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   

亚热带喀斯特地区不同地形植物群落物种多度分布格局

为探究亚热带喀斯特地区不同地形下植物群落物种多度分布格局,揭示不同地形下群落的物种多度格局形成的作用机制,丰富该地区植物群落构建理论,该文以贵州茂兰喀斯特地区山脊、槽谷、鞍部、洼地4种典型地形下植物群落的乔木层与灌木层为对象,统计物种多度,采用累计经验分布曲线(ECDF)表征多度分布格局,采取Wilcoxon秩和检验探究不同地形之间物种多度的差异性。采用不同生态学模型进行多度拟合,利用Kolmogorov-Smirnov(K-S)检验与赤池信息量准则(AIC)检验模型接受与拟合优度。结果表明:(1)不同地形下植物群落的个体数量与物种数存在差异,鞍部个体数最多,洼地的物种数最多,山脊的个体数、物种数均最少。(2)不同地形下植物群落的乔木层物种多度格局无显著差异,灌木层之间出现显著差异,山脊与鞍部、洼部,鞍部与槽谷、洼部都存在显著差异。(3)不同地形下乔木层物种多度对中性模型接受较好,其中山脊拟合最优,对生态位模型接受较差,仅山脊与鞍部通过两种生态位模型,拟合优度不及中性模型。灌木层对中性模型接受也较好,鞍部拟合最优,对生态位模型接受较差,仅洼地通过断棍模型。整体而言,乔木层比灌木层能更好地接受两种生态学模型,可能乔木层物种多度格局有更明显生态过程的印记,但不同地形下灌木层拟合优度差异更大,可能与灌木层物种对环境变化更剧烈有关。不同地形会引起群落构建不同程度的生态学过程,物种多度分布格局会逐渐适应地形。     

山西霍山油松林的物种多度分布格局

物种多度格局分析对理解群落结构具有重要的意义。该文首次选用描述种-多度关系的生态位模型(生态位优先模型NPM、分割线段模型BSM、生态位重叠模型ONM)、生物统计模型(对数级数分布模型LSD、对数正态分布模型LN)以及中性理论模型NT, 对山西霍山油松(Pinus tabulaeformis)林的物种数量关系进行了拟合研究, 并采用卡方(χ²)检验、Likelihood-ratios (L-R)检验、Kolmogorov-Smirnov (K-S)检验和赤池信息量准则(AIC)选择最适合模型, 结果表明: (1)描述乔木层物种多度格局的最优生态位模型为NPM (3种检验方法均接受该模型, p > 0.05, 且该模型具有最小的 AIC值), ONM的拟合效果次之, 不服从BSM; 三种生态位模型均可较好地拟合灌木层物种多度格局; ONM是草本层最佳生态位模型, BSM、NPM拟合效果较差; LSD可以描述油松林各层物种多度结构; LN可以很好地解释灌草层物种数量关系; NT不能解释油松林任何层次的物种多度结构。(2)霍山油松林乔木层和灌木层的物种丰富度和物种多样性均明显小于草本层; 该群落物种富集种少而稀疏种多, 且群落的均匀度相对较小。(3)从该区油松林种-多度分布来看, 同一个模型可以拟合不同的物种多度数据, 相同的数据可以由不同的模型来解释。因此, 研究森林群落物种分布时, 应采用多个模型进行拟合, 同时选用多种方法筛选最优模型。     

福建万木林保护区观光木群落物种相对多度模型的拟合研究

应用群落物种相对多度分布的几何级数分布模型,对数级数分布模型,对数正态分布模型,分割线段模型和Weibull模型,对观光木群落物种相对多度分布进行了对比研究,结果表明,对于乔木层物种,其相对多度分布可用对数级数分布,对数正态分布,Weibull分布,几何级数分布和分割线段模型来拟合,而对于灌木层物种相对多度分布则可用对数级数分布,对数正态分布和Weibull分布加以拟合,研究结果为观光木群落物种多样性保护提供了理论基础。     

