遭受攻击的生态系统应急恢复机理分析与研究

土地利用、气候变化、氮沉积和大气浓度CO_2等导致生境丧失以及外来物种入侵都可以看成是对生态系统的各种攻击,在外界干扰下研究生态系统应急恢复策略对保护生态系统具有重要的现实意义.本文首先建立生态系统的网络模型,将生态系统遭受攻击时的响应问题归结为生态网络模型发生级联失效过程中的网络抗毁性和崩溃问题.其次,利用物种负载、容量、最大承载量和恢复概率等指标研究在应急恢复条件下大规模网络级联失效,以及这些指标与网络抗毁性和网络崩溃速度之间的关联.最后,针对特定的阔叶混交林生态系统,通过数值仿真给出了该生态系统发生级联失效的系统稳定性阈值r_h和β_h均为0.35,当rr_h或ββ_h时,关键物种的灭绝不会引起大规模网络级联失效而崩溃,当rr_h或ββ_h,关键物种的灭绝更容易导致网络瘫痪.研究结论为生态系统保护和防范与控制提供科学依据.     

桥山栎林群落结构特征与物种多样性相关关系分析

为了解森林群落结构特征与物种多样性之间的相关关系,以黄土高原桥山林区典型麻栎纯林、麻栎阔叶混交林和麻栎油松混交林为研究对象,调查分析了群落结构特征,计算物种重要值及物种多样性,并进行了冗余分析,结果表明:(1)麻栎油松混交林主要以乔木层胸径、树高、枝下高等最高;麻栎阔叶混交林以灌木层盖度、地径、冠幅、高度等最高;麻栎纯林以草本地径、草本盖度及草本冠幅最高。(2) 3种类型林分乔木层重要值最高的均为麻栎(Quercus acutissima),灌木层为狼牙刺(Sophora viciifolia)、南蛇藤(Celastrus orbiculatus)、胡枝子(Lespedeza bicolor),草本层为苔草(Carex tristachya)。(3)麻栎油松混交林乔、灌层物种多样性较高,麻栎阔叶混交林以草本层物种多样性最高。(4)不同类型麻栎林群落结构特征与物种多样性关系有差异。松栎混交林中,对物种多样性影响最大的为乔木胸径、新稍长及灌木高度;麻栎阔叶混交林对物种多样性影响最大的为灌木层高度及冠幅;麻栎纯林中,对物种多样性影响最大的为乔木胸径。(5)麻栎油松混交林、麻栎阔叶混交林的胸径、树高、物种多样较麻栎纯林高,具有较高木材生产能力和生态防护功能,是未来森林经营培育的方向。     

长白山针阔混交林不同演替阶段的昆虫多样性

昆虫多样性变化对生态系统健康有重要的指示作用, 为研究昆虫群落变化与生境演替之间的关系, 本研究采用网捕、灯诱和诱捕法系统调查了长白山针阔混交林不同演替阶段（次生白桦林、次生针阔混交林、原始阔叶红松林）昆虫群落的组成和多样性, 分析了昆虫在森林演替过程中的规律及与植被群落之间的关系。系统调查共采集昆虫标本8 183头, 隶属于14个目699种, 其中鳞翅目和鞘翅目是主要优势类群。次生针阔混交林昆虫的个体数量最多, 原始阔叶红松林中物种数最多。不同演替阶段昆虫群落的物种数和个体数差异不显著, 但次生针阔混交林、原始阔叶红松林的Fisher’s α指数显著高于次生白桦林。目水平上的昆虫多样性未表现出显著性差异. 昆虫多样性在森林演替过程中和草本植物多样性的变化趋势相同;由于食性和生境选择的不同, 森林演替过程中鳞翅目昆虫多样性逐渐升高, 而鞘翅目多样性逐渐降低。     

种间互作网络的结构、生态系统功能及稳定性机制研究

生态群落中不同物种间发生多样化的相互作用, 形成了复杂的种间互作网络。复杂生态网络的结构如何影响群落的生态系统功能及稳定性是群落生态学的核心问题之一。种间互作直接影响到物质和能量在生态系统不同组分之间的流动和循环以及群落构建过程, 使得网络结构与生态系统功能和群落稳定性密切相关。在群落及生态系统水平上开展种间互作网络研究将为群落的构建机制、生物多样性维持、生态系统稳定性、物种协同进化和性状分化等领域提供新的视野。当前生物多样性及生态系统功能受到全球变化的极大影响, 研究种间互作网络的拓扑结构、构建机制、稳定性和生态功能也可为生物多样性的保护和管理提供依据。该文从网络结构、构建机制、网络结构和稳定性关系、种间互作对生态系统功能的影响等4个方面综述当前种间网络研究进展, 并提出在今后的研究中利用机器学习和多层网络等来探究环境变化对种间互作网络结构和功能的影响, 并实现理论和实证研究的有效整合。     

