高寒草甸植物物种丧失对草原毛虫的影响

植物多样性是调控食物网结构和生态系统功能最重要的生物因素, 植物多样性丧失深刻影响食草动物, 但由于小型食草动物种群数量波动明显、统计随机性较大等困难, 我们对植物多样性丧失如何影响小型食草动物依然知之甚少。基于在青藏高原高寒草甸设置的长期植物物种剔除试验, 本研究于2016-2020年7-8月连续调查了植物物种剔除各处理中草原毛虫(Gynaephora alpherakiif)的数量, 分析了植物物种及功能群丧失对草原毛虫的影响。结果表明, 虽然时空差异及统计随机性是影响草原毛虫数量变化的主要因素, 但植物物种剔除介导的群落差异对草原毛虫数量的影响依然显著: (1)在各观测时段, 优势种线叶嵩草(Kobresia capillifolia)的丧失导致群落中草原毛虫数量显著减少; 禾草类物种丧失也会减少草原毛虫数量, 但其影响仅在8月显著; (2)杂类草物种丧失通过增加群落中禾草物种多度, 可增加草原毛虫数量; 豆科物种丧失使莎草增多, 也会增加草原毛虫数量; (3)各植物功能群部分物种剔除并未显著影响草原毛虫数量。本研究证实了高寒草甸中草原毛虫数量会因优势植物嵩草和禾草的多度减少或禾草物种丧失而显著减少, 但群落总生物量、个体数和物种丰富度、豆科多度以及各功能群植物同比减少, 都对草原毛虫数量没有明显影响。这些结果说明在随机作用主导下, 植物群落中的特定功能群相对多度(而非物种多样性)变化深刻影响草原毛虫适合度, 进而影响生态系功能及服务; 未来生物多样性研究及草地虫害生物防控中应更多考虑统计随机性及植物功能多样性对小型食草动物的影响。     

植物功能群去除对高寒草甸群落结构、多样性及生产力的影响

群落中物种的丧失在干扰下普遍存在,但对生态系统过程和功能的影响仍存在较大不确定性。选取青藏高原东缘典型高寒草甸为对象,开展优势植物功能群的梯度去除试验,以模拟长期过牧干扰下物种的损失。经过连续两个生长季的功能群去除,我们对群落的物种组成、结构、多样性和生物量等特征进行了分析,探讨了上述指标的响应过程和机制。研究结果表明：（1）功能群的去除降低了群落高度,增加了物种均匀度,并显著影响了禾草、杂草优势比以及功能群多样性和优势度;（2）同时,去除操作显著减小了凋落物量与禾草生物量,并显著影响了群落地上生物量;（3）进一步分析还发现,禾草、莎草和杂草功能群之间存在显著的竞争关系,群落生产力主要取决于禾草功能群并随物种均匀度的增大而显著减小。上述结果表明,禾草在高寒草甸群落中占据竞争优势地位,植物功能群的损失主要通过改变种间竞争关系、引起有机物质丢失影响群落过程和功能。     

干扰对云顶山亚高山草甸群落物种多样性的影响

放牧等干扰会对亚高山草甸群落的外貌、结构及功能造成影响。为了揭示在外界干扰下云顶山草甸群落的变化规律,对云顶山草甸进行群落学调查,共取45个样方（1×1 m）。在此基础上,应用TWINSPAN对草甸群落进行数量分类;运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数分析了不同程度干扰对草甸植物物种多样性的影响及其变化规律。结果表明：该草甸划分为6个群丛,受干扰程度中等的群丛3的丰富度、多样性以及均匀度都最高,受干扰程度轻的群丛1次之,而受干扰程度较重的群丛6最低。同时干扰对该草甸不同植物功能群及不同物种的影响趋势是不一致的。随着干扰程度加重,灌木和豆科等植物在群落中的优势地位逐渐减弱,甚至消失;禾草中的部分种如披针叶苔草（Carex lanceolata）等对干扰响应不明显;毒草和一些杂草种类在群丛中的优势地位明显上升。     

