内蒙古羊草群落、功能群、物种变化及其与气候的关系

基于1981-1994年内蒙古羊草草原的群落学调查数据和同期气象资料,分析了羊草草原群落、功能群与主要物种变化及其生物量与气候的关系.结果表明,1981-1994年5月羊草群落多样性指数、优势度指数、丰富度指数、群落高度、群落生物量的年际变异显著高于其他月,其中羊草群落生物量的变异性自5-9月依次降低,生物量和多样性不存在显著相关性.羊草群落、功能群、物种的年际变异依次增大;不同功能群中一二年生草本和中生植物的年际波动最大,不同物种间的均衡效应降低了群落的变异性.羊草群落生物量具有气候累积效应,主要受上年10月至当年12月的均温、4-8月降水、上年10月至当年8月累积降水的影响,表明羊草群落生物量变化由不同时段的水热因子协同作用决定.     

火烧对羊草草原植物群落组成的影响

在羊草草原正常能着火季节内,通过人为点烧的方法,对比研究了不同时间火烧对植物群落组成的影响．结果表明,羊草－杂类草草原早春火烧后,群落密度、种类丰富度和多样性提高,均匀性降低;羊草典型草原秋季火烧后,群落密度、多样性和均匀性降低,种类丰富度提高．连续２次火烧除羊草和几种１—２年生植物密度增加外,其它各种群密度降低,群落多样性也降低,一些种类退出群落．     

内蒙古典型草原建群种羊草基因型多样性抑制群落物种多样性的生态功能

植物群落的物种多样性以及群落建群种的基因型多样性对群落生态功能是否存在交互影响已成为群落生态学研究的热点内容。以内蒙古典型草原群落内常见物种为研究对象,研究了群落物种多样性与建群种羊草(Leymus chinensis)基因型多样性及其交互作用对群落生物量生态功能特性的影响。结果表明:(1)羊草基因型多样性、物种多样性及其交互作用对群落地上、地下和总生物量无显著影响(P0.05);(2)羊草基因型多样性、物种多样性及其交互作用对多样性效应(净多样性效应、互补效应和选择效应)有显著影响(P0.05)。羊草基因型多样性抑制多样性净效应的发挥,且主要抑制互补效应;而物种多样性则促进多样性净效应的发挥,主要表现为选择效应对地上生物量的正效应;(3)互补效应对群落生物量多样性净效应起主要贡献。实验所得结果不仅为探讨多样性效应在物种水平以及群落水平上对群落生物量的影响因素提供了重要启示,而且为内蒙古草原种质资源的保护及合理利用,乃至生态系统的恢复和重建提供理论指导。     

水分梯度上放牧对内蒙古主要草原群落功能群多样性与生产力关系的影响

应用样线法对放牧对内蒙古草原沿水分梯度分布的主要植物群落:小针茅(Stipaklemenzii)群落、大针茅(Stipagrandis)群落、羊草(Leymuschinensis)群落和羊草杂类草群落多样性、生产力以及两者关系的影响进行了研究,结果表明,除羊草杂类草群落外,物种多样性、生活型多样性和水分生态类型多样性随放牧强度的加大而降低,但适度放牧增加了羊草杂类草群落的上述多样性指标。群落地上现存量一般随放牧强度的增大而下降,但小针茅群落反之,主要与1年生植物猪毛菜(Salsolacollina)的生物量迅速增加有关。除羊草群落外,其他群落0～10cm地下生物量随放牧强度的变化不显著;放牧显著降低羊草群落和羊草杂类草群落0～30cm地下生物量。多样性和生产力间的关系在群落水平上的趋势是不同的,但放牧影响下内蒙古草原4种群落多样性与生产力总体而言呈线性增加关系;同时两者之间的关系还和采用哪种多样性指标和生产力指标有关,用水分生态类型多样性比物种多样性更能反映与地上地下总生产力间的关系,得到放牧影响下内蒙古草原植物群落地上地下总生物量与水分生态类型多样性的回归方程。     

