农业生态系统杂草多样性保持的生态学功能

杂草是农业生态系统中的重要生物组成部分 ,也是影响农林作物生长和导致产量下降的重要因素之一。过去人们一直努力将杂草从农业生态系统地中清除出去 ,对杂草的研究往往也更多地注重其危害性和防治途径。近年来保护农业生产区域中杂草等野生植物的多样性以及发挥其在维持生态平衡中的作用逐渐为人们所重视[1～4] 1) ,2 ) 。本文对国内外有关农业生态系统中杂草多样性保护及其生态学功能的研究报道作一简要概述 ,以供参考。1　农业生态系统杂草多样性保护早在 1 982年Ｈｉｂｉｇ提出不使用除草剂、不铲除杂草等办法保持农田周围、草地、园林…     

毛乌素沙地植被不同恢复阶段植物群落物种多样性、功能多样性和系统发育多样性

进入21世纪以来, 中国荒漠化恢复取得显著成效, 荒漠化、沙化土地面积持续减少, 植被覆盖度大幅提升, 但关于植被恢复过程中生物多样性如何变化的研究不足, 这制约着对荒漠化恢复成效的全面评估。本文基于群落调查和叶功能性状(叶片厚度、叶片干物质含量、比叶面积和叶片密度)的测定, 分析了毛乌素沙地不同恢复阶段(半固定沙地、固定沙地、结皮覆盖沙地和草本植物覆盖沙地)的植物群落物种多样性、功能多样性和系统发育多样性特征。结果表明: (1)多数叶功能性状的系统发育信号不显著, 表明环境因子对研究区植物功能性状的塑造作用很强。(2)对于α多样性, 结皮覆盖沙地的物种多样性(Shannon-Wiener多样性, H)、物种丰富度(S)、功能丰富度(FRic)及系统发育多样性(PD)指数均显著低于其他恢复阶段, 而其他3个阶段间无显著差异; 这些指数间均显著正相关, 表明物种多样性、功能多样性和系统发育多样性在植被恢复过程中协同变化。(3) β多样性指数随恢复阶段间隔增加而逐渐增大, 表明物种组成、功能属性及系统发育关系随植被恢复持续变化, 且半固定沙地到固定沙地的群落物种组成、功能属性及系统发育关系更替最快, 导致群落间差异最大。(4)固定沙地、结皮覆盖沙地和草本植物覆盖沙地群落系统发育结构均趋向于发散, 表明竞争排斥是群落构建的主要驱动力; 而半固定沙地群落系统发育结构无一致规律, 表明群落构建可能受到生境过滤和竞争排斥的综合作用。研究结果可为植被建设与管理提供参考, 为毛乌素沙地生态保育和生物多样性的保护提供科学依据。     

系统发育多样性对青藏高原高寒草甸的稳定性影响

生物多样性较高的草地生态系统能够充分利用生态环境资源,提升生态系统的多功能性。本文以青藏高原高寒草甸生态系统为研究对象,基于多元线性回归和结构方程模型,阐明系统发育多样性、物种多样性和环境因素对高寒草甸生态系统稳定性的影响。结果表明：高寒草甸系统发育多样性、物种多样性和环境因素与生态系统稳定性之间均存在正相关关系,且具有尺度依赖性。小样方尺度高寒草甸通过物种多样性(丰富度指数)和环境因素对生态系统稳定性产生影响,作用系数分别为0.237和0.221。系统发育多样性主要受到物种多样性影响,作用系数为0.812(P<0.001)。大样方尺度生态系统稳定性主要受到环境因素、物种多样性影响,作用系数分别为0.364和0.246(P<0.05)。随着样方尺度的增大,高寒草甸的系统发育多样性、物种多样性和环境因素对生态系统稳定性的影响逐渐增强,且环境因素的作用效应逐渐占据主要地位。因此,应充分注重系统发育多样性和物种多样性在维持高寒草甸生态系统稳定性的作用。     

植物功能多样性与功能群研究进展

综述了植物功能多样性与功能群研究的最新进展。介绍了植物功能群的定义及植物功能群的划分方法。在功能多样性与生态系统资源动态关系方面．抽样效应和生态位互补效应用来解释植物多样性在生态系统资源动态中的作用。功能多样性与生态系统的稳定性间的关系可以用生态冗余或生态保险概念来解释,这两个概念是一个问题的两个侧面,是多样性与生态系统功能争论的焦点。     

