反映的水、热状况组合以及物种分布的边界影响。     

中国地卷属地衣海拔分布分析

海拔是地衣多样性的重要影响因素。了解地衣的海拔分布格局是地衣多样性保护的基础。研究表明中国地卷属地衣的物种丰富度和个体丰富度沿海拔梯度呈单峰曲线,它们倾向于分布在受全球变暖影响较高的高海拔地区[（2,022±995）m],且具有较窄的海拔分布幅（约68%的物种分布于海拔为1,694－2,954m的地带）,因而对其进行保护生物学的研究已十分迫切。地卷属11种地衣具有不同的海拔分布规律,这些分布规律与各自分布的海拔区间有关。基于11物种的海拔分析支持Rapoport法则。全球暖化对4种地衣的潜在威胁尤其强烈,即：大陆地卷Peltigera continentalis、长孢地卷P. dolichospora、克氏地卷P. kristinssonii和小地卷P. venosa。     

珠穆朗玛峰国家级自然保护区两栖爬行动物多样性及区系

西藏珠穆朗玛峰国家级自然保护区(以下简称珠峰保护区)是全球海拔最高、相对高差最大的自然保护区,主要保护世界上独一无二的极高山生态系统、原始的山地森林以及异常丰富的山地生物多样性,但人类目前对区内两栖爬行动物多样性的研究和了解却十分有限。为了掌握野生动物资源现状,促进保护区的有效管理,2010–2012年,我们先后5次对珠峰保护区两栖爬行动物资源进行了系统的实地调查,共采集到61号两栖爬行动物标本。结果显示:保护区至今已记录到两栖动物9种,隶属1目3科6属;爬行动物11种,隶属1目4科10属。区内两栖爬行动物区系组成以东洋界物种占绝对优势,共有17种,古北界物种仅3种;区系特有性明显,中国特有种2种、主要分布在中国的物种6种。古北界与东洋界在区内的分界明显且没有交汇,分界线约在海拔3,600–3,800 m之间。我们相信随着实地调查工作的深入,在保护区南坡沟谷区域的两栖爬行动物物种总数还会有所增加。     

物种丰富度垂直分布格局及影响机制

物种丰富度分布格局是一定地域内物种丰富度沿三维空间的立体分布,包括物种丰富度在经度、纬度和垂直梯度(海拔高度和海水深度)三个维度上的空间分异。近年来物种多样性的垂直分布格局与机制研究得到了生物地理学家和生态学家的重视。物种丰富度的垂直分布格局存在多种类型,但随海拔增加而物种数减少的单调递减模型和中海拔物种丰富度最高的单峰模型较为常见。目前在机制研究中验证较多的是气候稳定性、生物因子(种间相互作用)、能量、生境异质性、干扰、进化时间、物种分化速率、面积、中域效应(mid-domain effect)、生态位保守性(niche conservatism)等假说和机制。物种丰富度的分布格局是多方面因素综合作用的结果;由于地理、地形、气候、地质演化历史、物种库和进化历史、物种分化速率、干扰等差异,在不同地区存在着特别的物种丰富度空间分布格局和机制;处于同一地区的不同类群的物种也因进化扩散历史和生态适应能力不同而呈现多样化的分布格局。因此,对不同地区和类群的物种丰富度格局和机制进行研究应具体分析后才能得到可信结论。     

长江三峡库区物种多样性的垂直分布格局:气候、几何限制、面积及地形异质性的影响

为了验证生物多样性地理格局的几个重要假说,即种-面积关系、水分-能量动态假说、几何限制(中域效应)假说和生境异质性假说,作者以长江三峡库区维管植物物种丰富度沿海拔梯度的分布格局为例,采用多元回归和方差分解方法,研究了面积、气候、几何限制、地形异质性对多样性垂直格局的独立影响和协同作用,及其对各植物类群(不同分布宽度、不同分布区类型和不同生长型)影响的差异.结果表明,三峡库区各种植物类群的物种丰富度随着海拔上升均呈先升后降的单峰格局.水分-能量动态假说对多样性格局有很强的解释能力,其总的解释力(＞93％)明显高于其他所有解释机制.但对于很多植物类群而言,水分和能量的解释力中有很大一部分属于几何限制、面积及地形异质性等因素的协同作用.几何限制对分布宽度大的物种的多样性格局解释力很强,但对分布宽度小的物种作用很小;面积自身对物种丰富度解释力较强,但在考虑了其他环境因素的影响时,仅对少数植物类群有解释力;地形异质性自身对多样性的解释能力很弱,但在多元回归模型中起着必要的作用.综合来看,水分-能量动态是解释三峡库区植物多样性垂直格局的最重要的机制.几何限制的作用随着物种分布宽度减小而递减;地形异质性虽然对多样性垂直格局的影响较弱,但也是一种必要的补充解释机制;由于面积与气候、几何限制等因素存在强烈的共线性,面积对植物多样性垂直格局的相对作用大小还需要进一步的系统比较研究.     

黑龙江省两栖爬行类物种多样性分布格局的研究

2000～2006年对黑龙江省两栖爬行动物的种类及分布进行大范围的调查,并结合历史资料及现代有关成果,应用3种物种多样性指数分析方法（丰富度、均匀度和G—F指数）,对黑龙江省的两栖爬行动物物种多样性分布格局进行了探讨。结果表明,东部山地省和小兴安岭省的物种丰富度要高于其它地理省,松嫩平原省和三江平原省的物种均匀度高于其它地理省,而G指数与物种数分布规律相似,F指数和G-F指数相似,只有东部山地省物种才有一定的丰富度。     

大熊猫国家公园荥经片区两栖爬行动物多样性及海拔分布格局北大核心CSCD

大熊猫国家公园荥经片区(102°19′~102°55′E,29°28′~29°56′N)位于四川省雅安市荥经县境内,该区域属亚热带季风气候,动植物资源丰富。为进一步了解该区域两栖爬行动物资源情况,于2021年5月、7月和9月在区内设置6个研究点,在其中布设33条有效样线,对两栖爬行动物的多样性和海拔分布特征进行调查,并通过访问调查与文献查阅方法对实地调查结果进行补充。结果表明,大熊猫国家公园荥经片区现有两栖爬行动物4目18科67种,其中两栖动物2目9科31种,爬行动物2目9科36种。东洋界物种占绝对优势,其中,两栖动物除黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculatus)以外全为东洋界物种,爬行动物中东洋界物种有26种,广布种仅有9种。6个研究点的Shanoon-Winner多样性指数、Pielou均匀度指数和生态优势度指数变化趋势基本一致,由高到低排序为,新庙、泡草湾、泥巴山、云雾山、大石坝、安靖。对区域内两栖动物的栖息地类型进行比较发现,陆栖-山区高原型生境中生活的两栖动物种类最多。两栖动物的丰富度随海拔梯度的升高呈现逐渐降低的趋势,爬行动物由于所发现的数量有限,并未发现明显的海拔分布特征。