塔里木荒漠河岸林不同生境群落物种多度分布格局

为解释塔里木荒漠河岸林群落构建和物种多度分布格局形成的机理, 本文以塔里木荒漠河岸林2个不同生境(沙地、河漫滩) 4 ha固定监测样地为研究对象, 基于两样地物种调查数据, 采用统计模型(对数级数模型、对数正态模型、泊松对数正态分布模型、Weibull分布模型)、生态位模型(生态位优先占领模型、断棍模型)和中性理论模型(复合群落零和多项式模型、Volkov模型)拟合荒漠河岸林群落物种多度分布, 并用K-S检验与赤池信息准则(AIC)筛选最优拟合模型。结果表明: (1)随生境恶化(土壤水分降低), 植物物种多度分布曲线变化减小, 群落物种多样性、多度和群落盖度降低, 常见种数减少。(2)选用的3类模型均可拟合荒漠河岸林不同生境群落物种多度分布格局, 统计模型和中性理论模型拟合效果均优于生态位模型。复合群落零和多项式模型对远离河岸的干旱沙地生境拟合效果最好; 对数正态模型和泊松对数正态模型对洪水漫溢的河漫滩生境拟合效果最优; 中性理论模型与统计模型无显著差异。初步推断中性过程在荒漠河岸林群落构建中发挥着主导作用, 但模型拟合结果只能作为推断群落构建过程的必要非充分条件, 不能排除生态位过程的潜在作用。     

美国纽约州阔叶林物种多度格局的研究(英文)

物种多度格局是群落结构的重要反映 ,近年来又受到生态学家的重视。用 5种生态位模型研究美国纽约州“城 -郊 -乡”生态样带温性落叶阔叶林的物种多度格局。其中 3个模型 ,即几何级数模型、生态位重迭模型和分割线段模型拟合效果很好 ,它们既适合于简单群落 ,又适合于复杂群落结构的研究。另外两个模型 ,即随机分配模型和优势优先模型拟合效果不如前三个模型 ,可能仅适合于简单的群落研究。森林群落不同功能层的物种多度格局相似 ;沿“城 -郊 -乡”生态样带 ,森林群落的结构一致 ;物种多度格局与物种多样性指数结合使用可以更好地研究群落的结构特征。     

天童常绿阔叶林中常绿与落叶物种的物种多度分布格局

物种多度分布是对群落内不同物种多度情况的数量描述, 作为理解群落性质的基石, 其形成机制受到广泛关注。常绿与落叶物种是两类有着不同物候性状与生长策略的物种集合, 它们普遍共存于常绿阔叶林中。在天童20 ha常绿阔叶林动态监测样地内, 虽然常绿物种在物种多度和胸高断面积等指标上占有绝对优势, 但其在物种丰富度上却不及落叶物种。分析两者在常绿阔叶林中的物种多度分布特征, 能够为理解常绿阔叶林内物种多样性的维持机制提供一个全新的视角。为此, 我们基于天童样地的植被调查数据, 一方面利用累积经验分布函数对两类生活型植物的物种多度分布进行描述, 使用Kolmogorov-Smirnov检验(K-S检验)判断其差异性; 另一方面, 采用纯统计模型、生态位模型和中性理论模型对二者的物种多度分布曲线进行拟合, 并基于K-S检验的结果以及AIC值进行最优模型的筛选。结果显示: (1)常绿与落叶物种的物种多度分布曲线间并无显著差异。(2)在选用的3类模型中, 中性理论模型对于两类物种多度分布曲线的拟合效果都最好, 而生态位模型的拟合效果则一般。从上述结果可以看出, 尽管常绿与落叶物种在物种数量和多度等方面均存在差异, 但它们却有着近似的物种多度分布格局以及相近的多样性维持机制。然而, 鉴于模型拟合的结果只能作为理解群落多样性构建机制的必要非充分条件, 故而只能初步判定中性过程对于常绿与落叶物种的物种多样性格局影响更大, 却不能排除或衡量诸如生态位分化等其他过程在两类生活型多样性格局形成中的贡献。     