典型草原建群种羊草对氮磷添加的生理生态响应

由于人类活动和气候变化的共同作用, 大气氮(N)沉降日益加剧, 使得陆地生态系统中的可利用性N显著增加, 生态系统更易受其他元素如磷(P)的限制。然而, 目前关于N、P养分添加对草原生态系统不同组织水平的影响研究较少, 相关机制尚不清楚。该文以内蒙古典型羊草(Leymus chinensis)草原为研究对象, 通过连续两年(2011-2012年)的N和P养分添加实验, 研究建群种羊草的生理生态性状、种群生物量和群落初级生产力对N、P添加的响应及其适应机制。结果表明: 羊草草原不同组织水平对N、P添加的响应不同。群落水平上, 地上净初级生产力在不同降水年份均受N和P元素的共同限制, N、P共同添加显著提高了地上净初级生产力; 物种水平上, N、P添加对羊草种群生物量和密度, 以及相对生物量均没有显著影响, 表明羊草能够维持种群的相对稳定; 个体水平上, 在正常降水年份(2011年), 羊草生长主要受N素限制, 而在湿润年份(2012年), 降水增加使得羊草生长没有受到明显的养分限制。羊草通过增加比叶面积、叶片大小和叶片N含量, 提高整体光合能力, 以促进个体生长。总之, 内蒙古典型草原群落净初级生产力受N、P元素共同限制, 作为建群种的羊草, 其对N、P添加的响应因组织水平而异, 也受年际间降水变化的影响。     

羊草基因型数目对地下动物及微生物群落的影响

群落建群种的基因型多样性是否具有与物种多样性类似的生态功能已经成为种群生态学非常关注的问题,研究结果能够为种群或群落的保护和恢复提供理论指导。基于已构建并施加不同强度干扰(无刈割、留茬10 cm和留茬5 cm)的不同基因型组合(1-、3-、6-基因型)的羊草种群,本研究采集其地下部土壤研究羊草基因型数目及干扰对地下动物群落和微生物群落的影响。结果表明:(1)羊草基因型数目和干扰强度的交互作用对土壤动物的种类、数量的影响显著(P0.05)。(2)在留茬10 cm处理组中,土壤动物的数量与羊草种群基因型数目呈显著的正相关关系(P0.05),符合"资源化假说"。(3)在无刈割处理组中,羊草的基因型数目对根际土壤中微生物群落的组成和结构具有显著的影响(P0.05)。     

太行山中段植物群落优势种生态位研究

运用TWINSPAN把样方分为8个群落类型,用Levins、Shannon-wiener生态位宽度公式和Petraitis生态位特定重叠指数公式测定群落中主要种群生态位宽度和生态位重叠,并分析各种群生态位的生态学意义。在总群落中,披针苔草和草地早熟禾的生态位宽度最大,说明它们对群落环境的适应能力最强,对资源的利用能力也最强;在不同的群落里（群落Ⅰ到群落Ⅷ）,相同种群生态位宽度有极大差别,草地早熟禾在群落Ⅱ中,B1为 2.753,B2为 15.561,在群落Ⅷ中,B1为0,B2为1;总群落中,各种群的生态位宽度明显大于其在其他群落里的生态位宽度。两个种群的生态位重叠值越大,说明它们占据越相似的资源空间,珠芽蓼和火绒草的生态位重叠值高达0.892（群落Ⅰ中）,说明它们利用资源的相似性程度很高;在总群落中,各种群之间生态位重叠值都很低。     

内蒙古锡林河流域典型草原狭翅雏蝗种群动态与气象关系的研究

狭翅雏蝗是我国西北草原的重要害虫之一。在内蒙古锡林河流域典型草原,其种群发生与气象因素有着密切关系。一般冬暖和6月干旱有利于其种群发生;7—8月多雨及7月平均最低温度较高有利于提高种群存活率。 在强度放牧条件下,在锡林河流域,狭翅雏蝗主要发生地冷蒿群落和羊草群落,由于小地形和下垫面性质不同,具有不同的小气候条件。1984年的小气候观测表明:在6月,冷蒿群落土壤含水率低于羊草群落,相应的前者狭翅雏蝗种群密度高于后者;在7—8月,冷蒿群落的温度、相对湿度以及温度和相对湿度的日变幅均低于羊草群落,冷蒿群落对小气候的调节能力较羊草群落强,冷蒿群落狭翅雏蝗蝻的存活率高于羊草群落。     