低丘人工林林下植被物种多样性初步研究

选取江西省泰和县狗丝茅岭低丘荒山人工造林l0a的人工生态系统中8种人工林主要类型和1个对照区,通过比较这些类型林下植被的物种多样性(物种丰富度和Shannon-Wiener指数)和相关的环境因子,揭示林下植被物种多样性的差异及其与环境因子之间的关系。结果显示：人工林类型(造林树种)、林分组成(纯林或混交林)和林分密度对物种多样性的影响较为明显,其中林分密度的影响最为显著：各人工林类型林下植被的Shannon—Wiener指数与物种丰富度具有大体相似的规律,即在相近造林密度下,不同造林树种其林下植被物种多样性以针叶纯林稍占优势,针阔混交林次之,而阔叶纯林相对较低：针叶林林下植被物种多样性虽然最高,但针叶林土壤的持水力相对较差,有机质含量也较低,而阔叶纯林相对较好,针阔混交林则最佳。     

4种不同演替阶段森林群落物种组成和多样性的比较研究

通过空间变化代替时间差异和样方法等手段,对浙江省马尾松林针叶（针叶林）、马尾松针阔叶混交林、中龄常绿阔叶林和近熟常绿阔叶林4种不同演替阶段森林群落的物种组成和多样性、群落间相似性进行了研究。结果表明,23个样地共记录维管植物53科105属170种。随着演替的进行,群落物种数、各层次的Shannon-Wiener多样性指数基本上呈现先下降后上升的趋势,并以针阔叶混交林最低,估计跟先锋物种的消失和后期物种的出现这一更替有关。随着演替的进行,各群落间的Jaccard相似性系数逐渐降低,其中针阔叶混交林和中龄常绿阔叶林之间的相似性系数最高,马尾松与近熟常绿阔叶林之间的相似性系数最低。群落主成分分析也得出相似的结果。群落之间的差异主要体现在物种组成尤其是乔木层的组成上;针阔叶混交林是物种丰富度和物种多样性较低的一个群落,但它与其它群落间的相似性较高,并已储存了常绿阔叶林中的大部分物种,对演替起着承前启后的作用。     

物种多样性与生态系统功能的关系研究进展

物种的空前丧失促使人们越来越多地开始研究物种多样性与生态系统功能的关系,并探讨其潜在的作用机制.本文根据最新研究进展,归纳了微宇宙实验、"生态箱"实验、Cedar Creek草地多样性实验和欧洲草地实验等代表性实验中关于物种多样性与生产力、稳定性、抗入侵性等生态系统功能的焦点问题,介绍了去除实验在多样性与生态系统功能研究中的应用.在此基础上,提出未来研究所面临的挑战,并对研究趋势进行了展望.主要挑战和趋势有:将小尺度上开展的实验研究扩展到较大的时空尺度上;综合考虑生物因素和非生物因素对多样性变化、生态系统功能的交互作用;营养级之间的相互作用、物种共存机制对物种多样性与生态系统功能关系的影响.     

文峪河上游河岸林群落类型及其生态适应性

以文峪河上游河岸林为研究对象,采用TWINSPAN法对研究地区河岸林进行群落分类,对各群落类型特征进行分析.在提出河岸林群落生态功能适应性指标的基础上,对研究地区河岸林群落进行生态功能适应性分组.通过研究,文峪河上游河岸林可划分为阔叶混交林、华北落叶松阔叶混交林、云杉落叶松混交林、云杉阔叶混交林、阔针混交林、油松阔叶混交林、青杨林、沙棘灌丛和柳树灌丛等9个群落类型,但群落类型之间的分异性总体表现不高,且表现出突出的多样性特征;群落乔木层和灌木层的物种组成复杂,草本层多为一些耐干扰种和耐水湿种,总体上越远离河岸,高地群落中的物种比例越高,表现出高地森林与河流之间生态过渡带的典型特点和河岸带生态环境的高度异质性;根据本文构建的群落的生态功能适应性指标,研究地区9个河岸林群落类型可以划分为强入侵性功能组、中等入侵性功能组、弱入侵性功能组和高逃避性功能组等4个生态适应性功能组,不同生态适应性功能组的群落中,乔木层和灌木层的主要物种具有明显不同的生态对策,而草本层物种的差异不明显.     