甘南高寒草甸群落的物种-多度关系沿坡向的变化

物种-多度格局研究是揭示群落组织结构和物种区域分布规律的重要手段。该研究以青藏高原东北部的甘南高寒草甸为研究对象, 基于野外调查和室内分析, 研究了不同坡向的环境因子、植物群落分布, 并利用RAD软件程序包对其进行了拟合分析。结果显示: 在南坡-北坡上, 土壤含水量从南坡(0.18 g·g ^-1)到北坡(0.31 g·g ^-1)呈现递增的趋势, 土壤温度从南坡(22.33 ℃)到北坡(18.13 ℃)以及光照强度从南坡(744.15 lx)到北坡(681.93 lx)均呈逐渐减小的趋势。物种-多度分布曲线的斜率从南坡向北坡依次减小。随着坡向由南向北转变, 物种-多度和物种多样性都呈递增的趋势。通过6个模型对坡向梯度的物种-多度分布进行拟合发现, 甘南高寒草甸区的物种-多度分布主要是以生态位模型为主, 其次是随机分布模型。青藏高原高寒草甸微生境梯度上的物种在总体上的资源分配模式是以固定分配模式为主, 稀有种的资源分配模式是以随机性模型为主, 常见种的资源分配模式则是以确定性模型为主。     

甘南高寒草甸群落的物种-多度关系沿坡向的变化

物种-多度格局研究是揭示群落组织结构和物种区域分布规律的重要手段。该研究以青藏高原东北部的甘南高寒草甸为研究对象,基于野外调查和室内分析,研究了不同坡向的环境因子、植物群落分布,并利用RAD软件程序包对其进行了拟合分析。结果显示:在南坡-北坡上,土壤含水量从南坡(0.18g·g–1)到北坡(0.31g·g–1)呈现递增的趋势,土壤温度从南坡(22.33℃)到北坡(18.13℃)以及光照强度从南坡(744.15 lx)到北坡(681.93 lx)均呈逐渐减小的趋势。物种-多度分布曲线的斜率从南坡向北坡依次减小。随着坡向由南向北转变,物种-多度和物种多样性都呈递增的趋势。通过6个模型对坡向梯度的物种-多度分布进行拟合发现,甘南高寒草甸区的物种-多度分布主要是以生态位模型为主,其次是随机分布模型。青藏高原高寒草甸微生境梯度上的物种在总体上的资源分配模式是以固定分配模式为主,稀有种的资源分配模式是以随机性模型为主,常见种的资源分配模式则是以确定性模型为主。     

黄河首曲湿地退化过程中植物群落组分及物种多样性的变化

黄河首曲湿地是黄河下游生态安全的重要屏障.通过实地调查,采用空间序列代替时间序列的方法,研究了黄河首曲湿地自然退化过程中植物多样性的变化,并用对比分析的方法研究了人工排水对植物多样性的影响.结果表明:在黄河首曲湿地自然退化过程中,经沼泽、沼泽化草甸、高寒草甸到草原化草甸,优势种向中生和旱生种演替,丰富度指数和多样性指数逐渐增大,即草原化草甸>高寒草甸>沼泽化草甸>沼泽,而优势度指数却逐渐减小,均匀度指数先降低后增加,植物物种多样性总体上表现为增加的态势.人为排水后,毒杂草在群落中的比例增加,导致丰富度指数和多样性指数增加,均匀度指数和优势度指数略有降低,群落相似性系数逐渐降低,主要是由于人工排水后,生境相对中生化,部分植物在群落内的零星分布导致多样性指数和丰富度指数增加,而均匀度指数下降.人工排水虽然增加了群落内的植物多样性,但增加的植物多为毒杂草,从而使湿地向杂草型退化方向演替.     

黄河首曲湿地退化过程中植物群落组分及物种多样性的变化

黄河首曲湿地是黄河下游生态安全的重要屏障.通过实地调查,采用空间序列代替时间序列的方法,研究了黄河首曲湿地自然退化过程中植物多样性的变化,并用对比分析的方法研究了人工排水对植物多样性的影响.结果表明:在黄河首曲湿地自然退化过程中,经沼泽、沼泽化草甸、高寒草甸到草原化草甸,优势种向中生和旱生种演替,丰富度指数和多样性指数逐渐增大,即草原化草甸>高寒草甸>沼泽化草甸>沼泽,而优势度指数却逐渐减小,均匀度指数先降低后增加,植物物种多样性总体上表现为增加的态势.人为排水后,毒杂草在群落中的比例增加,导致丰富度指数和多样性指数增加,均匀度指数和优势度指数略有降低,群落相似性系数逐渐降低,主要是由于人工排水后,生境相对中生化,部分植物在群落内的零星分布导致多样性指数和丰富度指数增加,而均匀度指数下降.人工排水虽然增加了群落内的植物多样性,但增加的植物多为毒杂草,从而使湿地向杂草型退化方向演替.     

