植物群落物种共存机制:负密度制约假说

负密度制约假说主要描述由于资源竞争、有害生物侵害(比如病原微生物、食草动物捕食)等, 同种个体之间发生的相互损害行为; 它主要强调同种个体之间的相互作用, 解释自然群落物种共存的机理; 负密度制约机制主要在小尺度上降低群落内同种个体生长率, 同时提高个体死亡率, 从而为其他物种的生存提供空间和资源, 促进物种共存。目前负密度制约假说的检验研究主要侧重密度制约、距离制约、群落补偿效应等三个方面。最近, 研究者又探讨了近缘物种之间由于对相似资源的竞争所产生的负效应, 扩展了负密度制约假说, 进而提出异群保护假说和谱系多样性制约假说。负密度制约假说引起生态学家长久的探讨和关注, 世界范围内大尺度森林动态样地的建立, 又为探索不同尺度上密度制约效应的研究提供了条件。然而目前的研究仍然存在不足, 比如负密度制约假说的检验受到其他因素的干扰、区域研究不平衡等。因此, 生态学家们仍然怀疑负密度制约效应调节群落物种共存的重要性, 但是目前的研究还没有发现否定负密度制约假说的充分证据。     

水分胁迫对大果沙枣光合特性及生物量分配的影响

选取大果沙枣1年生幼苗,盆栽于相对含水量分别为70%~75%(CK)、50%~55%(T1)、35%~40%(T2)和15%~20%(T3)的土壤中培养25 d,研究大果沙枣在水分胁迫下的光合特性变化和生物产量积累及其分配规律。结果显示:水分胁迫抑制了大果沙枣的光合作用,与对照相比,T2和T3处理导致净光合速率、叶片蒸腾速率和水分利用效率显著降低,气孔阻力、胞间二氧化碳浓度和叶绿素含量升高,而且光合午休明显,非气孔因素是干旱时大果沙枣净光合速率下降的主要原因;水分胁迫下,大果沙枣的生长受到抑制,地上部分和地下部分的干生物量积累同时降低,但地下干生物量降低的程度低于地上部分;干旱处理中,T3处理显著抑制大果沙枣的生长,但仍保持一定的生物量增加。结果表明:大果沙枣具有一定的自我调节与保护能力,在水分胁迫下大果沙枣趋于将更多的资源分配给根系,以提高根冠比而适应干旱的环境。     

东灵山4种落叶阔叶次生林的物种组成与群落结构

植被的群落构成是决定森林演替方向的重要因素之一.辽东栎林(Quercus wutaishanica forest,QWF)、棘皮桦林(Betula dahurica forest,BDF)、胡桃楸林(Juglans mandshurica forest,JMF)与杂木林(mixed forest,MF)是东灵山地区4种典型的暖温带落叶阔叶次生林.为了更好地了解东灵山地区暖温带落叶阔叶次生林植被动态,我们对该4种林型的物种组成与群落结构进行了综合分析.参照巴拿马(Barro Colorado Island,BCI)50 ha热带雨林样地的技术规范,于2009年在北京东灵山地区以上4个林型中各建立了一块1 ha样地,对样地中所有胸径大于1 cm的木本个体进行了坐标定位和调查.结果表明,QWF样地有22种,属于20科20属;BDF样地共22种,属于16科18属;JMF样地30种,隶属于21科23属;MF样地19种,隶属于14科15属.从物种多度、平均胸径、胸高断面积和重要值等指标来看,各群落具有比较明显的优势种:4个样地所有树种的径级分布均旱倒"J"型,具有良好的更新层;共有树种的径级分布在不同样地有所不同,如辽东栎在QWF样地呈偏态分布,在BDF样地则为倒"J"型分布,而棘皮桦在QWF和BDF样地都呈正态分布,但是径级分布有所差异,表明径级结构与群落类型有密切关系.     

北京暖温带次生林种群分布格局与种间空间关联性

种群分布格局和种间空间关联性研究有助于深入理解物种共存机制.本研究在北京地区5个1 ha典型暖温带森林样地,在0-50 m尺度范围内综合分析了常见种的种群分布格局及成年树种问的空间关联性.研究发现:(1)所有检验的物种都表现了聚集格局,主要发生在较小(0-15 m)的尺度范围内,并且同种聚集强度峰值普遍出现在目标个体周围1 m的距离内;在>15 m的较大尺度上,随着尺度增加,随机和规则格局成为物种分布的主要形式;(2)种间不相关联的比例高(～50%),即使种间存在显著的关联性,也是以隔离和部分重叠为主要的关联形式;很少的物种对(～4%)呈混合分布.种子扩散限制和牛境异质性在某种程度上解释了种群普遍聚集的格局,种群聚集分布又促使种间分布不相关联,或者种间呈现隔离和部分重叠格局,反映了物种分布与生境存在紧密的关联性.另外,种间隔离的格局会阻止种间个体相互竞争.然而,由于同种个体聚集分布,密度制约成为调节种群分布的主要形式.本结果将有助于揭示森林群落物种共存的潜在维持机制.     