作物多样性对害虫及其天敌多样性的级联效应

植物物种丰富度对植食性、寄生性和捕食性节肢动物多样性的影响是群落生态学的一个重要研究内容.探讨了作物物种丰富度对害虫及其天敌多样性的影响.通过连续4年5个作物物种丰富度水平的野外实验,发现作物物种丰富度显著性影响害虫物种丰富度,但对天敌物种丰富度的影响甚微.然而,害虫物种丰富度却显著影响天敌物种丰富度.这些发现表明,相邻营养层之间的级联效应较强,而不相邻营养层之间的作用关系被中间营养层所弱化.此外,本研究还发现,混栽田中节肢动物群落稳定性高于单一种植田中节肢动物群落稳定性.本研究结果突出了不同营养层之间复杂的作用关系以及作物多样性在农业生态系统食物网中的关键性角色.     

基于功能性状的中亚热带岩溶常绿落叶阔叶混交林物种多样性维持研究

理解植物功能性状和功能实体在森林群落的分布,有助于探讨物种丧失对森林生态系统功能、冗余和恢复力的影响。为了解脆弱的岩溶石山森林在应对生物多样性丧失的生态系统反馈,对桂林岩溶石山两块1hm²的常绿落叶阔叶混交林的木本植物数据进行了分析。包括基于功能性状计算功能多样性、构建功能实体计算功能冗余以及采用Pearson相关分析和Mantel检验评估物种多样性指标在生态系统的维持机制。结果显示:(1)青冈+大叶榉树群落的功能多样性指标均低于鱼骨木+青冈+圆叶乌桕群落,且两个群落间功能均匀度不相关(P ＞ 0.05),功能丰富度、功能离散度和Rao''s二次熵呈现极显著相关性(P ＜ 0.001),功能分散度呈现显著相关性(P ＜ 0.05)。(2)两个群落的物种丰富度与功能冗余指标表现出相似的线性关系,即物种丰富度与功能实体等级、功能冗余、功能超冗余呈正相关,与功能脆弱性呈负相关关系。(3)不同植物功能性状间、不同功能多样性指标间和不同功能冗余指标间的相关性较强,功能多样性指标和功能冗余指标间无显著相关性,但功能性状与功能多样性指标、功能性状与功能冗余指标均存在不同程度的相关性。而在功能实体与物种多样性指标的相关性方面,呈现出同物种丰富度与物种多样性指标相似的显著度。另外,物种多度与物种丰富度、功能分散度、功能离散度、Rao''s二次熵及功能脆弱性均显著相关。总之,在岩溶石山常绿落叶阔叶混交林中,高功能多样性的群落存在高功能冗余的现象,但功能多样性和功能冗余是相互独立的因素;物种丰富度高的群落所提供的保险效应无法抵消其生态系统的脆弱性。因此,不能仅通过保护物种丰富度来维持生态系统的特有功能,还应充分考虑多度对生态系统功能的贡献,以更有效地实现对岩溶石山森林生态系统的保护。     

种、种的多样性及退化生态系统功能的恢复和维持研究

物种多样性是生态系统的重要特征并维持系统的功能支行,生物种和不同种类构成的群落为人类提供诸如营养物质循环、生物生产力、营养功能等形式的重要生态服务,特种多样性与生态系统抵御逆境和干扰的能力紧密相关,多样性的提高会增加系统的稳定性,与单个种和种类的数量相比,功能群和功能多样性对生态系统功能的影响效应要大得多,且易于被用来测度稳定性和预测群落变化,本文提出并探讨了种对生态系统功能作用的几种形式,理解物种多样性与生态系统的功能关系能指导退化生态系统恢复和维持其功能的实践活动,尤其为恢复的初始阶段进行群落的“种类组装”提供生态理论基础。     

