沿海拔梯度变化的哀牢山亚热带森林群落系统发育结构

为揭示森林群落系统发育结构在海拔梯度上的变化及其驱动因素, 本研究以云南哀牢山西坡的亚热带森林群落为研究对象, 以APG III系统为基础框架, 结合DNA条形码序列信息解决末端分类单元亲缘关系的方法, 构建了哀牢山森林群落系统发育进化树, 采用净亲缘指数(net relatedness index, NRI)和最近亲缘指数(nearest taxon index, NTI), 探讨了不同植被类型的森林群落系统发育结构和沿海拔梯度的变化规律。结果表明, 从整体的海拔变化趋势上来看, 哀牢山森林群落系统发育结构随海拔上升由系统发育聚集(phylogenetic clustering)走向发散(phylogenetic overdispersion)或聚集程度降低。在低海拔地区, 群落表现为系统发育聚集, 表明生态位理论中的生境过滤作用在群落构建和生物多样性的维持中起着主导作用; 在中海拔地区, 出现了聚集与发散两种群落系统发育结构并存的现象, 推测可能是生境过滤和竞争排斥两种生态过程共同作用的结果; 在高海拔地区, 群落的系统发育结构因选择的指数不同而出现相反的结果, NRI表现出系统发育聚集, 而NTI却表现为随机或发散, 考虑到高海拔地区的环境胁迫可能促使植物发生趋同进化, 推测其群落构建的生态学过程需要更为综合的研究。本研究揭示群落系统发育结构沿海拔梯度确实存在显著的变化, 证明在生态群落的构建过程中非随机过程起到促进乃至关键作用。     

秦岭中段山脊油松叶功能性状差异及其对海拔梯度的响应

山脊油松林是秦岭山地典型的群落类型之一,其在维持生物多样性及发挥生态服务功能等方面具有重要意义.该研究以山脊油松为对象,采用典型取样法研究了秦岭中段山脊油松10种叶功能性状沿海拔梯度的适应性变化规律.结果表明:(1)山脊油松1～3年生各叶龄叶的叶长(LL)、叶氮含量(LNC)、叶磷含量(LPC)和1年生叶的叶绿素[Ch...     

江西官山亚热带森林近地表和土壤温度的海拔梯度变化及其季节动态

温度直减率作为反映温度沿海拔变化程度的参数,是研究山地生态系统众多生态过程的重要指标。目前大多数研究集中于流层或近地表温度,而土壤温度作为影响生物生长发育、生态系统物质循环等过程的重要因子,其垂直变化研究比较缺乏。本研究基于江西官山国家级自然保护区300～1300 m海拔范围内的12个亚热带森林样点2018年9月—2021年8月林下近地表(地上15 cm)和土壤温度(地下8 cm)数据,利用线性回归模型计算近地表和土壤的均温、最高温、最低温直减率和积温递减率,并分析其季节动态。结果表明：研究区近地表年均温、最高温、最低温的直减率分别为0.38、0.31、0.51℃·(100 m)^-1,三者差异较大,而土壤的三者变化较小,分别为0.40、0.38、0.42℃·(100 m)^-1;除最低温直减率,近地表和土壤的温度直减率均无显著季节差异。近地表最低温直减率在春、冬季节较大,而土壤最低温直减率在春、秋季节较大;近地表和土壤积温均与海拔呈显著负相关,≥5℃积温递减率分别为163和179℃·d·(100 m)^-1,且相同海拔的土壤...     

云南大围山种子植物区系海拔梯度格局分析

 海拔梯度包含了多种环境因子的梯度效应,因而研究山地植物区系的海拔梯度格局对揭示植物区系的环境梯度变化规律、了解生物适应性和生物多样性沿海拔梯度的变化趋势等具有重要意义。为了探讨山地植物区系构成特征及其海拔梯度的生态意义,该文根据对大围山国家级自然保护区植被线路调查和垂直样带调查,并结合文献研究等获得的植物区系资料,分析了该保护区种子植物区系构成的基本特征及其随海拔梯度的变化趋势;利用系统聚类的方法寻找和研究大围山植物区系沿海拔梯度变化的断点位置。研究结果表明：1)大围山大多数热带成分分布的上限位于海拔1 500 m左右,以此为界划分热带雨林和常绿阔叶林是合理的。 2)湿润雨林分布于海拔700 m以下;山地雨林分布于海拔700～1 500 m;季风常绿阔叶林分布于海拔1 300～1 800 m;山地苔藓常绿阔叶林分布于海拔1 800 m以上;在海拔2 100 m以上的迎风坡面、土层瘠薄的地段分布有不甚典型的山地苔藓矮林。     

