白水江自然保护区两栖爬行动物物种丰富度和种域海拔梯度格局及对Rapoport法则的验证

物种丰富度和种域宽度沿海拔梯度分布格局及其形成机制一直是生物地理学和生物多样性讨论的重要议题之一。海拔Rapoport法则认为,物种丰富度随海拔升高而逐渐变低,种域宽度逐渐变宽。本文基于白水江保护区两栖爬行动物物种的海拔分布数据,分析了白水江保护区两栖爬行动物物种丰富度及其种域宽度的海拔梯度格局;采用常用的4种验证方法,验证了不同类群、不同区系物种丰富度和不同阶元丰富度与其分布中点间的关系,并检验了Rapoport法则的适应性。结果表明:(1)白水江保护区两栖爬行动物物种丰富度随海拔升高呈逐渐下降趋势,大体符合单调递减模式,水分可能是决定两栖动物物种分布格局的主要环境因子,而决定爬行动物物种分布的环境因子主要是温度,这可能由这两种类群动物不同的生理需求所致。(2)两栖爬行动物物种(特别是狭域种)主要分布在低海拔,因此保护两栖爬行动物应该把重点放在低海拔段。(3)Stevens方法、Pagel法和逐中法验证结果支持海拔Rapoport法则,中点法由于受中域效应的影响,物种种域与海拔梯度呈先升后降的单峰分布模型。因此,验证方法对Rapoport法则的验证结果具有重要的影响。Rapoport法则验证的研究方法亟待改进,物种丰富度和种域的海拔梯度格局及其形成机理需要更多的案例比较研究,以形成普遍性的认识。     

秦岭小陇山保护区维管植物丰富度和种域海拔梯度格局及其对Rapoport法则验证

物种丰富度和种域的海拔梯度格局及其形成机制一直是生物地理学和生物多样性研究的重点.海拔Rapoport法则认为,物种丰富度随海拔升高而逐渐降低,种域逐渐变宽.本文分析了秦岭小陇山国家级自然保护区维管植物物种丰富度及其种域宽度的海拔梯度格局;采用4种常用方法,验证不同类群、不同生长型和不同阶元的物种丰富度与其分布中点间的关系,并检验其是否支持海拔Rapoport法则.结果表明: 除窄域种外,秦岭小陇山维管植物物种丰富度随海拔升高呈先升后降的单峰分布格局;狭域种主要分布在低海拔和高海拔段,低海拔段的丰富度高于高海拔段;物种海拔分布宽度与海拔关系因不同类群和验证方法而异,随分类阶元的增大更容易支持Rapoport法则,这可能与不同分类阶元所占据的生态位不同有关;被子植物的平均种域呈单峰分布格局,蕨类植物和裸子植物的种域海拔梯度格局无明显规律;藤本植物平均种域随海拔升高而变宽,灌木能适应不同的环境条件,因此,灌木分布对海拔梯度的变化不敏感.Pagel验证方法最容易支持Rapoport法则,Stevens方法次之,中点法受中域效应的影响物种平均种域分布呈单峰分布格局而不支持Rapoport法则,逐种法受散点图分布格局的影响线性模型拟合结果解释力很低.
     

台湾维管束植物物种丰富度和种域宽度的海拔格局及对Rapoport法则的检验

物种丰富度和种域(即物种分布范围)沿环境梯度的变化是生物地理学和生物多样性研究的核心问题.岛屿由于受到地理隔离的作用.其物种分布、多样性格局及其成因的特殊性对于发展和检验生物地理学的假说具有重要意义.Rapoport法则提出,生物种域存在着随海拔上升而增大的趋势.台湾地区具有显著的海拔梯度和典型的岛屿环境,其植物区系丰富而独特.我们首次对台湾维管束植物的海拔分布进行研究,包括不同类群植物的物种丰富度和种域的海拔梯度格局,并检验了Rapoport法则的适用性.综合相关信息得到台湾维管束植物区系包含241科1,466属4,751种(含种下单位),对其中具有海拔分布范围信息的3,330种植物进行统计,结果表明:(1)台湾维管束植物科、属、种的丰富度总体上随海拔上升而减小,入侵植物丰富度具有类似格局,而台湾特有植物呈现明显的单峰格局;按照分类群计,蕨类植物和裸子植物为单峰格局,被子植物的3个生态类群均为单调递减格局.(2)物种种域海拔宽度与海拔的关系随不同类群和分析方法而异.其中,入侵植物的种域宽度和中点海拔具有显著的正相关关系,支持Rapoport法则,而全部植物和特有植物不支持;蕨类植物的海拔分布支持Rapopott法则,裸子植物不支持,其他分类群因方法不同而结果之间不一致.我们还比较了台湾和周边大陆和岛屿山地的物种丰富度海拔格局,认为它们物种丰富度海拔梯度模式的不同可能与降水海拔格局的差异有关;而关于Rapoport法则的检验表明,即使在同一山体,不同类群植物分布范围的海拔模式也可能取决于不同的因素和作用机制.     

神农架海拔梯度上的植物种域分布特征及Rapoport法则检验

根据Rapoport法则, 动物、植物物种的纬度或海拔分布宽度存在着从高纬度或高海拔地区向低纬度或低海拔地区逐渐变窄的现象。本文基于物种的海拔分布数据, 分析了神农架维管束植物及不同种域宽度组的物种丰富度海拔格局; 采用已有的4种方法和本文改进的种域分组中点法, 分析了海拔梯度上种域宽度与种域中点的关系, 并检验其是否符合Rapoport法则。结果表明, 神农架地区维管植物丰富度的海拔梯度分布格局呈单峰型, 峰值在1,000–1,500 m; 不同种域组的物种丰富度分布具有类似的单峰格局, 但随着种域宽度减小, 其物种丰富度的峰值逐渐偏向低海拔。对于神农架的物种海拔分布数据, Stevens方法、Pagel方法和逐种方法的结果都支持Rapoport法则, 而中点法的结果主要反映中域效应的影响, 种域分组中点法可有效控制中域效应的影响, 但不支持Rapoport法则。上述结果表明, 对于Rapoport法则的检验亟待研究方法的改进; 而种域的海拔格局及其形成机制, 还需要更多案例的比较研究, 才能形成普遍性的认识。     

物种分布区范围地理格局的Rapoport法则

Rapoport法则最初是关于物种分布的纬度位置与纬度分布宽度的关系的假说, 被认为是宏观生态学的重要假说之一。Rapoport法则提出以后引发了广泛的实证检验和理论探讨, 并扩展到海拔和海洋深度梯度的分析。对Rapoport法则的检验发展了多种算法, 包括基于中域效应模型的比较分析法, 提出了气候变异性等多种机理解释, 并建立了物种分布区范围格局与物种丰富度格局、分布边界限制等重要宏观生态学现象之间的联系。关于该法则的普适性仍存在明显的意见分歧, 但分析和检验方法被认为是影响结果的重要因素, 方法的改进将是这一领域今后研究的关键。本文主要从Rapoport法则的概念、检验方法、机理性解释, 关于其普适性的争论及其与物种丰富度格局的关系等方面, 综述这一领域的研究进展。