宏生态尺度上景观破碎化对物种丰富度的影响

生物多样性的地理格局及其形成机制是宏生态学与生物地理学的研究热点。大量研究表明,景观尺度上的生境破碎化对物种多样性的分布格局具有重要作用,但目前尚不清楚这种作用是否足以在宏生态尺度上对生物多样性地理格局产生显著影响。利用中国大陆鸟类和哺乳动物的物种分布数据,在100 km×100 km网格的基础上生成了这两个类群生物的物种丰富度地理格局,进一步利用普通最小二乘法模型和空间自回归模型研究了物种丰富度与气候、生境异质性、景观破碎化的相关关系。结果表明,景观破碎化因子与鸟类和哺乳动物的物种丰富度都具有显著的关联关系,其方差贡献率可达约30%—50%(非空间模型)和60%—80%(空间模型),略低于或接近于气候和生境异质性因子。方差分解结果显示,景观破碎化因子与气候和生境异质性因子的方差贡献率的重叠部分达20%—40%。相对鸟类而言,景观破碎化对哺乳动物物种丰富度的地理格局具有更高的解释率。     

生态保护区外斑块对景观连接度的影响评价

快速的城市化过程带来的生境斑块破碎化及损失会影响物种迁移、捕食等生态活动,对生物多样性构成威胁。然而,现有生态保护区可能无法覆盖其内生物的必要活动范围。生态保护区外的生境斑块对于维持生态过程也具有重要作用,因此识别生态保护区外的关键斑块并加以保护非常重要。以北京市延庆区为研究区,划分两种生境斑块,即核心生境斑块和潜在生境斑块,并基于图论构建生境网络。考虑地表覆盖类型、坡度、人类活动等因素构建生境阻力面。结合未来土地利用类型变化的模拟,研究城市化过程对区域生境网络和景观连接度的影响,选用CLUE-S模型模拟土地利用类型变化的格局。结合生境斑块特征和未来城市土地利用变化情况设计了3种未来生境变化情景。利用连接概率指数(PC)和网络连接度变化率(dI)评价不同生境变化情景下生态保护区外潜在生境斑块的景观连接度重要性,判断保护优先顺序,并分析景观格局变化对不同迁移能力物种的影响。结果表明：生态保护区外的全部潜在生境斑块对维持生境整体景观连接度有最大2.15%的影响,单个潜在生境斑块对维持景观连接度有最大0.28%的影响。此外,景观格局及其变化对不同迁移能力物种的影响差异显著,因此需针对保护物种和城市生境特征设计保护方案,研究区需要优先保护大中型斑块和位于关键位置的小型斑块。为了满足对生物多样性保护的需求,建议在区分生境斑块保护优先顺序时考虑生境斑块对景观连接度的贡献和城市化扩展过程的压力。研究为城市生物多样性保护和生境管理提供了方法参考。     

物种丰富度垂直分布格局及影响机制

物种丰富度分布格局是一定地域内物种丰富度沿三维空间的立体分布,包括物种丰富度在经度、纬度和垂直梯度(海拔高度和海水深度)三个维度上的空间分异。近年来物种多样性的垂直分布格局与机制研究得到了生物地理学家和生态学家的重视。物种丰富度的垂直分布格局存在多种类型,但随海拔增加而物种数减少的单调递减模型和中海拔物种丰富度最高的单峰模型较为常见。目前在机制研究中验证较多的是气候稳定性、生物因子(种间相互作用)、能量、生境异质性、干扰、进化时间、物种分化速率、面积、中域效应(mid-domain effect)、生态位保守性(niche conservatism)等假说和机制。物种丰富度的分布格局是多方面因素综合作用的结果;由于地理、地形、气候、地质演化历史、物种库和进化历史、物种分化速率、干扰等差异,在不同地区存在着特别的物种丰富度空间分布格局和机制;处于同一地区的不同类群的物种也因进化扩散历史和生态适应能力不同而呈现多样化的分布格局。因此,对不同地区和类群的物种丰富度格局和机制进行研究应具体分析后才能得到可信结论。     