Plant functional groups mediate effects of climate and soil factors on species richness and community biomass in grasslands of Mongolian Plateau

植物功能群在调控气候和土壤因子对蒙古高原草原群落物种丰富度和生物量影响中的作用 植物功能群组成主要受环境因素驱动,同时植物功能群组成也是影响草地生物多样性和生产力的主要因素之一。因此,理解植物功能群在调控环境因素对生态系统功能和生物多样性影响中可能发挥的作用至关重要。通过对蒙古高原草原65个样点的植物生物量和物种丰富度的调查,将157种多年生草本植物分为两种植物功能群(即禾草和杂类草)。通过随机森林模型和普通最小二乘回归,确定与植物功能群物种丰富度和地上生物量显著相关的环境因素(即干燥度、土壤总氮和pH),并利用结构方程模型探讨筛选出的环境因素与群落物种丰富度和生物量间的关系,以及植物功能群在驱动这种关系中发挥的作用。干燥度与禾草、杂类草以及整个群落的地上生物量和物种丰富度均呈显著的单峰关系。所有的物种丰富度和生物量指标均与土壤总氮和pH值显著相关。禾草在维持蒙古高原草原生态系统群落生物量中起着关键作用,并受气候因素的直接影响。而杂类草物种丰富度决定了群落总丰富度,并受到土壤因素直接的调控。因此,群落组成在调控环境因素对群落生物量和植物多样性的影响中起着关键作用。     

青藏高原高寒沼泽湿地在退化梯度上植物群落组成的改变对湿地水分状况的影响

对青藏高原东缘玛曲高寒沼泽湿地分属于15科的47种主要植物进行光合测定, 结合对不同退化类型植物群落的样方调查, 分析了各种植物之间以及不同功能群之间的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率等光合参数的差异。结果表明: 1)玛曲高寒湿地的主要物种在净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率4个光合特性参数上的差异显著, 表明各植物种以各自独特的方式适应高寒湿地环境; 在功能群水平上, 各功能群之间的差异亦显著。光合速率从大到小依次为禾草>莎草>豆科和其他双子叶类杂草, 水分利用效率则是莎草>禾草>豆科和其他双子叶类杂草; 2)湿地退化导致其群落组成发生明显改变, 其中最明显的特点是双子叶类杂草的比例大大增加; 而双子叶类杂草普遍较低的水分利用效率将会增大土壤水分通过光合作用的蒸腾散失, 在大气降水对水分补充变化不大的条件下, 这将会进一步加剧群落生境的干旱化, 不利于退化湿地的恢复和附近湿地的保护。研究结果表明, 在湿地保护和退化湿地恢复过程中, 典型湿地土著物种的保存和补充具有重要意义。     

亚高寒草甸植物群落的中性理论验证

 该文以物种组成较为复杂的青藏高原东部亚高寒草甸为背景,结合最新的群落中性理论,以解释亚高寒草甸草本植物群落的物种分布格局和生物多样性的维持机制。通过对阴坡、阳坡和滩地3个生境进行随机取样调查,用中性模型对所得多样性数据进行拟合,并分别应用置信区间检验、拟合优度检验和多样性指数检验3种方法对拟合效果进行检验。研究结果表明,在拟合优度检验中,3个生境中中性理论预测和实际物种多度分布之间没有显著差异(p>0.05);实际观测值基本全部落入模型预测分布的95%的置信区间之内（仅滩地草本植物群落的63个物种中的1个以及阴坡草本植物群落75个物种中的2个偏离95%的置信区间）;对群落多样性的预测也和实际观测没有显著差异,其中丰富度预测拟合得最好(0.49相似文献   

甘南亚高寒草甸稀有种对物种多样性和物种多度分布格局的贡献

稀有种不仅影响群落的物种多度分布格局, 同时也是α多样性的重要贡献者。本研究主要通过加性分配和Fortran软件的RAD程序包拟合的方法, 研究了甘南亚高寒草甸不同坡向物种多样性及多度分布格局的变化, 分析了物种多度分布格局及其α多样性的变化特征, 确定了稀有种在物种多度分布格局中的相对贡献。结果表明: (1)在南坡到北坡的变化中, 环境因子差异比较明显, 其中, 土壤全磷、有机碳、速效磷、碳氮比及含水量呈递增趋势; 土壤氮磷比和pH值呈递减趋势; 土壤全氮在西坡显著低于其他坡向, 而速效氮在所有坡向上差异不显著。(2)稀有种对群落物种多样性的影响在南-北坡向梯度上依次增大, 去除稀有种的影响在各坡向均高于去除非稀有种, 可见, 稀有种在甘南亚高寒草甸物种多样性中的相对贡献高于非稀有种。(3)各坡向的稀有种资源获取模式以随机分配占领模式(random fraction模型)为主, 而非稀有种则以生态位优先占领模式(geometric series模型)为主。由于稀有种有较大的扩散率, 在物种多样性较高的生态系统中, 物种之间的生态位重叠会更加明显, 从而抑制物种多样性的增加, 因此能达到维持原有物种多样性的目的。     