哀牢山和玉龙雪山不同海拔林内外温湿特征比较

以哀牢山和玉龙雪山不同海拔森林生态系统为研究对象,利用各海拔的林内、外气温、相对湿度观测数据,比较分析了两地不同海拔林内、外小气候特征及其变化规律。结果表明,哀牢山、玉龙雪山各海拔的林内、外气温年变化趋势均呈倒U型,雨季(5—10月)高于干季(11—4月),林外气温高于林内。哀牢山各海拔森林对气温影响(林内外气温差)强于玉龙雪山。林内外气温差绝对值一般随海拔增加而增大。年尺度上,哀牢山林内气温低于林外,玉龙雪山除3540 m也低于林外,显示出两种山地森林具有一定的降温调节作用。哀牢山年林内气温随海拔高度递减比率(0.52℃·100 m^-1)略大于林外(0.50℃·100m^-1),均小于玉龙雪山(林内为0.55℃·100 m^-1、林外为0.56℃·100 m^-1)。哀牢山、玉龙雪山各海拔林内、外相对湿度年变化趋势也呈倒U型,雨季大于干季,林外低于林内。年尺度上,高海拔的相对湿度较大。总体上,哀牢山、玉龙雪山森林兼有调节气温和相对湿度的作用,哀牢山森林对降低气温的调节能力更强,玉龙雪山森林增湿调节能力更...     

长白山森林生态系统凋落物层和土壤层跳虫物种多样性和功能多样性对海拔梯度的响应

山脉是生物多样性研究的热点地区,以往关于山脉的研究多集中于地上植物和脊椎动物,无脊椎动物相关的研究明显滞后。跳虫(Collembola)是土壤无脊椎动物的主要类群之一,在分解有机质、疏松和活化土壤过程中发挥着重要的作用。以跳虫为研究对象,采用梯度格局法,在长白山北坡自海拔800 m至1700 m,每隔150 m进行凋落物层和土壤层样品的采集,对比分析了土壤层和凋落物层的群落组成与群落结构,采用4个物种多样性指数(丰富度指数、Pielou均匀度指数、Shannon-Weiner多样性指数和Simpson多样性指数)和4个功能多样性指数(功能丰富度FRic指数、功能均匀度FEve指数、二次熵Rao''s Q指数和功能离散FEiv指数),探讨了多样性沿海拔梯度的分布格局。共获得跳虫5542头,隶属于12科42属83种,其中等节跳科为绝对优势类群(相对密度>50%)。非度量多维尺度分析结果表明,凋落物层和土壤层的跳虫群落结构差异显著,长角跳科、鳞跳科和疣跳科物种多分布于凋落物层,而棘跳科物种多分布于土壤层。线性或二次回归模型结果表明,在凋落物层跳虫的丰富度指数,Shannon-Weiner多样性指数和Simpson多样性指数沿海拔梯度的变化呈增加格局;但在土壤层跳虫物种多样性指数沿海拔梯度的变化无明显趋势。在凋落物层,跳虫的功能丰富度指数和功能离散度Rao''s Q指数随海拔梯度的变化呈现单峰分布格局;在土壤层,跳虫的功能丰富度指数随海拔梯度的变化也呈现单峰分布格局,但其他功能多样性指数沿海拔梯度的变化无明显趋势。研究表明凋落物层和土壤层跳虫的群落组成,群落结构及多样性存在显著差异,跳虫的物种多样性指数和功能多样性指数对海拔梯度变化的响应不同,未来在探讨土壤动物沿海拔梯度的分布格局及其物种共存机制时,应综合考量垂直分层(凋落物层和土壤层)和多个度量维度(物种多样性和功能多样性)。     