生物多样性与生态系统功能:进展与争论

生物多样性与生态系统功能的关系已成为当前人类社会面临的一个重大科学问题,生物多样性的空前丧失,促使人们开展了大量研究工作来描述物种多样性-生态系统功能关系,并试图揭示多样性与系统功能关系的内在机制,本文将多样性对生态系统功能作用机制的有关假说分为统计学与生物学两大类：前者是从统计学角度来解释观察到的多样性-系统功能模式,包括抽样效应,统计均衡效应等;而后者是基于多样性的生物学效应给出的,包括生态位互补,种间正相互作用,保险效应等,本文较为详细地介绍了该领域内有代表性的实验工作,包括“生态箱”实验,Cedar Creek草地多样性实验,微宇宙实验,欧洲草地实验,以及在这些实验结果解释上的激烈争论。     

戴云山物种多样性与系统发育多样性海拔梯度分布格局及驱动因子

生物多样性的海拔分布格局是生态学研究的热点。海拔作为综合性因子驱动着植物群落的物种、系统发育与功能多样性的空间分布。以戴云山南坡900-1600 m森林植物群落为研究对象,探讨物种多样性、系统发育指数与环境驱动因子的相互关系以及环境因子在群落构建与多样性维持中的重要意义。结果表明：（1）森林植物群落的系统发育多样性与物种多样性沿海拔均呈现中间高度膨胀格局。（2）物种多样性Margalef指数、Shannon-Wiener指数与系统发育多样性指数呈显著正相关,表明物种多样性越高,系统发育多样性也越高。Shannon-Wiener指数与物种多样性指数（Margalef、Pielou、Simpson指数）、系统发育多样性及系统发育结构都存在显著相关性,一定程度上Shannon-Wiener指数可以代替其他指数。Pielou指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数与系统发育结构NRI （Net relatedness index）指数、NTI （Net nearest taxa index）指数存在显著正相关,表明群落优势度、均匀度与系统发育结构相关性较强。（3）土壤全磷含量是影响系统发育多样性和物种多样性的主要驱动因子,土壤含水量是影响Shannon-Wiener、Pielou、Simpson指数的最显著因子,海拔是影响群落系统发育结构的主要因素。海拔是影响系统发育结构变化的主要环境因子,而土壤因子是影响物种多样性与系统发育多样性的主要因素,进一步验证了物种多样性与系统发育多样性的高度相关,结果旨在揭示物种群落空间分布规律。     

系统发育多样性测定及其在生物多样性保护中的应用

生物多样性保护面临两个基本问题：如何确定生物多样性测度以及如何保护生物多样性。传统的生物多样性测度是以物种概念为基础的,用生态学和地理学方法确定各种生物多样性指数。其测度依赖于样方面积的大小,并且所有的物种在分类上同等对待。系统发育多样性测度基于系统发育和遗传学的理论和方法,能确定某一物种对类群多样性的贡献大小。该方法比较复杂,只有在类群的系统发育或遗传资料比较齐全时方能应用。本文认为,物种生存力     

生物多样性的生态系统功能

本文从以下几个方面综述了生物多样性对生态系统功能和作用的影响 :第一 ,几个关于物种在生态系统中的不同地位和生物多样性如何影响生态系统功能的假说 ;第二 ,生物多样性与生态系统的稳定性 ;第三 ,生物多样性如何影响生态系统的生产力 ;第四 ,生物多样性对生态系统可持续性的影响。此外还提出了几个需要继续探讨和关注的问题     

生物多样性的生态系统功能

本文从以下几个方面综述了生物多样性对生态系统功能和作用的影响：第一,几个关于物种在生态系统中的不同地位和生物多样性如何影响生态系统功能的假说;第二,生物多样性与生态系统的稳定性;第三,生物多样性如何影响生态系统的生产力;第四,生物多样性对生态系统可持续性的影响。此外还提出了几个需要继续探讨和关注的问题。     