物种多度格局研究进展

物种多度格局研究始于20世纪30年代,是种群生态学和群落生态学研究的起点。物种多度格局研究主要在两个水平上进行：1）初期研究主要集中于群落水平,希望在不同群落之间发现一个共同的整体格局来描述群落的组织结构。常用模型包括几何级数、对数级数、对数正态和断棍模型,不同模型代表了不同的生态学过程。2）目前转向重视物种水平,并以物种多度的区域分布规律及其生态学机制研究为主。物种分布区多度关系有正相关、无相关和负相关3种形式。局部多度高的物种一般趋于广布,而局部多度低的物种趋于受限分布。物种多度区域分布的生态位模型预测为单峰型,还经常会出现“热点地区”;而异质种群模型预测为双峰型。物种多度的区域分布主要由环境资源特性、物种生态位和扩散过程等因素决定。3）物种多度格局的时间变化与空间变异类似,代表了这些生态学过程的时间异质性。4）物种多度格局的尺度变化经常表现出自相似性,但该规律并非一直存在,因为生物多样性由不同尺度上的不同生态学过程决定。5）多度（稀有度）是物种保护的基本依据,而群落多度模型能够指示生态学和干扰过程变化对群落结构的影响。物种多度格局的模型手段仍需改进,机制研究尚不系统,应用研究亟待扩展,对于物种多度格局的深入理解将为揭示生物多样性分布机制和有效保护提供帮助。     

山东半岛潮上带沙草地的物种多度格局及其对人为干扰的响应

沿海岸线分布的潮上带沙滩是受风暴潮影响的独特生境, 蕴含着独特的植物群落与植物资源。很多沙滩已受到不同程度的人为干扰。人们尚未了解潮上带沙滩植物群落的构建方式, 也忽视了各种人为干扰对它的影响。该文以几何级数模型、分割线段模型、重叠生态位模型和中性理论模型, 剖析了山东半岛潮上带3处典型沙草地的物种多度格局, 同时研究了滩涂养殖和旅游践踏两种最重要的干扰方式对潮上带沙滩植物群落的影响。对于这3处植被, 中性理论模型的拟合效果最好, 其次是几何级数模型, 而分割线段模型和重叠生态位模型的拟合效果不够理想。旅游践踏和沙滩养殖使潮上带沙草地的植被盖度降低, 不利于珍稀特有植物的生存。在潮上带沙滩上很多植物具有不少相似的特征, 导致它们在个体水平上的空间替代有强烈的随机性, 服从群落中性理论。然而, 它们的性状毕竟存在或多或少的差异, 这些差异难免对各种植物的资源分配或竞争能力产生微弱的影响, 经过很多年的积累, 这种影响必然在群落水平上逐渐显现出来, 以至于用几何级数模型也可拟合物种的多度格局。作者建议应控制人为干扰对潮上带沙滩珍稀植物的不利影响。     

秩——丰盛度分布是热带蛾类集合判别的有用工具吗?

制图并分析秩——丰盛度分布(RADs)是描述物种集合特征的有效方法。研究一直认为,来自不同生境的RADs秩——丰盛度分布倾向于符合不同的模型,如对数序列分布或对数正态分布。我们用从婆罗洲北部收集的63套尺蠖蛾样本数据,给这个想法一个严格的检验。通过对数序列分布和对数正态分布间的二项分布比较及外加另外三个生态位-空间分隔分布的模型间多项分布比较,发现生境干扰或海拔均无法显著地预测最适合的RAD模型。另一方面,样本多样性和在较小程度上的样本大小(个体数)与RAD模型显著相关。我们的结论是,尽管RAD模型拟合有许多其它的有趣应用,但在根据生境类型来判别物种集合方面是无效的。     

Conspecific density dependence in seedlings varies with species shade tolerance in a wet tropical forest

Density-dependent seedling mortality could increase with a species relative abundance, thereby promoting species coexistence. Differences among species in light-dependent mortality also could enhance coexistence via resource partitioning. These compatible ideas rarely have been considered simultaneously. We developed models of mortality as functions of irradiance and local conspecific density (LCD) for seedlings of 53 tropical woody species. Species varied in mortality responses to these factors, but mortality consistently increased with shading and LCD. Across species, density-dependent mortality on a per-neighbour basis was inversely related to species community abundance, but higher LCD in more common species resulted in a weak relationship between species abundance and density-dependent mortality scaled to species maximum LCD. Species mortality responses to shading and maximum LCD were strongly and positively correlated. Our results suggest that species differences in density-dependent mortality are more strongly related to physiologically based life-history traits than biotic feedbacks related to community abundance.     

