植物群落物种共存机制的研究进展

物种共存是由进化、历史及生态尺度上的过程决定的.现存的理论从不同的尺度探讨了植物群落物种共存的可能机制,本文阐述了其中几种重要的理论.种库理论在进化和历史尺度上解释了植物物种共存的形成原因.在生态尺度上,虽然传统的生态位理论受到质疑,但是更新生态位理论和资源比率/异质性假说越来越受到重视;竞争共存理论认为具有相似竞争能力或能够避免竞争排斥的植物物种可以共存.在非平衡条件下,生物和非生物因素对植物物种共存也有显著影响,它们一方面作用于竞争优势种,使竞争优势向稀有种转移,另一方面可以创造生境时空异质性,为生态位分化提供机会.生态漂变学说认为群落中物种的组成不断变化,物种的共存和分布由随机因素决定.这些植物群落物种共存理论各有所长,互相补充.应用现代科学技术进行研究,结果必将促进人们对植物物种共存问题的深刻理解.     

生态群落物种共存的进化机制

本文概述了目前对生态群落的物种共存研究中存在的若干问题及动、植物群落物种共存机制的研究进展。植物群落的物种共存主要介绍与环境、种子再迁移、生态位分化、竞争平衡理论、种库假设、再生生态位等有关的几种假设、生态学上相似种的共存及“原”群落概念等。动物群落的物种共存机制主要从以下几方面叙述：（1）异质环境中的资源分割,主要指动物斑状滋养的不同利用;（2）避免竞争排斥的行为机制,如边缘效应、聚群效应、扩散行为、相互作用和干扰;（3）特化者和泛化者的共存,包括：竞争是物种向多功能进化的作用力、最佳觅食理论与生态学特化及特化概念的发展。最后指出进一步研究的方向。     

外来物种入侵后的多物种竞争共存的集合种群模型

基于多物种竞争共存模型,提出外来物种与本地物种竞争共存途径的两种假想:外来物种通过插队竞争与本地物种实现共存;外来物种通过等位竞争与本地物种实现共存.并提出根据外来物种在两种竞争共存模式下占据生境斑块比例的稳定值大小来判断外来物种和本地物种的竞争共存途径.根据两种假想,分别建立了外来物种插队竞争共存模型和等位竞争共存模型.通过应用数学软件Mathematica 4.0对两个模型进行了模拟,得出以下结论:在外来物种与本地物种竞争共存状态下,如果外来物种通过插队竞争与本地物种实现共存,当本地物种竞争力差异较大时,外来物种极易对本地稀少物种构成危害.虽然外来物种不会直接造成本地稀少物种的灭绝,但是会使本地稀少物种的生境斑块急剧减少,增加本地稀少物种灭绝的可能性,而当本地物种竞争力差异较小时,外来物种对本地所有物种的影响都较小.如果外来物种通过等位竞争与本地物种实现共存,无论本地物种竞争力差异大小与否,外来物种只是影响到与其生态位相同的本地物种,影响程度取决于外来物种侵入时所占据生境斑块的比例大小.     

群落内物种多样性发生与维持的一个假说

本文根据作者对竞争排除法则的研究而提出了一个新的群落多样性假说。按照作者的观点,占用相同生态位的物种可以稳定共存;这样,群落内物种多样性将受到４个基本因子所控制。它们分别是：（Ⅰ）生态位的数量;（Ⅱ）区域物种库的大小;（Ⅲ）物种迁入速率,以及（Ⅳ）物种灭绝速率。该假说强调区域生物地理过程与局域生态过程共同决定了群落内种多样性的大小及分布模式。     

植物种间的竞争,共存和协同进化

由于与植被的演替、分布、农作物栽培、杂草危害等的密切关系,植物种之间的竞争和共存一直是生态学家感兴趣的问题。究竟是什么原因使得某些植物群落中众多竞争者共存这个问题至今仍没有得到很好的解决。人们把资源生态位分离(resource niche patitioning)、极限相似性(Limiting similarity)和高斯竞争排斥理论(Gause's competitive exclusion theory)看作是解释竞争和共存现象的重要理论依据,提出了关于相互竞争植物种共存机制的种种解释,本文将这些解释归并为两大类,一类为与进     

物种对资源竞争的动力机制及数值模拟

建立了集合种群物种在两个斑块中对资源竞争的数学模型,并进行了数值模拟实验,结果表明：（1）通过R^＊来预测竞争物种的结局,存在几种可能性：一是具有低R^＊值的物种竞争取代高R^＊值的物种;二是具有不同R^＊值的物种,甚至是具有相同R^＊值的物种也存在共存的可能性;三是具有高R^＊值的物种也可以竞争排斥低R^＊值的物种,结论存在不确定性。（2）竞争物种的随机迁移形成了源一汇结构,对物种竞争共存具有促进作用,但弱的资源利用者（较高的R^＊）的迁移率不宜过高。（3）在种群统计率相同的条件下,资源增长率差异越大,越不利于消费者物种的共存;若种群统计率不相同,在资源增长率相同的情况下,物种共存又是不可能的,在自然界中,物种共存需要资源增长率的差异。（4）不同类型的资源增长对竞争物种的稳定性的影响是不同的。     