植物遗传多样性与生态系统功能关系的研究进展

全球变化和人类活动导致物种生境的萎缩, 造成很多植物种群数量缩减, 遗传多样性快速丧失。对于物种多样性低的生态系统, 优势种的遗传多样性可能比物种多样性对生态系统功能产生更大的影响。因此, 了解遗传多样性和生态系统功能的关系(GD-EF)及其机制对生物多样性保护、应对环境变化和生态修复具有指导意义。该文综述了植物遗传多样性对生态系统结构(高营养级生物群落结构)和生态系统功能(初级生产力、养分循环和稳定性)的影响及机制、功能多样性对GD-EF的影响、遗传多样性效应和物种多样性效应的比较, 以及GD-EF在生态修复等实际应用的研究进展。最后指出当前研究的不足之处, 以期为后续研究提供参考: 1)还需深入研究GD-EF机制; 2)未评估遗传多样性对生态系统多功能性的影响; 3)不同遗传多样性测度对生态系统功能的影响不明确; 4)缺少长期的和多空间尺度结合的GD-EF实验; 5)遗传多样性效应相对于其他因子的作用不清楚。     

功能多样性和谱系多样性对热带云雾林群落构建的影响

近年来, 功能多样性和谱系多样性为探究群落构建机制提供了新方法。为了更准确地了解海南岛高海拔热带云雾林群落构建机制, 该研究以海南岛霸王岭热带云雾林为对象, 测定7个环境因子和13个植物功能性状。利用主成分分析(PCA)筛选环境因子, 以霸王岭、尖峰岭和黎母山热带云雾林分布物种建立区域物种库, 结合模型, 分析Rao二次熵(RaoQ)和平均成对谱系距离(MPD)变化对植物群落构建的影响。结果表明: 林冠开阔度、土壤全磷含量和坡度是影响植物群落构建的关键环境因子。多数功能性状的系统发育信号很低且不显著, 说明热带云雾林群落的系统发育关系与功能性状随历史进程变化不一致。RaoQ和MPD的实际观测值都显著低于期望值, 且其标准效应值与土壤磷含量显著相关, 说明生境过滤是驱动热带云雾林群落构建的关键因子, 土壤磷含量是群落构建的关键环境筛。     

The merging of community ecology and phylogenetic biology

The increasing availability of phylogenetic data, computing power and informatics tools has facilitated a rapid expansion of studies that apply phylogenetic data and methods to community ecology. Several key areas are reviewed in which phylogenetic information helps to resolve long-standing controversies in community ecology, challenges previous assumptions, and opens new areas of investigation. In particular, studies in phylogenetic community ecology have helped to reveal the multitude of processes driving community assembly and have demonstrated the importance of evolution in the assembly process. Phylogenetic approaches have also increased understanding of the consequences of community interactions for speciation, adaptation and extinction. Finally, phylogenetic community structure and composition holds promise for predicting ecosystem processes and impacts of global change. Major challenges to advancing these areas remain. In particular, determining the extent to which ecologically relevant traits are phylogenetically conserved or convergent, and over what temporal scale, is critical to understanding the causes of community phylogenetic structure and its evolutionary and ecosystem consequences. Harnessing phylogenetic information to understand and forecast changes in diversity and dynamics of communities is a critical step in managing and restoring the Earth's biota in a time of rapid global change.     

山西关帝山森林群落物种、谱系和功能多样性海拔格局

探索和揭示生物多样性的空间格局和维持机制是生态学和生物地理学研究的热点内容, 但综合物种、系统进化和功能属性等方面的多样性海拔格局研究很少。该文以关帝山森林群落为研究对象, 综合物种、谱系和功能α和β多样性指数, 旨在初步探讨关帝山森林群落多样性海拔格局及其维持机制。研究结果表明: 随着海拔的升高(1 409-2 150 m), 关帝山森林群落物种丰富度指数(S)、谱系多样性指数(PD)和功能丰富度指数(FRic)整体上表现出上升的趋势, 特别是海拔1 800 m以上区域。随着海拔的升高, 总β多样性(β_total)和更替(β_repl)上升趋势明显, 而丰富度差异(β_rich)则逐渐下降。不同生活型植物的物种、谱系和功能多样性海拔格局差异较大。随着海拔的升高, 草本植物S和物种多样性指数(H′)上升趋势高于木本植物。影响草本植物S分布的主要因素是地形因子, 而影响木本植物S分布的主要因素是历史过程。随着海拔的升高, 木本植物β_total上升趋势要比草本植物明显。随着海拔的升高, 木本植物β_repl和β_rich分别表现出单峰格局和“U”形格局, 而草本植物β_repl和β_rich则分别表现出单调递增和单调递减的格局。随着环境差异和地理距离的增加, 群落间物种、谱系和功能β多样性显著增加。环境差异(环境过滤)对木本植物的β多样性具有相对较强的作用; 而环境差异(环境过滤)和地理距离(扩散限制)共同作用于草本植物的β多样性。     