玉龙雪山3个针叶树种在海拔上限的径向生长及气候响应

树木生长对气候变化的响应是国内外研究的热点。选择滇西北高原玉龙雪山海拔分布上限3个主要树种(长苞冷杉(Abies georgei)、丽江云杉(Picea likiangensis)和大果红杉(Larix potaninii Batal var.macrocarpa Law)),对其径向生长特征进行研究,构建差值年表,并分析其与温度和降水的相互关系。研究结果表明:(1)温度和降水均为玉龙雪山海拔上限树木生长的主要影响因子,但不同树种响应的时期和关系存在差异;(2)大果红杉生长主要受限于生长初期(5—6月)的水热条件,主要表现为与当年5月、6月以及生长初期(5—6月)的平均温呈显著正相关,以及与当年5月、6月以及生长初期的降水呈显著负相关;(3)长苞冷杉生长主要受限于生长初期(5—6月)的水分条件,表现为显著负相关,同时生长盛期(7—8月)温度的升高有利于其径向生长;(4)丽江云杉的生长则主要受限于生长季开始以前的气候条件,与上年12月以及当年5月的平均温呈显著负相关,与当年1月的降水呈显著正相关。本研究的结果可为气候变化对滇西北高原树木生长影响的研究提供参考,并为该地区历史气候重建提供科学基础。     

滇西北玉龙雪山不同海拔云南松(Pinus yunnanensis)径向生长对气候因子的响应

云南松(Pinus yunnanensis)是重要的造林树种,在我国西南地区广泛分布。研究不同海拔云南松径向生长对气候变化的响应,有助于了解气候变化背景下云南松的敏感性和适应性。在滇西北丽江玉龙雪山不同海拔采集了云南松树木年轮样品,采用传统的树木年轮方法制作了不同海拔云南松树轮宽度标准化年表,并分析了不同海拔云南松径向生长与气候因子的相关性。结果表明:1)低海拔样点云南松具有较快的年平均生长速率。2)不同海拔云南松对气候因子的响应模式一致,树轮宽度与当年5—6月的降水量、帕尔默干旱指数(PDSI)和相对湿度呈正相关,与同期温度呈负相关。3)不同海拔的云南松径向生长对气象因子的响应程度不一样,即低海拔样点云南松树轮宽度与当年5月份的干旱指数、相对湿度、降水量相关系数较高;而高海拔样点的云南松树轮宽度与5—6月的降水、相对湿度、干旱指数的相关系数较低。研究表明春末夏初的水分条件是玉龙雪山云南松径向生长的主要限制因子,且低海拔地区云南松生长受水分限制更为严重,区域气候变暖和干旱化趋势可能对低海拔地区云南松的生长产生持续的负面效应。研究结果可为探讨气候变化下云南松的适宜分布区、以及云南松人工林的经营和可持续管理提供参考。     

云南树干附生苔藓生物量沿纬度及海拔梯度的变化特征

为探讨不同森林群落树干附生苔藓的生物量及其组成沿纬度、海拔梯度的变化格局,采用样地调查法,对云南热带(勐腊县)、亚热带(镇沅县)及亚高山(丽江玉龙县)不同海拔不同森林类型中树干附生苔藓的总生物量、优势组分生物量和不同生活型组分生物量的分布格局进行调查研究。结果表明:(1)随着纬度、海拔的升高,3种代表性森林类型单位面积树干附生苔藓植物的生物量上升,以丽江亚高山针叶林最高(3.57 g·400 cm~(-2));镇沅亚热带常绿阔叶林次之,为2.00 g·400 cm~(-2);勐腊热带森林最低,仅为0.53 g·400 cm~(-2)。(2)3种森林类型树干附生苔藓植物的优势组分中无相同物种。(3)随着纬度、海拔的上升,单位面积附生苔藓植物平均生物量上升,优势种类的相对生物量占比有所下降,勐腊热带森林、镇沅哀牢山亚热带常绿阔叶林和丽江玉龙雪山亚高山针叶林树干附生苔藓优势组分的生物量分别占总生物量的92.3%、75.6%和85.2%。(4)随着纬度和海拔的上升,3种森林类型树干附生苔藓植物群落不同生活型组分的生物量存在明显的分异规律。细平铺型、扇形和丛集型分别为勐腊热带森林、镇沅哀牢山亚热带常绿阔叶林和丽江玉龙雪山亚高山针叶林的优势附生苔藓生活型。     

