Relationships between floristic gradients in a primary succession

Abstract. Correlations between five floristic gradients at small spatial extents (10 - 20 m) and one successional gradient over a larger spatial extent (1.5 km) are analysed. Floristic data (62 taxa) were sampled on five terminal moraines of known age deposited after the ‘Little Ice Age’ (1750–1930). The floristic gradients on the moraine ridges were sampled by two or three transects on each moraine, and the successional gradient by 114 plots on all moraines. The sequential orders of species were determined by constrained and unconstrained Correspondence Analysis. The similarities between species order on the successional gradient and the exposure gradients at the same age were tested against the null hypothesis of no correlation. The null hypothesis was rejected using both Monte Carlo permutation tests and Spearman's rank correlations, except on the oldest moraine. Here a closed canopy has developed, which eliminates the environmental variability associated with ridge morphology. The similarity between the successional gradient and the moraine-ridge gradients is attributed to variation in environmental severity, mainly caused by glacier wind and related factors such as temperature and moisture. Similarity was highest on the moraines in the middle of the glacier foreland, which have many successional stages present and have a relatively exposed relief. The distribution of growth/life-forms along gradients of small spatial extent are comparable to the successional gradient, but lichens, herbs and graminoids differ in their behaviour. The resemblance between species gradients at a small spatial extent and species gradients on a larger spatial extent is interpreted as an ecological self-similar pattern, where young and old substrate are linked to exposed-xeric and protected-mesic habitats, respectively.     

塔克拉玛干沙漠梭梭地上结构和生物量的自相似模型

应用分形自相似原理研究了极端干旱的塔克拉玛干沙漠公路两旁及油田工作区梭梭(Haloxylon ammodendron)的地上结构．研究发现,梭援枝长、基径和冠幅与植株整个地上部分结构之间存在很好的自相似关系．本文基于自相似原理建立了以分枝推测整株生物量的简洁实用的数学模型．     

Species turnover at small scales in dune slack plant communities

Patterns of both species accumulation with increasing area and of individual species occurrences depend on the scale level considered. This study investigated community diversity and individual species turnover patterns between four scale levels within 2×2 m² nested plots situated in a dune slack plant community. The number of species increased with plot area following a log–log function, with a slope of 0.23. However, species turnover was higher between the lowest scale levels, indicating limitations on species occurrences at the 25×25 cm² scale level. Alpha diversity in rectangular plots was significantly higher than in square plots of the same area. There were strong differences between individual species turnover patterns. Most species occurrence patterns had a box-counting fractal dimension value between 0.8 and 1.6, which is rather low compared with other studies on larger scale levels. Analyses of occurrence probabilities and scale area plots showed that there is a systematic deviation from self-similarity at the smallest scale level. Species had a lower frequency than expected from a fractal distribution, suggesting a higher level of species aggregation. The higher species diversity turnover at the smallest scale level can be linked to a higher spatial aggregation of individual species, due to biotic or abiotic limitations on their occurrence. These results confirm the general nature of the pattern of break-down of self-similarity at the smallest scale level considered.

Zusammenfassung

Sowohl das Muster des Artenanstiegs mit zunehmender Fläche als auch das Muster des Auftretens einzelner Arten hängen vom betrachteten Skalenlevel ab. Diese Studie untersuchte die Diversität der Lebensgemeinschaft und die Muster der Fluktuationen einzelner Arten auf vier Skalenlevels innerhalb von 2×2 m² ineinander geschachtelten Versuchsflächen in einer Pflanzengemeinschaft der Dünentäler. Die Zahl der Arten nahm mit der Versuchsfläche entsprechend einer log–log Funktion mit einer Steigung von 0.23 zu. Die Artenfluktuation zwischen den niedrigsten Skalenlevels war jedoch größer und weist darauf hin, dass es Limitierungen für das Auftreten der Arten auf dem 25×25 cm² Skalenlevel gibt. Die Alpha-Diversität war in rechteckigen Versuchsflächen signifikant größer als in quadratischen Versuchsflächen der gleichen Größe. Es gab größe Unterschiede in den Mustern der Fluktuation einzelner Arten. Die meisten Muster des Auftretens der Arten hatten fraktale Box-Counting-Dimensions-Werte zwischen 0.8 und 1.6, was relativ gering im Vergleich zu Studien auf größeren Skalenlevels ist. Die Analysen der Auftretenswahrscheinlichkeit und der Probefläche der Skalenlevels zeigten, dass es eine systematische Abweichung von der Selbstähnlichkeit auf dem kleinsten Skalenlevel gibt. Die Arten hatten eine geringere Häufigkeit als die aufgrund einer fraktalen Verteilung erwartete, was einen höheren Level der Artaggregation vermuten lässt. Die größere Fluktuation der Artendiversität auf dem kleinsten Skalenlevel kann mit einer größeren räumlichen Aggregation einzelner Arten aufgrund von biotischen und abiotischen Beschränkungen ihres Vorkommens in Verbindung gebracht werden. Diese Ergebnisse bestätigen die generelle Natur des Musters des Zusammenbruchs der Selbstähnlichkeit auf den kleinsten betrachteten Skalenlevels.     

植被格局的分形模型：植被格局的分形特征

 目前植被格局研究存在一些问题,分形模型是解决这些问题的有力工具。选择从分枝到景观的各个等级层次上若干有代表性的研究实例进行介绍,给出了尺度、自相似性和分形维数在植被格局研究中的应用方法,说明了分形模型描述植被格局的实用性和优越性。在此基础上提出植被格局的分形机制,认为植被格局是具有自组织特征的分形体。最后对植被格局的分形模型进行了评价,提出研究中需要注意的若干问题以及未来的发展方向。