群落中克隆植物的重要性

综述了群落水平上克隆植物的重要性,克隆植物的生态习性,克隆植物的竞争关系等方面的研究进展,并试图在克隆植物竞争关系的背景下,结合其生境状况,探讨植物克隆性与植物物种多样性的关系。克隆植物的等级系统（基株—分株系统—分株）使其具有克隆性所赋予的多样的生活史、资源利用以及空间占据方式。列举了克隆植物的特性及其在群落中的作用。这些例子表明,克隆性强烈地影响和制约着植物群落的空间格局与竞争关系。然而克隆性也能通过权衡活动性与局部持久性来缓解对物种共存的抑制。克隆植物具有在时空尺度上分株间相互调节的机制,直接体现在群落中小尺度（个体与个体间）与大尺度（种群与种群间）间的相互作用上。丰富了传统的竞争和生态位划分理论,为群落中物种共存提供了合理解释。因此克隆植物在群落中的出现拓宽了群落系统潜在机制的范围。     

三种荒漠晰蜴空间和营养生态位研究

同一荒漠晰蜴群落中,荒漠沙晰和虫纹麻晰,密点麻晰占不有同有空间生态位,其间几乎不存在竞争。两个近缘种虽然占有相同空间生态位,但个体大的密点麻晰食物种类特化,个体小的虫纹麻晰偏重于利用较小的食物资源,占有相同空间生态位的近缘种,营养生态位向不同方向特化,利用不同的食物资源,从而在竞争中共存,保持群落结构的稳定性。     

两种果蝇成虫与幼虫期的竞争及其对二者共存的影响

昆虫均为完全或不完全变态发育,其幼虫和成虫阶段往往有着不同的资源需求。研究昆虫在幼虫和成虫阶段的生态位和适合度,有助于提升我们对昆虫物种共存和群落构建的认识。黑腹果蝇(Drosophilamelanogaster)和伊米果蝇(D.immigrans)是全球广布的两种果蝇,它们常常发生在相同的季节,且均在腐烂的水果上产卵,幼虫寄生在其中完成生长发育。本研究通过转瓶实验评估了这两种果蝇在连续竞争过程中的内禀增长率和种内与种间竞争系数,并进一步检验了它们的成虫对产卵场所,以及幼虫对食物的竞争强度,据此计算了两个物种在成虫和幼虫阶段的生态位分化与适合度差异,在当代物种共存理论的框架下分析了影响两种果蝇共存的关键因素。结果表明,连续饲养过程中,黑腹果蝇表现出更高的适合度,大概率会竞争排斥掉伊米果蝇。具体而言,两种果蝇在幼虫和成虫期均有极大的生态位重叠,虽然伊米果蝇成虫对产卵场所有着更高的利用率,黑腹果蝇的幼虫在生长发育阶段对饲料有着更高的利用率,但两种果蝇在成虫、幼虫阶段竞争的结果更多地取决于谁先占据资源。本研究表明昆虫在不同发育阶段对资源利用率的变化会在一定程度上影响它们共存的可能性。     

塔里木荒漠绿洲过渡带主要种群生态位与空间格局分析

于新疆塔里木盆地荒漠绿洲过渡带设置3条样带(长900 m×宽50 m)进行植物群落调查,运用生态位测度指标和点格局法对种群空间格局、空间关联性及生态位特征进行研究。结果显示,胡杨(Populus euphratica Oliv.)、多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)和甘草(Glycyrrhiza inflate Bat.)具有较大的重要值和生态位宽度,对其它生态位较窄的物种具有资源竞争和扩张优势,生态适应能力强,对群落结构和环境变化起决定性作用;生态过渡带植物的种间生态位重叠普遍较高,尤其是草本植物间更明显,此分配格局反映出荒漠植物长期适应旱化生境而发生趋同适应,生态位分化程度低,种间资源竞争激烈;优势种群空间格局呈明显的空间变异性,0~25 m尺度内多枝柽柳和甘草分别呈随机分布和聚集分布,胡杨种群在≤5 m尺度内呈聚集分布,并随尺度增大转为随机分布;胡杨与多枝柽柳、胡杨与甘草、多枝柽柳与甘草分别在4 m、≤16 m和≤25 m尺度内呈显著空间负关联,种间相互排斥。表明在匮乏环境资源条件下植物趋同适应与资源竞争是驱动荒漠植物群落演替和限制物种共存的主要原因。     

植物凝集素在植物体内的生理作用

现有研究表明,植物种子中的凝集素是植物体内的储存蛋白;扁豆和稻胚凝集素对胚胎的分裂和分化有促进作用;在豆科植物和根瘤菌之间的共生作用中,凝集素起着高度专一的识别作用;麦胚凝集素在种胚萌发时,起着抗真菌的作用;体外实验也证明凝集素对危害玉米的主要害虫的发育有阻碍作用;还发现植物凝集素具有酶的活性和酶抑制剂的作用,从而调节植物体的生理活动。     

植物受精工程

植物受精工程是正在发展之中的高技术领域。近年来,雌雄配子的人工分离取得了较大进展,两者的体外模拟受精在玉米中已首次成功。本文对该领域的理论体系形成和实验系统创建作了评述,对目前存在的问题和今后的发展趋势进行了讨论。