中国不同地理区域鸟兽物种丰富度的相关性

生物类群之间物种丰富度的相关性研究是当前物种多样性研究中的热点问题之一,目前,中国尚无相关的研究报道。我们收集了中国三种区域类型：动物地理亚区、行政区和保护区的鸟兽名录,分析了行政区与保护区、动物地理区和经纬度带中鸟兽物种数比值及其相关性。 结果表明：不同区域、动物地理区和经纬度带中鸟兽物种数都显著相关。保护区尺度鸟兽物种 数的相关系数为0.818和动物地理区中的华北区为0.768,其他所有区域和地理区域的鸟兽物 种数的相关系数都高于0.850。因此,鸟兽物种数的相关关系在一定程度上具有预测价值。我们发现不同区域鸟兽物种数比值无显著性差异;但是,不同区域间鸟兽物种数 比值差异显著。该比值在中国呈中间低四周高的分布趋势,其中东北地区最高。我们还利用历史累积调查数据与非历史累积调查数据进行了鸟兽物种数比值及其相关性分析,发现利用累积数据计算的相关性低于非累积数据计算的相关性,但利用累积数据计算的鸟兽物 种数比值高于非累积数据计算的比值。最后,探讨了为什么鸟类与兽类的物种数目会相关。我们根据物种－面积公式,S=CA^Z,导出了两个生物类群物种丰富度的相关关 系式。利用全国不同区域数据拟合,得到Z₁/Z₂＝0.913,Z₁/Z₂接近于1。于是 ,C₁/C2可视为近似等于R_am。本研究可推广到其他不同生物类群物种。物种数量的相关关系为快速评估区域的物种多样性提供了一条途径。     

西双版纳大卡老寨农地景观与物种保护的关系

应用参与式农村评估法从村级水平对西双版纳大卡老寨农地景观与物种保护关系进行了初步调查与分析。斑块物种丰富度与斑块的平均大小、破碎度和分离度相关性较复杂。由于橡胶、西番莲、砂仁斑块面积的迅速发展,多样性、均匀度有所增加,而以集体林为主的景观优势度下降,景观格局的改变使得物种保护呈现出两种不同结果,一是新增加的斑块类型使物种数增加,提高了农业生态系统的多样性,另一方面则是减少或消失的斑块类型造成物种流失。而森林景观是整个农地景观的重要环节,应严格加以保护和合理利用。     

南京地区美丽乡村植物景观的物种丰富度及其群落特征

为了探究南京地区美丽乡村植物景观的物种丰富度及其群落特征,实地踏查了南京地区42个美丽乡村,对1 013个样地的绿地类型、植物种类和植物生长状况进行记录;运用R语言对数据进行量化分析,并构造独立系数探究不同绿地类型间的独立程度。结果表明：（1）南京地区美丽乡村植物景观的物种丰富度较高,调查记录的维管植物共计139科438属667种,主要属于广布型（41科）、泛热带型科（36科）和北温带型（24科）植物,植物群落物种生活型结构为金字塔形,乔木种数（111）<灌木种数（136）<草本种数（357）;(2)不同乡村的植物群落存在明显差异,平均Jaccard距离为0.76,平均S?rensen距离为0.61;(3)不同绿地的植物群落存在明显差异,平均Jaccard距离为0.55,平均相互独立系数为0.22;(4)存在的风险主要为外来植物的入侵风险和野生植物的无序生长问题,对此应该予以重视。     

中条山油松人工林下物种对群落物种丰富度分布格局的贡献

该研究以中条山油松人工林群落为研究对象,研究林下不同大小的子群落对群落物种丰富度分布格局的贡献,并确定影响该区域群落物种丰富度分布格局的关键种,为区域物种多样性保护提供理论依据.结果 表明:(1)该地区林下物种频度分布格局呈明显右偏,且不同样方物种丰富度存在明显差异.(2)常见种对群落丰富度分布格局的贡献大于稀有种.(...     

代谢速率调控物种丰富度格局的研究进展

提出生物多样性分布格局的普适性理论和探索其内在形成机制一直是生态学家们研究的焦点之一.到目前为止,已有很多假说被用来解释生物多样性分布规律,但是这些假说的普适性均受到学者们的质疑.最新理论--代谢速率假说以能量相当法则和代谢分形分配网络模型为基础,定量预测了个体及种群生态进化动态过程与群落生物多样性分布格局之间的关系,以及物种丰富度和环境因子之间的关系.代谢速率假说解释了生物多样性的起源问题,也回答了生物多样性如何维持的问题.该文重点综述了代谢生物多样性理论的发展及其相关研究进展.通过和其他假说比较、分析,我们认为随着代谢理论假说的不断发展和完善,代谢生物多样性理论将更具有普适性.同时我们也提出了进一步完善该假说需要解决的一些科学问题.     