鼎湖山植物物种多样性动态

鼎湖山自然保护区于1982年分别在针叶林、针阔叶混交林和常绿阔叶林内建立了3个永久样地。样地建立前,针叶林常受到人类的干扰,其它2种一直受到较好的保护。本文植物物种动态的研究和分析基于对3个样地在1982年和1994年的两次调查。结果表明,物种多样性的顺序是阔叶林＞混交林＞针叶林。就乔木（DBH>2.5cm）而言,3个样地的物种多样性和均匀度指数从1982年至1994年都已增长。除阔叶林外,两次调查的结果差别很大,这是因为在保护之下它们正产生进展演替。至于林下层植物则正好相反,除阔叶林外,针阔叶混交林和常绿阔叶林的多样性及均匀度指数均下降。物种的丰富度和个体数的变化同多样性指数变化一致。物种的组成变化符合演替规律,随着针叶林发展成为混交林,混交林发展成为阔叶林,其林冠变得较为密集,因而有更多的耐阴植物侵入,而一些喜光（不耐阴的）种消失。研究结果表明,人类的干扰将降低植物的物种多样性,而保护将使物种多样性得到恢复和提高。     

缙云山风灾迹地人工混交林生态恢复过程中物种多样性研究

根据对重庆缙云山风灾迹地人工混交林生态恢复的连续调查资料,采用Simpson指数（D）,Shannon-Wiener指数（H′）和Pielou均匀度指数（J）进行α多样性测度,采用Sorenson指数,Bray-Curtis指数和Morisita-Horn指数进行β多样性测度。结果表明：木本植物α多样性在时间尺度上的变化随人工混交林演替的进行而增大,草本植物的α多样性则减少;β多样性指数在不同的时间尺度上差异明显,说明风灾迹地人工混交林生态恢复过程中物种的周转速率相对较快,一些人工种植的针叶树种被常绿阔叶树种代替,这一特点反映了风灾迹地人工混交林向地带性植被常绿阔叶林的方向发展的趋势。     

空间结构对捕食关系影响研究进展

随着人类对环境影响的加剧(如空间破碎化),生态系统的空间结构发生了剧烈变化,极大地改变了生态系统的结构和功能.空间结构对生态系统的影响与捕食关系的改变密切相关,探讨两者之间的联系对于了解破碎生境生态变化的机制至关重要.基于此,本文就典型空间结构对捕食关系的影响进行了论述,包括空间大小、形状、方向、布局和连通性等.资料表明,空间变小、连通性降低、空间及集合群落过度破碎化、空间方向和形状变化等导致捕食成功率过度增长,都不利于猎物-捕食者系统的稳定和持续.关于简单空间构型耦合形成的复杂空间结构对捕食关系,尤其是对多物种共存的复杂捕食关系的影响有待在今后的研究中进一步加强.     

黑石顶针阔叶混交林演替过程中群落结构动态

分析了黑石顶针阔叶混交林在１０年演变过程中的群落结构变化。结果表明,群落垂直分层日益明显;群落水平结构指标,盖度、密度、胸高断面积均有较大幅度增加;群落物种组成结构总体上变幅不大,但针叶树马尾松、杉木的优势地位明显衰弱,阔叶树木荷、腺叶山矾、鸭脚木等种的优势地位显著增强,整个群落由针叶阔叶混交林朝着阔叶针叶混交林演变;群落乔木层物种多样性、均匀度在增加,生态优势度在降低,群落向着复杂化、多层化方向     

不同类型人工阔叶红松林高等植物物种多样性

采用Shahnon—Wiener多样性指数、均匀度指数和优势度指数等指标研究了辽宁东部山区人工营造20年生5种阔叶树水曲柳、刺愀、紫椴、色赤汤、白桦与红松形成的混交林及人工红松纯林内各层次高等植物物种多佯性,并对该6种林分的垂直结构进行比较。结果表明,人工阔叶红松混交林内植物种类丰富,数量较多;红松纯林内的植物种数仅为人工阔叶红松混交林的42％～52％,植物总数量只有混交林的11％～37％。人工阔叶红松林各层次高等植物物种多样性均好于人工红松纯林,但与原始阔叶红松林相比。人工阔叶红松林的物种多样性还较低。在林分垂直结构方面,人工阔叶红松混交林的成层现象明显,层次结构复杂,垂直多样性丰富;红松纯林只有1个主林冠层,灌木层、草本层较矮,林分垂直结构单一。     