锡林河流域羊草草原植物种群和功能群的长期变异性及其对群落稳定性的影响

 分析了内蒙古锡林河流域羊草(Leymus chinensis)草原群落植物种群、功能群和群落生物量的长期变异性,以及植物功能群间的补偿作用对群落稳定性的影响,结果表明：从种群水平到功能群和群落水平,地上生物量的年度间变异性逐渐降低,而稳定性则逐渐增加。植物功能群组成对群落稳定性具有更强烈的影响,在植物生活型功能群组成中多年生根茎禾草与多年生丛生禾草和多年生杂类草功能群,在生物量的年度变化上具有补偿作用,在生态类群组成中,旱生植物与中旱生植物也具有补偿作用。植物种群多度的长期变异性可能依赖于物种对环境波动的敏感性和种间相互作用对环境波动的放大效应,生物多样性使物种对环境波动响应的多样性增加,并通过不同响应类型(功能群)间的补偿作用使群落稳定性增加。     

气候变暖对内蒙古羊草草原建群种的影响

通过对锡林郭勒盟锡林河流域羊草草原地区1981～1994年14年的温度观测和植被调查数据的逐年滑动平均处理,分析该地区气候和植被随时间的动态变化特征.结果表明,内蒙古羊草草原地区的气温在研究期内具有高低温变化不对称的特点,表现为全年最低温升高明显,最高温和平均温升高不明显.羊草草原的建群种羊草和大针茅对气温变化有不同的响应,最优建群种羊草的重要值和地上初级生产力随着最低温的升高有明显的下降趋势,次优建群种大针茅的重要值和地上初级生产力由于种间互补作用而略有升高.可以认为,如果这种趋势继续下去,大针茅有可能代替羊草,成为群落的最优建群种,使得群落的结构和功能发生改变.在研究与模拟羊草草原对温度变化的响应时,研究不同温度因子和年温度不同时段的变化特征,以及不同物种之间的竞争关系,有助于认识单个种群和整个生态系统对全球变化响应的机理.     

炼山飞播造林后华山松林主要种群资源利用研究

巫溪县红池坝地区于1972年采用炼山造林的生态恢复措施对退化森林植被进行了恢复与重建,现已形成了多种类型的华山松(Pinusarmandii)针阔混交林群落.采用Petraitis生态位普遍重叠和特定重叠指数,研究了巫溪县红池坝地区华山松群落中10个主要乔木种群的资源利用状况.结果表明,华山松与大多数乡土树种都具有较大的生态位宽度,种间普遍重叠值为0.728,表明种群能够充分、有效地占有和利用生境资源.华山松对乡土树种的种间特定重叠值很小,而乡土树种对华山松的特定重叠值大,华山松对资源利用和竞争能力不及乡土树种,在竞争中处于劣势.乡土阔叶树种间特定重叠值普遍很小,在资源利用上生态位分化有明显优势,因此,乡土树种的生态位特征应作为植被生态恢复与重建实施过程中的有益参照.另外,本文还对Petraitis的重叠测度指数的可用性和优缺点进行了初步探讨.     

Competition theory,evolution, and the concept of an ecological niche

This article examines some of the main tenets of competition theory in light of the theory of evolution and the concept of an ecological niche. The principle of competitive exclusion and the related assumption that communities exist at competitive equilibrium - fundamental parts of many competition theories and models - may be violated if non-equilibrium conditions exist in natural communities or are incorporated into competition models. Furthermore, these two basic tenets of competition theory are not compatible with the theory of evolution. Variation in ecologically significant environmental factors and non-equilibrium in population numbers should occur in most natural communities, and such changes have important effects on community relations, niche overlap, and the evolution of ecosystems. Ecologists should view competition as a process occurring within a complexdynamic system, and should be wary of theoretical positions built upon simple laboratory experiments or simplistic mathematical models.In considering the relationship between niche overlap and competition, niche overlap should not be taken as a sufficient condition for competition; many factors may prevent or diminish competition between populations with similar resource utilization patterns. The typically opposing forces of intraspecific and interspecific competition need to be simultaneously considered, for it is the balance between them that in large part determines niche boundaries.     