鄂西南亚热带山地常绿落叶阔叶混交林物种多度分布格局

基于七姊妹山自然保护区内6 hm~2监测样地多度数据,通过累计经验分布曲线(ECDF)表征该样地内不同生活型功能群的物种-多度分布格局,并采用6种模型对各功能群不同取样尺度物种等级-多度曲线进行拟合并检验其拟合效果,分析多度格局与模型拟合在不同尺度间的差异,探讨其背后的生态学过程与机制。结果表明:(1)各尺度下落叶种比常绿种的物种数多,物种多样性指数更大,但个体数相对较少;不同功能群稀有种比例排序为:落叶种所有种常绿种。(2)6种模型中的断棍模型的拟合效果较差;中大尺度(50 m×50 m、100 m×100 m)上不同生活型树种多度分布能接受的模型较少,除大尺度的常绿树种外,拟合最优模型均为对数正态分布模型,大尺度的常绿树种拟合最优模型为中性模型;小尺度上(20 m×20 m)常绿树种的最优模型为对数正态分布模型,落叶树种最优模型为生态位优先模型,所有树种在小尺度最优模型为Zipf-Mandelbrot模型。研究认为,随着尺度逐渐扩大,中性过程较生态位过程对物种-多度格局的解释力度更大,落叶树种物种多度格局的形成机制较常绿树种更接近于样地所有树种物种-多度格局的形成机制。     

青藏高原高寒草地AM真菌分布及其对近自然恢复的生态作用

超载过牧以及全球气候变化等导致大部分青藏高原高寒草地呈现持续退化态势。青藏高原高寒草地退化致使地上植物群落逐渐发生更替,地下土壤微生物群落多样性和丰富度发生改变。本文旨在探析青藏高原高寒草地丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌的分布特征、对近自然恢复的生理生态效应及其作用机制。青藏高原高寒草地中已报道4目14属61种AM真菌,约占已知AM真菌物种的20%。高寒草地禾本科植物根围AM真菌物种丰度最高,而莎草科植物根围AM真菌孢子密度最高。3种高寒草地植被类型中,高寒草原AM真菌丰度最高（33种）,山地灌丛草原次之（32种）,高寒草甸最低（22种）。高寒草原以光壁无梗囊霉Acaulospora laevis和闪亮和平囊霉Pacispora scintillans为优势种,山地灌丛草原以摩西斗管囊霉Funneliformis mosseae为优势种,高寒草甸以光壁无梗囊霉A. laevis、近明球囊霉Claroideoglomus claroideum和闪亮和平囊霉P. scintillans为优势种。高寒草地土著AM真菌与植物构建的菌根网络可以通过调节营养元素吸收、分配,促进植物建植和生长;但是毒杂草入侵可以改变土著AM真菌物种多样性和菌根网络,限制本地植被的实际生态位扩张。退化高寒草地中,AM真菌群落具有高的环境适应性和恢复力,其不仅调控地上植物群落建植和多样性,同时AM真菌建植也增加了代谢产物-球囊霉素相关土壤蛋白产生,进而协同改善地下土壤微生态系统,为退化高寒草地早期植被恢复塑造土壤生境。因此,AM真菌在退化高寒草地近自然恢复中具有较大的应用潜力。     

水氮添加条件下高寒草甸主要植物种氮素吸收分配的同位素示踪研究

资源利用方式的分化可以减小物种间对相同资源的竞争,是群落物种多样性维持的主要机制。在全球变化背景下,土壤温度和水分条件的变化可能影响高寒草甸生态系统植物的氮素(N)营养。该实验在经N、水处理3年的高寒草甸开展,通过15NH415NO3的15N稳定性同位素注射,比较高寒草甸主要植物种对N、水处理的响应方式,以及N吸收能力、分配和根冠比特点,研究其营养吸收和资源分配方式的分化。结果发现不同植物种对N、水处理响应差异显著,N吸收能力、根N含量和根冠比等功能性状种间差异显著;回归分析发现植物种N吸收能力和根N含量之间的关系不显著,和根冠比之间呈显著线性负相关。说明高寒草甸生态系统不同植物种间N吸收具有生态位分化,并且存在N营养吸收能力和资源分配策略的权衡。     