高寒草甸植物群落中物种丰富度与生产力的关系研究

 以物种组成较为复杂的青藏高原东部地区典革高寒草甸植物群落为背景,从不同的时间和空间尺度水平研究了植物群落中物种丰富度与生产力（地上部生物量）关系的基本模式。结果表明：1）总体而言,高寒草甸植物群落中物种丰富度与生产力的关系呈对数线性增加关系,这实际上是空间和时间尺度放大时在时间和空间尺度的相互作用下高寒草甸植物群落中物种丰富度与生产力关系的一种总体模式;2）随着研究的时间和空间尺度的改变,物种丰富度与生产力的关系会发生一些相应的变化,但空间尺度比时间尺度对物种丰富度与生产力的关系造成的影响更为显著,这可能     

不同农业景观背景下传粉昆虫群落的分布差异

农业景观中的自然、半自然生境等非农生境可为传粉昆虫提供丰富的食物来源、栖息地、繁殖地、避难所等,对维持生物多样性的稳定起着不可替代的作用。以巩义典型的山地-丘陵-河川混杂的复杂景观和民权的平原农业简单景观为研究区,分析不同景观背景下传粉昆虫群落的物种组成及其在不同生境中的分布特征。结果表明:(1)巩义研究区内累计捕获传粉昆虫18582头,民权研究区内累计捕获传粉昆虫18518头,优势传粉昆虫功能群为双翅目、膜翅目、鞘翅目和鳞翅目等;(2)景观复杂度更高的巩义研究区的传粉昆虫多样性、丰富度以及均匀度均显著高于民权研究区;存在大面积农田斑块的平原景观中则有更多的优势传粉昆虫个体;(3)农田斑块中具有更高的物种丰富度,但林地物种的多样性和均匀度则相对稍高些。农田斑块在作物花期能有效的提高传粉者种群密度,但林地等自然、半自然生境对于维持传粉者多样性和食物缺乏期种群的稳定具有重要作用。因此在未来为确保农业景观中传粉者的多样性与传粉服务的稳定,一方面要关注自然、半自然生境的作用,同时也要考虑不同景观背景下异质性特征对不同生物类群的影响差异。     

CLADES: A classification‐based machine learning method for species delimitation from population genetic data

Species are considered to be the basic unit of ecological and evolutionary studies. As multilocus genomic data are increasingly available, there have been considerable interests in the use of DNA sequence data to delimit species. In this study, we show that machine learning can be used for species delimitation. Our method treats the species delimitation problem as a classification problem for identifying the category of a new observation on the basis of training data. Extensive simulation is first conducted over a broad range of evolutionary parameters for training purposes. Each pair of known populations is combined to form training samples with a label of “same species” or “different species”. We use support vector machine (SVM) to train a classifier using a set of summary statistics computed from training samples as features. The trained classifier can classify a test sample to two outcomes: “same species” or “different species”. Given multilocus genomic data of multiple related organisms or populations, our method (called CLADES) performs species delimitation by first classifying pairs of populations. CLADES then delimits species by maximizing the likelihood of species assignment for multiple populations. CLADES is evaluated through extensive simulation and also tested on real genetic data. We show that CLADES is both accurate and efficient for species delimitation when compared with existing methods. CLADES can be useful especially when existing methods have difficulty in delimitation, for example with short species divergence time and gene flow.     