辽东栎幼苗根系形态特征对环境梯度的响应

以辽东栎(Quercus liaotungensis)在陕西不同分布区:秦岭北坡(太白)、黄土高原南部(黄龙)和黄土高原中部(延安)为研究地点并设置样地,对1—5年生辽东栎幼苗的根系形态指标进行测定,分析辽东栎幼苗根系形态特征及其与环境因子的关系。结果表明:由秦岭北坡到黄土高原中部,黄龙地区辽东栎幼苗根系在发育前期(1—2年)低于太白和延安,总体上黄龙地区幼苗根系总长度、表面积、总体积、根尖数、平均直径、组织密度和单株生物量高于太白和延安地区。在太白地区,辽东栎幼苗根系表面积、总体积和平均直径较小,根系分岔数较大,幼苗根系主要通过提高分岔数来拓展自己的营养空间以适应环境;在黄龙和延安地区,幼苗根系表面积、总体积和平均直径较大,根系分岔数较小,幼苗根系主要是通过根系的伸长生长适应胁迫环境。3个地区辽东栎幼苗根系总长度、表面积、总体积、根尖数和分岔数随年龄的增长呈线性函数变化格局,均可用线性函数方程y=ax+b(a0,P0.05)进行描述。冗余分析表明幼苗根系分岔数、总长度、比根长和根尖数与土壤速效磷、硝态氮、速效钾、降雨量、石砾含量和速效氮呈正相关;与较高的土壤pH值、年均温和夏季气温呈负相关。未来辽东栎林抚育经营中,含石砾的湿润土壤生境更有利于辽东栎幼苗根系生长。     

长白山东坡不同海拔长白落叶松径向生长对气候变化的响应

为了解高山林线附近树木生长对气候变化的敏感性, 选取长白山东坡火山喷发后形成的过渡性植物群落长白落叶松(又称黄花落叶松) (Larix olgensis)林为研究对象, 并建立不同海拔高度长白落叶松的3个年轮宽度年表, 研究不同生境长白落叶松径向生长对气候变化的响应, 并利用冗余分析对不同海拔的年轮指数与气候因子的关系做进一步分析。主要结果如下: (1)高海拔年轮年表的统计特征更显著, 比低海拔径向生长对气候因子的响应更加敏感; (2)高海拔径向生长主要受上年生长季前期和生长季气温的限制, 尤其是上年6月和8月气温的限制作用, 低海拔径向生长主要与降水量有关, 受当年9月降水量和当年8月帕尔默干旱指数(PDSI)的共同影响; (3)林线内树木对气候响应的敏感性强于林线外, 林线外小生境的异质性及干扰事件频发可能掩盖了树木对气候因子的敏感性, 林线下方可能是检验林线处树木生长对气候响应平均状态的最佳位置; (4)不同海拔年轮年表与气候因子的冗余分析与响应函数分析的结果基本一致, 进一步证明了冗余分析可以有效地量化树轮指数与气候因子的关系。该研究为全球变暖背景下长白山东坡长白落叶松林的管理及该区域气候重建提供了基础数据。     

Response of radial growth to climate change for Larix olgensis along an altitudinal gradient on the eastern slope of Changbai Mountain,Northeast China

AimsTo further understand the sensitivity of tree growth to climate change and its variation with altitude, particularly the growth-climate relationship near the timberline, the radial growth of Larix olgensis in an oldgrowth forest along an altitudinal gradient on the eastern slope of Changbai Mountain was investigated. MethodsThe relationships between climate factors and tree-ring index were determined using bootstrapped response functions analysis with the software DENDROCLIM2002. Redundancy analysis, a multivariate “direct” gradient analysis, and its ordination axes were constrained to represent linear combinations with meteorological elements. The analysis was used to clarify the relationship between tree-ring width indexes at different elevations and climate factors during the period 1959-2009.Important findings indicated: (1) Tree ring chronologies from high altitudes were more superior than other samples in terms of growth-climate relationship, revealing that trees at high altitudes are more sensitive to climate variation than at low sites, (2) Tree growth was mainly affected by temperatures of from before and through growing season in previous year, especially in June and August. In comparison, tree growth in the low elevation was regulated by the combination of precipitation of August and Palmer drought severity index (PDSI) of September in current year, (3) Trees growing below timberline appeared to be more sensitive to climate warming; small extents of habitat heterogeneity or disturbance events beyond timberline may have masked the response, hence the optimal sites for examining growth trends as a function of climate variation are considered to be just below timberline, and (4) Redundancy analysis between the three chronologies and climate factors showed the same results as that of the correlation analysis and response function analysis, and this is in support of previous conclusion that redundancy analysis is also effective in quantifying the relationship between tree-ring indexes and climate factors.     