Niche partitioning at multiple scales facilitates coexistence among mosquito larvae

A theoretical dichotomy in community ecology distinguishes between mechanisms that stabilize species coexistence and those that cause neutral drift. Stable coexistence is predicted to occur in communities where competing species have niche-partitioning mechanisms that reduce interspecific competition. Neutral communities are predicted to be structured by stochastic processes that are not influenced by species identity, but that may be influenced by priority effects and dispersal limitation. Recent developments have suggested that neutral interactions may be more common at local scales, while niche structuring may be more common at larger scales. We tested for mechanisms that could promote either stable coexistence or neutral drift in a bromeliad-dwelling mosquito community by evaluating A) if a hypothesized within-bromeliad niche partitioning mechanism occurs in the community, B) if this mechanism correlates with local species co-occurrence patterns, and C) if patterns of coexistence at the larger (metacommunity) scale were consistent with those at the local scale. We found that mosquitoes in this community do partition space within containers, and that species with the strongest potential for competition co-occurred least. Species with overlapping spatial niches minimized co-occurrence by specialising in bromeliads of differing sizes, effectively changing the scale at which they coexist. In contrast, we found no evidence to support neutral dynamics in mosquito communities at either scale. In this community, a niche-based mechanism that is predicted to stabilize species coexistence explains co-occurrence patterns within and among bromeliads.     

塔河源荒漠河岸林群落物种组成、结构与植物区系特征

为了更好地了解荒漠河岸林植被动态与生物多样性维持机制,于塔里木河干流源头荒漠河岸林内建立6个1 hm²样地,对群落物种组成、数量特征和空间格局等进行综合分析。结果表明,塔河源荒漠河岸林群落结构简单、物种多样性低,共有物种12科15属16种,杨柳科重要值最大（28.97%）,是群落优势建群科。取样面积在0.04 hm²时,包括了87.5%的物种;样地内稀有种和偶见种均占所有物种的12.5%。植物区系贫乏,单种科、属多,温带成分占绝对优势,古地中海成分也占有重要地位,具典型温带区系性质。样地内DBH ≥ 1 cm的活木本个体有2497株,灰胡杨多度占92.95%,胸高断面积和重要值最大,在群落中占绝对优势地位。群落内科、属、种的数量随植株高度级的增加而减少,垂直结构层次分明,由乔木层、灌木层和草本层构成。样地内所有树种平均胸径15.57 cm,径级与高度级结构均呈偏正态分布,缺乏高度≤ 2 m的个体,群落更新不良。优势种灰胡杨、胡杨径级结构均呈单峰型,其中胡杨幼树出现断层,灰胡杨幼苗向幼树发展过程中死亡率极高（92.56%）,均为衰退型种群。两个优势种空间格局呈聚集分布,不同生境下随径级增大空间分布格局变化不同;且两个优势种在空间上相互排斥而占据不同生境,暗示着种间竞争与生境异质性是影响荒漠河岸林物种空间分布格局和物种共存的重要因素。     

塔河源荒漠河岸林群落物种组成、结构与植物区系特征

为了更好地了解荒漠河岸林植被动态与生物多样性维持机制,于塔里木河干流源头荒漠河岸林内建立6个1 hm 2样地,对群落物种组成、数量特征和空间格局等进行综合分析。结果表明,塔河源荒漠河岸林群落结构简单、物种多样性低,共有物种12科15属16种,杨柳科重要值最大(28. 97%),是群落优势建群科。取样面积在0. 04 hm 2时,包括了87. 5%的物种;样地内稀有种和偶见种均占所有物种的12. 5%。植物区系贫乏,单种科、属多,温带成分占绝对优势,古地中海成分也占有重要地位,具典型温带区系性质。样地内 DBH ≥ 1 cm 的活木本个体有2497株,灰胡杨多度占92. 95%,胸高断面积和重要值最大,在群落中占绝对优势地位。群落内科、属、种的数量随植株高度级的增加而减少,垂直结构层次分明,由乔木层、灌木层和草本层构成。样地内所有树种平均胸径15. 57 cm,径级与高度级结构均呈偏正态分布,缺乏高度≤ 2 m的个体,群落更新不良。优势种灰胡杨、胡杨径级结构均呈单峰型,其中胡杨幼树出现断层,灰胡杨幼苗向幼树发展过程中死亡率极高(92. 56%),均为衰退型种群。两个优势种空间格局呈聚集分布,不同生境下随径级增大空间分布格局变化不同;且两个优势种在空间上相互排斥而占据不同生境,暗示着种间竞争与生境异质性是影响荒漠河岸林物种空间分布格局和物种共存的重要因素。     