黄龙山林区封育天然油松群落种群生态位特征

选择黄土高原气候交错带的典型地段,将封育年限作为一维资源状态,以物种的重要值作为资源位上的表征特征,对6个封育年限内的油松群落乔木层、灌木层的主要种群生态位宽度和生态位重叠进行了分析,结果表明:多数种群的生态位宽度较窄,生态位宽度较大的种群,生态位宽度排序与其重要值排序并非一致;种群间的生态位重叠较为普遍,这些结果与群落封育过程中物种对光等生态因子要求不同直接相关。研究结果有助于理解天然林封育过程中种群的生态适应性变化规律。     

戴云山罗浮栲林主要乔木树种营养生态位研究

通过生态位空间分割,应用多维生态位宽度和生态位重叠分析戴云山罗浮栲(Castanopsis fabri)群落主要乔木树种在不同资源空间中的营养利用情况。结果表明,各物种在不同资源空间的营养利用情况存在差异。同一物种不同龄级生态位宽度不同,同一龄级不同物种生态位宽度也存在差异。罗浮栲天然林主要种群生态位重叠值介于0.2~0.3的有33对,占27.5%;大于0.3的有51对,占42.5%,群落中优势种种群生态位具有较大程度重叠,对资源的利用能力相似且竞争格局明显。乔木层中,个体多度分布较大的罗浮栲与其它树种生态位重叠在0.042~0.424,罗浮栲与其它物种在资源利用上所受到的竞争相对较弱,在一定程度上决定了该种群在群落中的优势地位。按照经典的分层频度分析,罗浮栲种群属于典型的衰退种,与群落演替的实际情况相一致。     

Ecological niche differentiation in peripheral populations: a comparative analysis of eleven Mediterranean plant species

The ‘central‐peripheral’ hypothesis has provided a baseline for many studies of population dynamics and genetic variability at species distribution limits. Although peripheral populations are often assumed to occur in ecologically marginal conditions, little is known about whether they effectively occur in a distinct ecological niche. A cross‐taxa analysis of 11 Mediterranean vascular plants were studied. We quantified variation in the ecological niche between populations at the northern range limits of species in Mediterranean France and those in the central part of the distribution in continental Spain or Italy in 2013–2014. We analyzed both the macro‐ecological niche where populations occur in terms of broad habitat and altitudinal range and the micro‐ecological niche where individual plants grow in terms of soil and structural biotic and abiotic characteristics. Most species occur in a single broad habitat type common to central and peripheral populations and have a narrower altitudinal range in the latter. In contrast, for the micro‐ecological niche we detected marked variation in several niche parameters among central and peripheral populations. Although many differences are species‐specific some are common to several species. We found a trend towards narrower micro‐niche breadth in peripheral populations. Our results illustrate the importance of studying the precise ecological characteristics where plants grow and the pertinence of a multi‐species approach to correctly assess niche variation. The ecological originality of peripheral populations underlines their evolutionary potential and conservation significance.     

滇西北云南红豆杉群落物种生态位与种间联结

在对滇西北云南红豆杉(Taxus yunnanensis)群落的野外调查基础上,采用生态位宽度、生态位重叠和基于2× 2联列表的χ²检验、联结系数(AC)的方法,分析了群落种群间的相互关系。结果表明:物种的重要值与相对应的生态位宽度存在着极显著正相关;云南红豆杉、丽江铁杉(Tsuga forrestii)与青荚叶(Helwingia japonica)的生态位宽度大于其它种群;在1225个种对中有48.16%的生态位重叠值为0,同时χ²统计量中有4%为中性联结,说明群落中木本植物种群间资源利用性竞争较强。生态位宽度较大的种群间往往生态位重叠也较大;云南红豆杉与丽江铁杉之间的生态位重叠值要明显高于与其它种群的,Schoener指数为0.875。χ²检验表明云南红豆杉与其它种群之间表现为无联结。联结系数中显著负联结的种对要多于显著正联结,群落物种受到较大的外来干扰。联结系数与生态位重叠值之间存在极显著正相关,并能用Cubic指数建立回归方程模型。     

