植物对称性竞争与非对称性竞争研究进展及展望

植物个体间的竞争是植物种群和群落中的普遍现象, 一直是生态学家关注的焦点, 尤其是植物在生长过程中与邻体的地上竞争。在环境水分胁迫或营养胁迫条件下, 植物根系间的地下竞争同样重要。然而, 有关植物体地上、地下竞争模式的相关理论一直存在分歧和争论。该文扼要介绍了植物地上、地下竞争的概念及模式, 简要阐述了植物对称性竞争与非对称性竞争相关研究的理论模型及其检验方法, 概述了影响植物间竞争甚至改变竞争模式的主要因素及其意义, 讨论了研究物种对称性竞争和非对称性竞争的模式和机制对生态学其他研究领域的影响和重要意义, 并对植物对称性竞争与非对称性竞争的相关研究进行了展望。     

湿热河谷芭蕉群落优势物种空间分布格局与竞争对称性研究

竞争关系的对称性是塑造植物物种空间分布格局和影响物种共存重要机制之一,对其开展研究不仅对于揭示植物群落构建机制具有重要意义,也有助于解析群落演替的驱动力。在贵州赤水湿热河谷内的芭蕉群落中建设固定样地,对1989棵植物个体进行空间定位和物种识别并记录胸径等个体属性。采用对数相关函数和标记变异系数分析（marked variogram）等空间统计方法检测优势种的空间分布格局和竞争对称性,结果如下：（1）芭蕉（Musa sp.）,粗糠柴（M.philippensis）,粗叶木（L.chinensis）,川钓樟（L.pulcherrima）,红果黄肉楠（A.cupularis）等5种优势种均表现为小尺度下的种内聚集分布,其中芭蕉主要采用克隆繁殖,其重要值达33.6%,且种内聚集度最大。（2）芭蕉种群在5 m尺度下呈现出显著的种内对称性竞争,这一竞争过程减少了种群自疏作用并推动种内聚集分布格局的形成,增加了该种群在森林中的生存力。（3）芭蕉与其余4种优势种之间的不对称竞争过程导致了种间负关联。结果表明,不同优势种在种间竞争对称性上的差异说明了植物种群繁殖和扩散方式是群落构建的重要影响因素之一,相比于有性繁殖过程,采用无性克隆繁殖的植物个体可通过种内对称竞争机制来减少自疏以增加种群生存力,并通过与相邻异种个体的不对称竞争过程来提升种群获取有限资源的能力,进而成为演替中的优势个体。研究结果可为今后制定植物物种多样性保护政策提供科学参考。     

向日葵种群中植株个体大小对其氮素利用策略的影响

我们利用Berendse和Aerts提出的氮素利用效率(NUE)概念及原理研究了高密度一年生草本植物向日葵(Helianthus annuus L.)种群中植株个体大小对其氮素吸收利用的影响,并对种内竞争进行了分析。结果表明,植株对氮素的吸收与其个体大小不成线性关系,说明种群内不同植株个体对土壤氮素的竞争属于非对称竞争。植株的氮素损失随着个体大小的增加而增加。个体较大的植株具有较高的氮素输入率和较低的氮素输出率,因而具有较高的氮素净增加值。植株的氮素生产力(NP)和氮素平均滞留时间(MRT)均与植株个体大小呈正相关。较大的植物个体具有较高的NP和较长的MRT,由于NUE为NP和MRT二者的乘积,因而较大个体植株的NUE高于个体较小的植株。同种植物的不同个体的NP和MRT之间不存在协衡关系。氮素回收效率(NRE)与植株个体大小密切相关。在个体水平上,较大的植株个体具有较高的NUE与其较高的NRE有关。种群内植株个体对土壤氮素的非对称竞争主要由于植株对氮素的吸收和利用效率不同所致。因此,Berendse和Aerts提出的氮素利用效率概念不仅适用于研究种间的养分利用策略,对于种内不同植株的养分策略研究也同样适用。     