三江源区退化高寒草甸土壤真菌群落特征

为了明确高寒草甸退化演替过程中土壤真菌物种组成、群落多样性及功能结构等的响应规律,本研究采用高通量基因测序技术和FUNGuild功能预测,分析了三江源区未退化、轻度退化、中度退化、重度退化和极度退化高寒草甸土壤真菌群落特征及其调控因子。结果表明: 高寒草甸土壤优势真菌为子囊菌门、担子菌门和被孢霉菌门。与未退化草地土壤相比,退化草地土壤真菌物种组成发生明显改变,草地退化后扇形枝孢菌、粉褶菌、锥形湿伞、丝盖伞菌和短梗蠕孢真菌丰度减少,三线镰孢菌和Dactylonectria macrodidyma真菌丰度增加。重度退化增加了土壤真菌Chao1指数,轻度退化则显著降低了真菌Shannon指数和Simpson指数。不同草地的病理型、共生型和腐生型真菌丰度均表现出显著差异;草地退化后土壤中的共生型真菌丰度减少,病理型真菌丰度增加。高寒草甸退化导致土壤真菌格局和功能发生明显改变,地上生物量、土壤含水量、pH、总有机碳、全氮、铵态氮、有效磷和全钾含量及有效氮磷比是改变真菌群落结构的主要驱动因子。     

Leaving uncut refuges during meadow harvesting increases the functional diversity of Orthoptera

In the past, insect species richness was high in Central European seminatural grasslands, which were characterized by low‐intensity land use. Currently, however, the hay in most of these grasslands is mechanically harvested, which negatively impacts insect biodiversity. One way to reduce this negative effect is to leave unmown patches as refuges. In the current research we evaluated the short‐term effects of leaving an unmown patch on the taxonomic and functional diversity of the Orthoptera assemblage in a meadow. We found that orthopteran species richness and abundance were significantly reduced by mowing, whether or not a patch was left uncut. In contrast, functional evenness, indicating distribution of species abundances in a niche space, was reduced by mowing only if the plot lacked an uncut refuge. Functional richness, indicating the amount of niche space occupied by species, was elevated if the plot had an uncut refuge. Larger species were negatively affected by mowing, while habitat specialists, mobile species and soil‐ovipositing species benefitted from it. We infer that the presence of an uncut patch increased the diversity of habitats available to orthopterans and maintained even distribution of species among niche space. In summary, leaving an unmown refuge in grasslands could increase the functional diversity of orthopterans, even if it does not preserve taxonomic diversity.     

Species abundance models and patterns in dragonfly communities: effects of fish predators

We investigated if dragonfly larvae community composition and species abundance curves are sensitive to variation in predation intensity, and whether the fit to a particular niche partitioning model could be used to make inferences about mechanisms structuring communities. The approach taken was to compare communities in lakes either having or lacking fish predation. Dragonfly species classified as active, strongly dominated the dragonfly communities in fishless lakes, and low active species dominated fishless lakes. As activity level is known to correlate with susceptibility to fish predation this indicates that these communities are structured by fish predation. Fitting relative abundance data to five niche partitioning models showed that the same model fitted data from both types of habitats (fish/no fish). This means that the observed differences in relative abundances were substitutive, i.e. the relative abundance of a rank stayed constant, even though the identity of the species having this rank changed. The best fit to data from both types of lakes was found for the random assortment model, which is usually interpreted as an indication that the community is not structured by within-guild interactions. This interpretation for fishless lakes did not seem to agree with other community measures (i.e. lowered diversity and evenness and no relationship between species richness and dragonfly biomass), which indicate that the community is structured by within-guild interactions. Moreover, a detail in the fitting procedure, the number of species included in the analysis, affected which model that fitted data best. Thus, we question if fitting niche partitioning models to data can provide mechanistic understanding of how resources are partitioned in natural communities.     

The role of biomass allocation strategy in diversity loss due to fertilization

Proposed mechanisms for explaining biodiversity loss due to fertilization include interspecific competition and assemblage-level thinning. The interspecific competition hypothesis (ICH) assumes a link between population changes and species competitive ability, which is related to functional traits such as biomass allocation patterns. Based on a 2-year fertilization experiment in an alpine meadow on the Tibetan Plateau, we attempted to explore the relationships between individual and population responses. Individual response was measured by changes in plant biomass and biomass allocation, and population response was estimated by changes in species abundance. The results suggested that following fertilization (1) changes in individual biomass differ among species and functional groups, (2) reproductive allocation tends to decrease for all species whereas leaf allocation generally increases for grasses but decreases for forbs, (3) a strong positive correlation exists between species relative abundance change and individual biomass response, and (4) species relative abundance change has a positive correlation with leaf allocation response, a negative correlation with stem allocation response, and no significant correlation with reproductive allocation response. We conclude that the individual biomass responses and biomass allocation strategy can partly explain diversity loss due to fertilization, a result consistent with the ICH.