Reconciling empirical interactions and species coexistence

Coexistence in ecological communities is governed largely by the nature and intensity of species interactions. Countless studies have proposed methods to infer these interactions from empirical data, yet models parameterised using such data often fail to recover observed coexistence patterns. Here, we propose a method to reconcile empirical parameterisations of community dynamics with species‐abundance data, ensuring that the predicted equilibrium is consistent with the observed abundance distribution. To illustrate the approach, we explore two case studies: an experimental freshwater algal community and a long‐term time series of displacement in an intertidal community. We demonstrate how our method helps recover observed coexistence patterns, capture the core dynamics of the system, and, in the latter case, predict the impacts of experimental extinctions. Collectively, these results demonstrate an intuitive approach for reconciling observed and empirical data, improving our ability to explore the links between species interactions and coexistence in natural systems.     

The implicit assumption of symmetry and the species abundance distribution

Species abundance distributions (SADs) have played a historical role in the development of community ecology. They summarize information about the number and the relative abundance of the species encountered in a sample from a given community. For years ecologists have developed theory to characterize species abundance patterns, and the study of these patterns has received special attention in recent years. In particular, ecologists have developed statistical sampling theories to predict the SAD expected in a sample taken from a region. Here, we emphasize an important limitation of all current sampling theories: they ignore species identity. We present an alternative formulation of statistical sampling theory that incorporates species asymmetries in sampling and dynamics, and relate, in a general way, the community-level SAD to the distribution of population abundances of the species integrating the community. We illustrate the theory on a stochastic community model that can accommodate species asymmetry. Finally, we discuss the potentially important role of species asymmetries in shaping recently observed multi-humped SADs and in comparisons of the relative success of niche and neutral theories at predicting SADs.     

Foraging in space and time structure an African small mammal community

We used live-trapping and foraging to test for the effect of habitat selection and diet on structuring a community of six small mammals and one bird within the Soutpansberg, South Africa. We established grids that straddled adjacent habitats: woodland, rocky hillside, and grassland. Trapping and foraging were used to estimate abundance, habitat use, and species-specific foraging costs. The species with the highest abundance and foraging activity in a habitat, activity time, or food was considered the most efficient and presumed to have a competitive advantage. All species exhibited distinct patterns of spatial and temporal habitat preference which provided the main mechanism of coexistence, followed by diet selection. The study species were organized into three assemblages (α diversity): grassland, Rhabdomys pumilio, Dendromus melanotis, and Mus minutoides.; woodland, Aethomys ineptus and Micaelamys namaquensis; and rock-dwelling, M. namaquensis and Elephantulus myurus. Francolinus natalensis foraged in open rocky areas and under wooded islands within the grassland. Species organization across the habitats suggested that feeding opportunities are available within all habitats; however, distinct habitat preferences resulted from differing foraging aptitudes and efficiencies of the competing species. At Lajuma, species distribution and coexistence are promoted through distinct habitat preferences that were shaped by competition and species-specific foraging costs. The combination of trapping and foraging provided a mechanistic approach that integrates behavior into community ecology by ‘asking’ the animal to reveal its perspective of the environment. Using spatial and temporal foraging decisions—as behavioral indicators—enables us to guide our understanding for across-taxa species coexistence.     

植物群落构建机制研究进展

群落构建研究对于解释物种共存和物种多样性的维持是至关重要的,因此一直是生态学研究的中心论题。尽管近年来关于生态位和中性理论的验证研究已经取得了显著的成果,但对于局域群落构建机制的认识仍存在很大争议。随着统计和理论上的进步使得用功能性状和群落谱系结构解释群落构建机制变为可能,主要是通过验证共存物种的性状和谱系距离分布模式来实现。然而,谱系和功能性状不能相互替代,多种生物和非生物因子同时控制着群落构建,基于中性理论的扩散限制、基于生态位的环境过滤和竞争排斥等多个过程可能同时影响着群落的构建。所以,综合考虑多种方法和影响因素探讨植物群落的构建机制,对于预测和解释植被对干扰的响应,理解生物多样性维持机制有重要意义。试图在简要回顾群落构建理论及研究方法发展的基础上,梳理其最新研究进展,并探讨整合功能性状及群落谱系结构的研究方法,解释群落构建和物种多样性维持机制的可能途径。在结合功能性状和谱系结构研究群落构建时,除了考虑空间尺度、环境因子、植被类型外,还应该关注时间尺度、选择性状的种类和数量、性状的种内变异、以及人为干扰等因素对群落构建的影响。