昆虫个体大小对其种群生物学的影响

个体大小是昆虫种群最直观的表型之一。很多研究发现,个体大小可对昆虫的许多生物学特性产生影响,由此影响昆虫种群的发展以及所在群落的结构和功能。根据最近20多年的相关文献,综述了个体大小对种群以下几方面的影响:成虫求偶、交配、生殖力及后代适合度,飞行及与飞行相关的其他行为如觅食、空中求偶和交配,摄食能力和食料种类,竞争和防御能力,抗逆性,以及社会性昆虫的劳动分工等。通常情况下,与同种内较小个体相比,较大的昆虫在生殖、飞行、抗逆性等方面往往具有优势,有助于种群适合度的提高。最后提出了几点可供此领域研究参考的建议和应用启示。     

向日葵种群中植株个体大小对其氮素利用策略的影响

我们利用Berendse和Aerts提出的氮素利用效率(NUE)概念及原理研究了高密度一年生草本植物向日葵(Helianthus annuus L.)种群中植株个体大小对其氮素吸收利用的影响,并对种内竞争进行了分析.结果表明,植株对氮素的吸收与其个体大小不成线性关系,说明种群内不同植株个体对土壤氮素的竞争属于非对称竞争.植株的氮素损失随着个体大小的增加而增加.个体较大的植株具有较高的氮素输入率和较低的氮素输出率,因而具有较高的氮素净增加值.植株的氮素生产力(NP)和氮素平均滞留时间(MRT)均与植株个体大小呈正相关.较大的植物个体具有较高的NP和较长的MRT,由于NUE为NP和MRT二者的乘积,因而较大个体植株的NUE高于个体较小的植株.同种植物的不同个体的NP和MRT之间不存在协衡关系.氮素回收效率(NRE)与植株个体大小密切相关.在个体水平上,较大的植株个体具有较高的NUE与其较高的NRE有关.种群内植株个体对土壤氮素的非对称竞争主要由于植株对氮素的吸收和利用效率不同所致.因此,Berendse和Aerts提出的氮素利用效率概念不仅适用于研究种间的养分利用策略,对于种内不同植株的养分策略研究也同样适用.     

西双版纳热带季节雨林林冠种群种内、种间竞争的初步研究

利用Hegyi的竞争指数模型,分析了西双版纳热带季节雨林的主要类型绒毛番龙眼群落中林冠种群种内和种间的竞争强度及种群和个体在群落中的竞争干扰状态.结果表明,季节雨林中林冠种群的种间竞争大于种内竞争,每个林冠种群一般与多个其它林冠种群发生竞争.多数种群既被竞争种干扰,又干扰竞争种.个体在群落中所处的层次越高,受到的竞争干扰越小,下层中的个体多数处于受压迫状态.群落中没有完全的竞争优胜者.只有成年个体处于竞争优势地位,幼苗、幼树又能在受压迫中生存的种群,才能在群落中保持长期存在.     

条纹短攀鲈的雄性个体大小、雌性偏好以及雄性之间的竞争

本研究考察了条纹短攀鲈(Trichopsis vittata)雄性个体的身体大小对雌性个体性偏好的影响以及对雄性之间竞争的影响。本研究设立了两种处理来研究雌性个体的性偏好以及雄性之间的竞争。在一种处理中,放入同样大小的雄性个体,而在另一种处理中,放入大小不同的雄性个体。结果表明,雄性个体的大小不影响雌性条纹短攀鲈的性偏好。在对雄性之间竞争的研究中,发现个体较大的个体获胜的次数比较多。在个体大小相同的处理中,雄性之间打斗的持续时间比另一种处理中的打斗持续时间长。对这两种处理中不同对抗行为的比较表明,个体大小相同处理组中的发声、咬、以及总体对抗行为发生得更为频繁。对个体大小不同处理组中的大、小个体的进一步观察也揭示出体型大的个体比体型小的个体有更多的追逐行为和更少的逃脱行为。这些结果表明,在雄性个体比雌性个体大的物种中,体型的性两型可能与雄性之间的竞争有关,而不是与雌性偏好有关。     