Niches and Interspecific Association of Dominant Tree Populations of Taxus chinensis in Wuling Damu Mountain Nature Reserve

Using the Pearson correlation coefficient and Spearman rank correlation coefficient, the interspecific association of 13 species in different communities in Wuling Damu Mountain Nature Reserve were investigated, and the niche breadth and niche overlap of 13 species were studied. The results showed that the utilization ability of resources of Taxus chinensis community was relatively stronger, and the value of niche breadth was relatively larger. Comparing with other species, Taxus chinensis had a difference on ecological characteristics, and the value of niche overlap was relatively smaller. Besides, the independence between each population was relatively weaker, and the Taxus chinensis community had a positive correlation with other species. The species, which had a larger value of niche breadth, had a larger value of niche overlap. Moreover, the species, which had a larger value of niche overlap, showed a great significantly difference in interspecific ssociation.     

武陵山大木山自然保护区红豆杉群落优势乔木种群生态位和种间联结

应用Pearson相关系数和Spearman秩相关系数检验。对武陵山大木山自然保护区红豆杉群落内13个优势乔木种群的种间关联（或相关）性进行研究,并对13个优势乔木种群生态位宽度、生态位重叠进行分析。结果表明,红豆杉种群对资源的利用能力较强,生态位宽度值较大：红豆杉与其他物种生态特性差异较大,生态位重叠值较低;群落内各种群间关系的相对独立性较弱,红豆杉种群与其他物种大多呈正相关关系。生态位宽度值大的物种,与其他物种的生态位重叠值一般较大;生态位重叠值较大的物种对,其种间联结一般也较显著。     

Can You Sequence Ecology? Metagenomics of Adaptive Diversification

Few areas of science have benefited more from the expansion in sequencing capability than the study of microbial communities. Can sequence data, besides providing hypotheses of the functions the members possess, detect the evolutionary and ecological processes that are occurring? For example, can we determine if a species is adapting to one niche, or if it is diversifying into multiple specialists that inhabit distinct niches? Fortunately, adaptation of populations in the laboratory can serve as a model to test our ability to make such inferences about evolution and ecology from sequencing. Even adaptation to a single niche can give rise to complex temporal dynamics due to the transient presence of multiple competing lineages. If there are multiple niches, this complexity is augmented by segmentation of the population into multiple specialists that can each continue to evolve within their own niche. For a known example of parallel diversification that occurred in the laboratory, sequencing data gave surprisingly few obvious, unambiguous signs of the ecological complexity present. Whereas experimental systems are open to direct experimentation to test hypotheses of selection or ecological interaction, the difficulty in “seeing ecology” from sequencing for even such a simple system suggests translation to communities like the human microbiome will be quite challenging. This will require both improved empirical methods to enhance the depth and time resolution for the relevant polymorphisms and novel statistical approaches to rigorously examine time-series data for signs of various evolutionary and ecological phenomena within and between species.     

砒砂岩区不同立地类型人工油松林下草本种群生态位特征及其环境解释

黄土高原砒砂岩区是我国水土流失最为严重的地区之一,油松(Pinus tabuliformis)是该区水土保持与水源涵养的优势乔木。以几种不同立地类型人工油松林为对象,应用Levins生态位宽度指数、Pianka生态位重叠指数和冗余度分析(RDA),研究林下草本群落生态位特征及其与环境的相互响应。结果表明:所调查的150个油松林下草本样方中,共发现31种草本植物,隶属于11科24属,阳性旱生植物居多。不同立地类型人工油松林下草本群落生态位特征不同,生态位宽度指数及生态位重叠指数均表现阳坡大于阴坡,平坡好于斜缓坡,但整体指数均较小,表明物种对环境资源利用程度较低,种间竞争度不大,群落处于相对稳定状态。通过对比典范对应分析(CCA)及冗余度分析(RDA),RDA排序更能较好揭示生态位特征与环境因素的关系,得出乔灌层郁闭度、土壤有机质、土壤含水率和坡度是林下草本群落生态位特征各异的主导环境因子。