古田山中亚热带常绿阔叶林动态监测样地——群落组成与结构

 亚热带常绿阔叶林是世界上主要植被类型之一,集中分布于我国,其中以中亚热带的常绿阔叶林最为典型。为了更好地研究常绿阔叶林森林生 物多样性维持机理,按照CTFS (Centre for Tropical Forest Science)样地建设的标准,于2004年11月～2005年9月在浙江开化古田山国家级 自然保护区建立了常绿阔叶林24 hm²永久样地。该文对样地内胸径≥1 cm的木本植物进行了统计,初步分析了古田山森林样地(Gutianshan (GTS) forest plot)的群落组成与空间结构。 群落的区系类型以热带成分比较多,在属的水平上53个是热带分布,44个是温带分布。共有159 种,隶属于49科103属,总计140 700株,以常绿树种为主（91个物种,占总优势度的90.6%,重要值为85.6%,占样地总个体数的85.9%）;样地 群落有明显的优势物种和大量稀有种(Rare species,每hm2个体数小于1)。甜槠(Castanopsis eyrei )、木荷(Schima superba)和马尾松 (Pinus massoniana)在群落中占有主要优势; 稀有种占总物种数的37.1％（59/159）;具有温带落叶阔叶林和热带雨林的相关特征,较好地代 表了中亚热带常绿阔叶林群落。垂直结构由林冠层（63个种）、亚乔木层（70个种）和灌木层 （26个种）组成。样地所有木本植物物种总径级 分布呈倒“J"形,群落更新良好。几个优势种空间分布随着径级增大,聚集程度降低;并且它们的分布表现出与生境紧密关联,不同的物种表 现出对生境不同的偏好。该文最后系统地比较了大样地方法与传统取样方法。     

暖温带–北亚热带过渡带落叶阔叶林群落不同径级系统发育结构的变化

群落的系统发育结构能够有效地反映各种生态过程对群落组成的影响,通过研究群落系统发育结构能推断出其形成的生态过程,对于揭示群落动态具有重要意义。作者将宝天曼1 ha落叶阔叶林样地分为10 m×10 m、20m×20 m、25 m×25 m三个尺度的样方,将样地内乔木个体划分为小径级(1 cm≤DBH5 cm)、中径级(5 cm≤DBH10 cm)、大径级(DBH≥10 cm)三个径级,通过比较各个阶段系统发育结构的变化,来分析其群落系统发育结构的生态过程。不同零模型的比较发现,宝天曼落叶阔叶林群落的净系统发育亲缘关系指数(net relatedness index,NRI)和最近种间亲缘关系指数(net nearest taxa index,NTI)值都随着研究尺度和径级的增加而降低,表明该群落在不同时空尺度上都表现出群落系统发育结构发散,而且系统发育密度制约对大径级个体的系统发育结构的影响大于小径级个体。上述结果说明密度制约是地处暖温带–亚热带过渡带的宝天曼落叶阔叶林群落物种多样性维持的重要机制。     

密度制约对宝天曼落叶阔叶林锐齿栎死亡前后分布格局的影响

为了在温带和亚热带的过渡带中验证森林树木死亡是否受密度制约的影响,我们在宝天曼国家级自然保护区选择1个100 m×100 m的暖温带落叶阔叶林样地,用双变量函数g(r)(the pair-correlation function)研究了锐齿栎(Quercus aliena var.acuteserrata)死亡前(活树和枯木统称为死亡前树木)和死亡后(活树为死亡后树木)的分布格局。把样地中的锐齿栎分为幼树(1 cm≤DBH10 cm)、小树(10 cm≤DBH20 cm)和成年树(DBH≥20 cm)3个不同的生长阶段来研究密度制约对空间分布格局的影响机制。结果表明:(1)死亡前锐齿栎在r5 m尺度呈聚集分布,死亡后幼树(1 cm≤DBH10 cm)和成年树(DBH≥20 cm)在1–25 m尺度呈现随机分布,死亡后小树(10 cm≤DBH20 cm)在r1.5 m和2.5–4.5 m的尺度为随机分布,在r5 m的尺度呈聚集分布;(2)采用随机标签零模型和案例–对照设计的方法,排除生境异质性影响后,将幼树和小树的分布格局作为案例,将成年树的分布格局作为对照,并代表生境异质性的作用,通过小径级树木与成年树分布格局的对比发现,密度制约效应对死亡前后的锐齿栎分布格局均具有影响;(3)幼树和小树在成年树周围的分布死亡前为显著聚集分布格局,死亡后剩余树木的聚集强度下降;随着与成年树之间距离的增加,死亡后的幼树(仅包括现存的活树)逐渐向随机分布格局演替。本研究初步表明锐齿栎空间格局受生境异质性的影响并呈现出显著的聚集效应,排除生境异质性影响后,锐齿栎死亡前后的空间格局受到密度制约的影响,这一结果为Janzen-Connell假说提供了支持。     

北京东灵山暖温带落叶阔叶林地形和林分结构对林下草本植物物种多样性的影响

森林群落林下草本植物物种多样性丰富,然而大多数森林物种多样性研究集中在乔木层,对林下草本植物物种多样性及其影响因子的研究较少。本研究基于北京东灵山20 ha森林动态监测样地450个1 m×1 m的草本样方调查数据,选择物种丰富度指数(R)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Simpson优势度指数(D)和Pielou均匀度指数(E)作为草本植物物种多样性数据指标,分析了林下草本植物物种多样性与地形和林分结构的相关关系;并采用Pearson相关性分析、回归分析、冗余分析(RDA)及层次分割的方法,探讨了地形因子和林分因子对草本植物物种多样性的影响。结果表明:(1)林下草本植物的Shannon-Wiener多样性指数与坡向呈显著负相关(P <0.05),随坡向增大(由阳坡转向阴坡)而呈下降趋势; 4个多样性指数与海拔、坡度和凹凸度均无显著相关性。(2)物种丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数随林分密度和林地物种丰富度的增大呈下降的趋势,但随平均胸径的增大呈上升的趋势;各物种多样性指数均与胸径变异系数无显著相关性。(3)层次分割结果表明,环境因子对林下草本植...