长白山不同海拔树木生长对气候变化的响应差异

以长白落叶松和红松为例,探讨了长白山地区不同海拔树木生长对气候变化的响应。利用长白山北坡不同海拔4个长白落叶松样点和6个红松样点的树轮宽度资料建立差值年表,通过聚类分析、相关分析和响应分析等方法,研究树木生长特征及其气候响应。结果表明:两个树种年表的平均敏感度、树轮宽度指数的年际变率、信噪比等特征值较高,反映年表含有较强的环境信息。随海拔升高,长白落叶松年表特征值呈先下降后增加的趋势,红松年表特征值则呈先增加后下降的趋势。聚类分析将长白落叶松年表分成高、低海拔两类,红松年表分成高、中、低海拔三类。树木生长对气候响应存在海拔差异。高海拔长白落叶松生长受当年气温影响;低海拔长白落叶松生长对气候存在"滞后响应"。高海拔红松不仅受降水限制,且对气温有"滞后响应";中海拔红松不仅受气温限制,且对降水有"滞后响应";低海拔红松生长主要受气温限制。     

川西亚高山针阔混交林乔木层生物量、生产力随海拔梯度的变化

川西亚高山针阔混交林是该地区云冷杉暗针叶林大规模采伐后自然恢复形成的主要次生林类型之一,是由采伐迹地向顶极暗针叶林演替过程中的重要阶段。采用样地调查与异速生长模型相结合的方法,研究了川西亚高山林区4个海拔梯度(A:2900—3050m;B:3150—3300m;C:3300—3450m;D:3450—3550m)40a生针阔混交林的生物量与生产力变化。结果表明,林分乔木层生物量、生产力随海拔上升而不断下降,分别由A梯度的157.07t/hm2、3.43t·hm-·2a-1下降到D梯度的54.65t/hm2、1.36t·hm-·2a-1,气温的海拔间差异以及林分密度的递减是影响林分生物量、生产力变化的主要原因;阔叶类树种单株平均生物量、生产力随海拔升高而显著下降,由A梯度的200.55kg、4.96kg/a下降到D梯度的47.86kg、1.19kg/a;而针叶类树种单株平均生物量、生产力则逐渐上升,由A梯度的51.57kg、1.28kg/a上升到D梯度的73.88kg、1.84kg/a,但未达显著水平,阔、针叶类树种生物量、生产力变化分异是物种的生物学特性和林分环境共同作用的结果。相关分析显示,该地区阔叶类树种对海拔梯度的响应比针叶树种更为敏感和显著。     

云南哀牢山地区蕨类植物区系的垂直分布格局

根据大尺度的物种分布信息,利用聚类分析和数理统计的方法分析了云南哀牢山蕨类植物区系的垂直分布格局。研究结果表明,随着海拔的升高,热带区系成分所占比重呈显著递减趋势,而温带区系成分所占比重呈明显递增趋势。在整个海拔梯度上,东亚分布和热带亚洲分布成分始终占主导地位。区系过渡性随着海拔的升高呈先增强后减弱的单峰分布格局,平衡点出现于海拔1700 m左右。基于区系成分比重的聚类分析表明,在海拔1300 m,1900 m和2600 m左右,将海拔梯度上的蕨类植物分为4组,这与各海拔段内的物种组成和区系成分性质是一致的。     

北京东灵山辽东栎(Quercus liaotungensis)林沿海拔梯度的物种多度分布

多度格局对理解群落结构具有重要意义。选用5个描述种-多度关系的生态位模型(断棍模型BSM、生态位优先占领模型NPM、生态位重叠模型ONM、随机分配模型RAM、优势优先模型DPM),分乔、灌、草3层分别对北京东灵山辽东栎林进行了研究。结果表明:在乔木层,沿海拔梯度从低海拔到高海拔,能很好地反映物种多度格局变异的模型有由RAM、NPM向DPM过渡的趋势;NPM和BSM均能较好地模拟灌木层的绝大多数海拔段,但NPM的效果更好;草本层以BSM的模拟效果最好。生态位模型可以反映出辽东栎林乔木层物种多度分布沿海拔存在的明显变异,而灌木层和草本层物种多度分布沿海拔梯度无明显变化或很难由生态位模型反映出来,是否引入新的模型方法,如中性模型、近中性模型,还有待于进一步研究。     