南京市区景观破碎化过程中的斑块规模结构动态

基于南京市1988、1998和2003年3期TM影像,将农田、林地、居民聚居地及在建用地按斑块面积分为16个级别,研究了景观破碎化过程中,不同级别斑块数量的变化情况。结果表明,农田面积持续萎缩,破碎度上升,中小型斑块数量以较稳定速度增长;林地总面积略有波动,大中型斑块数量较为稳定,而中小型斑块受城市化进程影响,数量高度不稳定;居民聚集地在1988~1998年以在原有基础上扩张为主,在1998~2003年出现了大量新斑块,且两个时段的各级别斑块数量增长率呈极显著负相关;在建用地数量迅速增长,土地利用更加规模化。以上表明,斑块类型和大小对斑块的稳定性及变化趋势均有影响。     

Influence of within‐patch habitat quality on high‐Andean Polylepis bird abundance

Habitat restoration strategies for fragmented high Andean forest landscapes must consider the influence of within‐patch habitat quality on bird abundance. I examined vegetation and bird abundance at three locations within a highly fragmented Polylepis forest landscape in the Cordillera Vilcanota, southern Peru. Across the landscape, there was significant variation in the vegetation structure of Polylepis forest patches of different size categories, especially in terms of tree girth, tree height, tree density, and canopy vegetation structure. Principal Component Analysis extracted five factors of habitat quality, which together accounted for 74.2% of the variability within 15 habitat variables. Polylepis bird species differed in their responses to habitat quality but, overall, variation in Polylepis bird abundance was not fully captured by the range of habitat quality variables. Tall, dense vegetation cover was clearly important for 11 conservation‐important species, a high density of large trees was important for 10 species and primary forest ground cover was important for eight species. Habitat quality exhibited no significant influence on the abundance of only one species –Asthenes urubambensis. The abundance of seven species was associated with lower elevation forest, but only one species was associated with higher elevation forest. Management of habitat quality in large and medium remnant forest patches throughout the Cordillera Vilcanota, particularly in the 3800–4200 m elevation range, will be a cornerstone in ensuring the persistence of the majority of conservation‐important bird species populations.     

小尺度下柠条林破碎化生境对地表甲虫多样性的影响

一般认为,景观斑块面积和破碎化对物种丰富度和分布格局有重要的影响。在宁夏中部荒漠地区,天然柠条林和人工柠条林地交错排列,形成点、片、带状等大小不等的斑块性分布,表现为典型的破碎化斑块格局生境特征。本文采用巴氏罐诱法调查了在小尺度下荒漠景观人工柠条林破碎化生境不同斑块内地表甲虫的物种多样性。结果共获得10科20属29种地表甲虫,其中拟步甲科昆虫占绝对优势,阿小鳖甲Microdera kraatzi alashanica Skopin、克小鳖甲Microdera kraatzi kraatzi(Reitter)为优势种。Rarefaction曲线显示较大面积的斑块有较多的物种多样性,但群落多样性指数各斑间块差异不显著。利用斑块面积对物种数-个体数进行回归分析表明,地表甲虫的物种多样性受斑块面积的影响,生境破碎化会导致地表甲虫多样性下降。     

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。     

Applying landscape metrics to species distribution model predictions to characterize internal range structure and associated changes

Distributional shifts in species ranges provide critical evidence of ecological responses to climate change. Assessments of climate-driven changes typically focus on broad-scale range shifts (e.g. poleward or upward), with ecological consequences at regional and local scales commonly overlooked. While these changes are informative for species presenting continuous geographic ranges, many species have discontinuous distributions—both natural (e.g. mountain or coastal species) or human-induced (e.g. species inhabiting fragmented landscapes)—where within-range changes can be significant. Here, we use an ecosystem engineer species (Sabellaria alveolata) with a naturally fragmented distribution as a case study to assess climate-driven changes in within-range occupancy across its entire global distribution. To this end, we applied landscape ecology metrics to outputs from species distribution modelling (SDM) in a novel unified framework. SDM predicted a 27.5% overall increase in the area of potentially suitable habitat under RCP 4.5 by 2050, which taken in isolation would have led to the classification of the species as a climate change winner. SDM further revealed that the latitudinal range is predicted to shrink because of decreased habitat suitability in the equatorward part of the range, not compensated by a poleward expansion. The use of landscape ecology metrics provided additional insights by identifying regions that are predicted to become increasingly fragmented in the future, potentially increasing extirpation risk by jeopardising metapopulation dynamics. This increased range fragmentation could have dramatic consequences for ecosystem structure and functioning. Importantly, the proposed framework—which brings together SDM and landscape metrics—can be widely used to study currently overlooked climate-driven changes in species internal range structure, without requiring detailed empirical knowledge of the modelled species. This approach represents an important advancement beyond predictive envelope approaches and could reveal itself as paramount for managers whose spatial scale of action usually ranges from local to regional.