生产力、可靠度与物种多样性:微宇宙实验研究

近年来,生物多样性与生态系统功能的关系成为生态领域内一个重大科学问题。有一些实验研究表明,物种多样性的降低会使生态系统的生产力、稳定性等功能受损,然而对这些实验结果的解释却产生了激烈的争论,因为有两种机制-“生态位互补”和“抽样效应”都可能会产生这种结果。本项研究通过微宇宙实验探讨了物种多样性与生态系统生产力及其可靠度的关系。在10种单细胞藻类中随机抽取物种,构建具有不同物种丰富度的水生群落,并使同一物种丰富度水平的群落之间没有物种交叉,然后检测物种丰富度对群落生产力及其可靠度的作用,群落生产力以藻类干重表示,自实验开始后第4周起,每周测定1次,共测5次。结果显示：物种丰富度对群落生产力有正效应,并且这种正效应随时间推移而增强;许多混合群落的生产力超过了该群落内所有物种的单产,即发生了超产现象,在实验初期某些特定物种对一些混合群落生产力有主要贡献,而在实验后期却没有任何多物种群落的生产力受个别物种存在与否的影响,群落生产力的可靠度与物种丰富度之间不存在显著相关。从以上结果可以得知：物种多样性对群落生产力有着逐渐增强的正效应;物种多样性对生产力的正效应是生态位互补和抽样效应共同作用的结果,但随时间推移,抽取效应逐渐减弱,本顶研究支持了关于生态位互补与抽样效应在多样性正效应中共同起作用的认识,并说明了这两种机制的相对重要性随时间推移而发生改变。     

神农架生物圈保护区植物多样性及其保护现状的研究

对神农架生物圈保持区森林生态系统多样性、植物物种多样性、植物遗传多样性及其保护现状作了较斩研究,结果如下：１．神农架生物圈保护区海拔差异大,生态环境相当复杂,植被垂直分布差异明显。根据植被现状,其自然植被可划分为３个植被带,海拔４２０－１８００ｍ为常绿、落叶阔叶混交林带;海拔１８００－２６００ｍ为温性针叶和落叶阔叶林带;海拔２６００－３１０５．４ｍ为寒性常绿针叶林带。     

浙江西天目山主要森林类型的苔藓多样性比较

苔藓是森林的重要组分, 是森林保护区的重要保护对象, 在物种资源和生态系统功能维护中有重要作用。该研究以浙江西天目山国家自然保护区内7种主要森林类型(落叶矮林、落叶阔叶林、常绿-落叶阔叶混交林、常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林和竹林)内的苔藓植物为对象, 调查了32个10 m × 10 m的样地, 记录地面生苔藓植物盖度和树附生苔藓植物多度, 采用重要值、相似性系数、多样性指数分析了森林类型间的苔藓植物多样性差异。共采集969份标本, 隶属41科84属142种, 其中苔类植物13科18属33种, 藓类植物28科66属109种, 优势科为灰藓科、青藓科和羽藓科。2种混交林(常绿-落叶阔叶混交林和针阔混交林)的物种丰富度和多样性指数均高于其余5种森林, 其中物种丰富度以针阔混交林最高, 苔藓植物多样性则以常绿-落叶阔叶混交林最高, 竹林两者均为最低。海拔等环境因子较为接近的植被类型的苔藓植物多样性相似性较高, 常绿阔叶林与针叶林相似性最高, 而落叶矮林和竹林相似性最小。     

鼎湖山季风常绿阔叶林及针阔叶混交林节肢动物群落多样性调查

20 0 1年 5月和 10月在自然保护区鼎湖山季风常绿阔叶林和针阔叶混交林的灌木层和草本 -苗木层对节肢动物多样性进行了调查。结果表明 ,5月份的灌木层 ,季风常绿阔叶林的节肢动物物种数和个体数 >针阔叶混交林 ,相反 ,在草本 -苗木层 ,针阔叶混交林的物种数和个体数 >季风常绿阔叶林。 10月份 ,针阔叶混交林节肢动物物种数和个体数与季风常绿阔叶林间无明显差异。两林分中 ,天敌占总物种数的 2 7.5 0 %～ 87.5 0 % ,蜘蛛类群占总物种数的 18.18%～ 6 6 .6 7%、占天敌物种数的 5 3.33%～ 90 .91%。除 5月份的草本 -苗木层外 ,节肢动物的丰富度指数、多样性指数均是季风常绿阔叶林 >针阔叶混交林 ,优势集中性指数则是针阔叶混交林 >季风常绿阔叶林。