藜个体在高密度种群中的氮素利用效率

 氮素利用效率（NUE）是植物养分策略研究中的一项重要内容。该文利用Berendse和Aerts提出的氮素利用效率概念和原理研究了高密度的藜(Chenopodium album)种群中不同植物个体在种内竞争条件下的氮素利用效率。结果表明,由于植株的氮素吸收速率与其个体大小成非线性关系,说明不同植株个体对氮素的竞争属于非对称竞争。个体较大的植株氮素输入较高,而个体较小的植株氮素输出较高,因而较大个体植株的氮素净增加也较高。植株的氮素损失随着个体大小的增加而增加,较大植株个体的氮素浓度随着生长而下降,而较小植株个体的氮素浓度随时间的变化不大,说明个体较小的植株的生长受光照的限制比受氮素的限制更大,而对较大的植株个体而言,它们的生长受氮素的限制更大。高密度藜种群中的不同植物个体具有不同的养分策略,氮素利用效率及其组成部分氮素生产力（NP）和氮素滞留时间（MRT）均不同。植株的NP和MRT与其个体大小正相关,较大的植物个体具有较高的NP和较长的MRT,因而氮素利用效率也高于个体较小的植株。在个体水平上,种内不同植株的NP与MRT不存在权衡关系（Trade-off）。因此,Berendse和Aerts提出的氮素利用效率概念不仅适用于研究种间的养分策略,对于研究种内不同植株的养分策略也同样适用。     

濒危植物峨眉含笑的种内、种间竞争

研究植物种内、种间竞争关系是探究植物濒危原因的重要方式之一, 根据竞争来源和竞争预测模型可以制定具有针对性的保护策略。本文以雅安周公山峨眉含笑(Michelia wilsonii)野生种群为研究对象, 使用逐步扩大范围法确定峨眉含笑的竞争范围半径, 运用Hegyi单木竞争模型计算竞争指数(competition index, CI), 分析其种内、种间竞争关系。结果表明: 峨眉含笑的最适竞争范围半径是10 m, 能较好地反映其种内竞争强度; 峨眉含笑的竞争压力主要来自种内, 种内竞争指数(348.72, 62.52%)远大于种间竞争指数(209.03, 37.48%); 小树、中树阶段个体的竞争强度较大, 平均竞争指数(3.97、3.14)远高于总体平均竞争指数(2.68); 内有21种竞争木, 其中杉木(Cunninghamia lanceolata)、华中樱桃(Prunus conradinae)、细刺枸骨(Ilex hylonoma)是峨眉含笑的主要竞争树种; 胸径与竞争指数间服从指数函数关系(CI = 3.8907e^-0.048x, R² = 0.1087, P < 0.01), 随着对象木胸径的增大, 竞争指数不断降低, 当胸径达到30 cm后, 竞争强度基本稳定。综上, 小树、中树阶段的峨眉含笑个体受到极强的种内竞争, 初入老树阶段的个体受到较强的种间竞争。为更好地保护峨眉含笑的天然种群, 降低竞争对种群更替的影响, 在林分管理中需要促进小树、中树的个体更新, 减轻植株间的竞争消耗, 加速峨眉含笑的生长和维持种群稳定。     

择伐对阔叶红松林主要组成树种种内、种间竞争的影响

以择伐37 年后的阔叶红松林为对象,研究择伐对林内主要树种种内、种间竞争的影响.结果表明：择伐对阔叶红松林主要树种的种群结构、分布格局和竞争指数均产生了极显著影响.各树种的竞争指数变化值与其耐荫性指数存在极显著负相关关系(r=-0.8821).种内竞争强度与聚集强度、个体数呈极显著线性关系,择伐区内枫桦、紫椴等阳性树种的聚集强度最大,种内竞争强度远大于种间竞争,有利于树种之间的共存.择伐降低了红松对其伴生树种的竞争,而阳性树种对其他树种的竞争压力有所上升.择伐37 年后,红松所受的竞争压力变化较小,有利于红松的稳定生长;由于自疏作用,枫桦、紫椴的优势度将有所下降;冷杉所受的竞争压力有所减弱,有利于其种群数量的恢复.