Rodent species diversity in relation to altitudinal gradient in Northern Serengeti,Tanzania

Rodents are among the successful small mammals in the world. In species richness, rodents outnumber other mammalian orders owing partly to their capability to exploit many different habitats. Their diversities have been influenced by many factors including the altitude. This study assessed rodent diversity across the two altitudinal zones, that is, lowland western zone and highland eastern zone, in the Serengeti ecosystem, Tanzania. Capture‐Mark‐Recapture studies were undertaken in November 2009 and April 2010 using live traps in the ecosystem to compare variations in species diversity of rodents in the two zones of the ecosystem. Eight (8) rodent species were recorded in each zone area. However, species richness was higher in crop land and woodland areas than in grasslands in each zone. The two zones comprised of different species diversities for which Rényi Diversity profiles indicated the higher diversity in the eastern zone than the western zone although the difference was not significant (P > 0.05). Differences between the eastern and western zones could be attributed to the altitudinal gradient whereby the east was at a higher elevation than the west. Maintenance and management of wildlife corridors will assist migration of rodents between the two zones and enhance continuous gene flow.     

四川巴郎山齿果酸模叶片氮素及其分配的海拔响应

在卧龙自然保护区, 按海拔梯度选择了齿果酸模(Rumex dentatus)的4个分布地点(2350、2700、3150和3530 m), 对各研究地点的齿果酸模进行了叶片光合、扩散导度、叶片碳稳定同位素组成(δ¹³C)、氮素含量、光合氮利用效率(PNUE)、比叶面积(SLA))等参数的测量, 以期揭示该植物叶片氮素、氮素分配情况及其他生理生态参数随海拔的响应趋势, 进而明确氮素及其分配在齿果酸模响应和适应海拔梯度环境的生物学过程中的作用。结果表明: 随着海拔的升高, 齿果酸模的叶片单位面积氮含量(N_area)随之增加, 进而光合能力随之增加。随着海拔升高而增加的扩散导度也在一定程度上促进了这一趋势, 这可能是落叶草本植物对于高海拔低温所导致的叶寿命缩短的适应结果。沿着海拔梯度, 植物叶片氮素和扩散导度均通过羧化位点与外界CO₂分压比(P_c/P_a)而间接影响叶片δ¹³C值, 且相比之下, 以氮素为基础的羧化能力对于P_c/P_a的作用更大些, 进而导致齿果酸模叶片δ¹³C随海拔增加; 随着海拔的升高, 齿果酸模叶片将更多的氮素用于防御性结构组织的建设, 这也是SLA和PNUE降低的主要原因; 在光合系统内部, 随着海拔的升高, 植物光合组织增加了用于捕光系统氮素的比例, 使得植物可以更好地利用随海拔升高而增强的光照资源, 进而促进了光合能力的增加。可见, 氮素及其在叶片各系统间(尤其是在光合系统与非光合系统间)的分配方式是齿果酸模适应和响应海拔梯度环境的关键。     

高黎贡山种子植物物种丰富度沿海拔梯度的变化

物种丰富度沿海拔梯度的分布格局成为生物多样性研究的热点。为探讨中尺度区域物种丰富度沿海拔梯度的分布,本文以高黎贡山为研究对象,利用该地区的地方植物志资料,结合通过GIS生成的区域数字高程模型(DEM)数据,分析了该区域全部种子植物和乔木、灌木、草本三种生活型种子植物物种丰富度的垂直分布格局以及物种密度沿海拔梯度的变化特征。结果表明：(1)全部种子植物和不同生活型植物物种丰富度随着海拔的升高呈现先增加后减小的趋势,最大值出现在海拔1500—2000m的范围;(2)物种密度与海拔也呈现单峰曲线关系;(3)物种丰富度和物种密度分布格局的形成主要受海拔所反映的水、热状况组合以及物种分布的边界影响。