Intercontinental trends in functional and phylogenetic structure of stream fish assemblages

Understanding of community assembly has been improved by phylogenetic and trait‐based approaches, yet there is little consensus regarding the relative importance of alternative mechanisms and few studies have been done at large geographic and phylogenetic scales. Here, we use phylogenetic and trait dispersion approaches to determine the relative contribution of limiting similarity and environmental filtering to community assembly of stream fishes at an intercontinental scale. We sampled stream fishes from five zoogeographic regions. Analysis of traits associated with habitat use, feeding, or both resulted in more occurrences of trait underdispersion than overdispersion regardless of spatial scale or species pool. Our results suggest that environmental filtering and, to a lesser extent, species interactions were important mechanisms of community assembly for fishes inhabiting small, low‐gradient streams in all five regions. However, a large proportion of the trait dispersion values were no different from random. This suggests that stochastic factors or opposing assembly mechanisms also influenced stream fish assemblages and their trait dispersion patterns. Local assemblages tended to have lower functional diversity in microhabitats with high water velocity, shallow water depth, and homogeneous substrates lacking structural complexity, lending support for the stress‐dominance hypothesis. A high prevalence of functional underdispersion coupled with phylogenetic underdispersion could reflect phylogenetic niche conservatism and/or stabilizing selection. These findings imply that environmental filtering of stream fish assemblages is not only deterministic, but also influences assemblage structure in a fairly consistent manner worldwide.     

Taxon sampling effects on the quantification and comparison of community phylogenetic diversity

Ecologists are increasingly making use of molecular phylogenies, especially in the fields of community ecology and conservation. However, these phylogenies are often used without full appreciation of their underlying assumptions and uncertainties. A frequent practice in ecological studies is inferring a phylogeny with molecular data from taxa only within the community of interest. These “inferred community phylogenies” are inherently biased in their taxon sampling. Despite the importance of comprehensive sampling in constructing phylogenies, the implications of using inferred community phylogenies in ecological studies have not been examined. Here, we evaluate how taxon sampling affects the quantification and comparison of community phylogenetic diversity using both simulated and empirical data sets. We demonstrate that inferred community trees greatly underestimate phylogenetic diversity and that the probability of incorrectly ranking community diversity can reach up to 25%, depending on the dating methods employed. We argue that to reach reliable conclusions, ecological studies must improve their taxon sampling and generate the best phylogeny possible.     

海岸带沉积物中氮循环功能微生物多样性

海岸带生境类型多样,环境梯度明显,是研究微生物多样性、群落结构与功能关系及调控机制的天然实验场.沉积物是海岸带环境中营养盐再生与转化发生的重要场所,其中多种微生物类群在氮素循环过程中扮演重要角色.本文重点介绍海岸带沉积物中固氮菌、氨氧化菌、厌氧氨氧化菌、反硝化与硝酸盐铵化微生物的基于16SrRNA基因的物种多样性和基于关键酶基因nifH、amoA、narG、nirS、nirK、nosZ、nrfA、hzo、hzs等的功能多样性;总结了在海岸带特有生境(如河口、潮间带、海草藻床、红树林、盐沼、珊瑚礁、浅海等)及污染胁迫、生物扰动等条件下各功能类群的群落组成特征及时空变化规律,并提出今后需要重点关注新的培养技术和方法的开发,以进一步提高微生物的可培养性,将单细胞基因组测序与分析技术、DNA和RNA结合起来研究,以全面了解氮循环微生物多样性、参与介导硝酸盐铵化过程的微生物多样性等方面.