物种多样性变化格局与时空尺度

物种多样性时空格局作为生物多样性研究的重要内容, 是针对物种的数量变化和物种的生物学多样性程度,在不同尺度范围内探讨物种多样性的时空格局及其变化规律。本文首先讨论物种多样性的空间格局,特别是不同尺度上的“物种－面积”模式,分析了纬度梯度、栖息地因素对物种多样性格局形成的作用。在时间尺度上,本文分析了物种多样性在不同时间尺度的变化格局：从生物长期进化的地史时间看,物种多样性稳定增长受到周期性大绝灭事件中断。最新研究表明,物种多样性时间格局决定于最近一次大绝灭后的初始状态。在较短的时间范围内,如生态群落演替、季节周期等,物种多样性变化呈现特殊的模式。此外,也发现寄主上寄生物种的多样性有随着时间而增加的趋势。     

旅游对北京东灵山亚高山草甸物种多样性影响的初步研究

在1965、1983、1994和2000年4个时期调查数据的基础上,对北京东灵山区亚高山草甸物种多样性变化和生活型谱进行了对比研究,结果显示,近年来东灵山亚高山草甸的物种多样性呈下降趋势,尤其是1983～1994年的下降速度明显加快,利用重要值作为权重参数对不同时期的东灵山亚高山草甸生活型谱进行了比较,所得到的结果反映了20世纪80年代以来,伴随旅游发展而迅速增加的马匹散牧已经对亚高山草甸的群落外貌造成了严重的不良影响,群落高度降低,物种组成改变及植被盖度下降等,说明过度放牧是东灵山亚高山草甸退化的重要影响因素,根据东灵山风景区亚高山草甸目前存在的问题,我们建议当地有关部门科学地确定东灵山风景区旅游容量,首先要严格限制风景区马匹的散牧,关闭风景区内的跑马场和牧马帐蓬,并通过加强宣传、管理和景区的基本建设,充分发挥生态系统的服务功能,实现在保护生态环境的前提下实现资源的持续利用。     

山西吕梁山草本群落物种多样性的海拔梯度格局及与环境因子的关系

山地草本群落物种多样性的海拔梯度格局及其与环境因子的关系一直是生态学和地理学研究的热点问题。为探究吕梁山草本群落不同尺度物种多样性(α、β、γ多样性)的海拔梯度格局及其与环境因子的关系,该研究采用样方法在吕梁山从北向南选取管涔山、关帝山、五鹿山,并对每个山地划分出高、中、低3个海拔梯度,对草本群落物种多样性和环境因子进行调查分析。结果表明:(1)α多样性随海拔升高呈先升后减的单峰变化格局,峰值出现在中海拔;β多样性中Cody指数在1 900～2 000 m间出现峰值,而BrayCurtis指数出现最小值,表明1 900～2 000 m海拔带是草本群落物种更新速率和组成变化较快的过渡地带;γ多样性随海拔升高也呈先升后减的单峰变化格局(R²=0.406,P<0.01)。(2)海拔对温度、湿度变化的影响极其显著(P<0.01);海拔、温度、湿度等环境因子共同影响物种的α多样性,其中海拔是主要影响因素(P<0.05),温度、湿度影响不显著(P>0.05)。综上所述,吕梁山草本群落多样性在海拔梯度上多表现为"中间膨胀"变化格局,海拔变化是影响多样性变...     

施肥和刈割对亚高山草甸物种多样性与生产力及其关系的影响

施肥和刈割分别对植物群落物种多样性和生产力有重要的影响。采用不同施肥水平和刈割频度, 研究了施肥和刈割对亚高山草甸植物群落物种多样性与生产力及其关系的影响。结果显示, 5年的施肥和刈割处理对群落地上生物量均有显著影响, 但对物种多样性影响不显著; 物种多样性与生产力之间的关系因施肥和刈割次数的不同而不同, 有负相关、二次函数关系和不相关等几种类型, 多数为不相关。此结果表明施肥和刈割并不总是一致性地影响群落物种多样性与生产力。因此, 不同施肥和刈割处理下的亚高山草甸植物群落生产力与物种多样性之间并没有确定的关系。     

旅游对北京东灵山亚高山草甸物种多样性影响的初步研究

在1965、1983、1994和2000年4个时期调查数据的基础上,对北京东灵山区亚高山草甸物种多样性变化和生活型谱进行了对比研究,结果显示,近年来东灵山亚高山草甸的物种多样性呈下降趋势,尤其是1983～1994年的下降速度明显加快。利用重要值作为权重参数对不同时期的东灵山亚高山草甸生活型谱进行了比较,所得到的结果反映了20世纪80年代以来,伴随旅游发展而迅速增加的马匹散牧已经对亚高山草甸的群落外貌造成了严重的不良影响：群落高度降低、物种组成改变及植被盖度下降等,说明过度放牧是东灵山亚高山草甸退化的重要影响因素。根据东灵山风景区亚高山草甸目前存在的问题,我们建议当地有关部门科学地确 定东灵山风景区旅游容量,首先要严格限制风景区马匹的散牧,关闭风景区内的跑马场和牧马帐篷,并通过加强宣传、管理和景区的基本建设,充分发挥生态系统的服务功能,实现在保护生态环境的前提下实现资源的持续利用。     

亚高山草甸植物群落物种多样性与群落C、N、P生态化学计量的关系

通过测定祁连山东部亚高山草甸256个群落样方的群落物种数和地上植物的C、N、P元素含量, 探究了该地区高产草地和低产草地植物群落物种多样性与植物群落C、N、P生态化学计量特征的关系。结果表明: 高产样地植物群落C、N、P含量的平均值分别为53.05%、1.99%、0.22%; 而低产样地植物群落C、N、P含量的平均值分别为52.51%、2.28%、0.19%。高产和低产样地植物群落C、N、P元素含量均呈现显著差异。高产样地上植物群落的物种数与N含量和N:P呈显著正相关关系, 与C:N呈显著负相关关系, 但与C、P含量和C:P无明显相关关系; 低产样地上植物群落的物种数与N、P含量呈极显著负相关关系, 与C:N和C:P呈显著正相关关系, 但与C含量和N:P无明显相关关系。说明高产草地和低产草地植物群落物种多样性与养分元素化学计量特征显示出一定的分异性, 高产样地上植物群落的物种数主要受N含量的限制, 与N含量呈正相关关系; 低产样地上植物群落的物种数则受N、P含量共同限制, 与N、P含量呈负相关关系。     

小五台山亚高山草甸物种分布与温度关系研究

通过转化糖方法、植物群落野外调查和实验室分析,分别测得生境效应温度、物种盖度和生物量,应用该数据分析小五台山亚高山草甸植物物种分布与温度的关系.结果表明,在记录到的97种维管植物中,约36%的物种分布受生境温度条件影响,约20%物种的相对盖度与温度变化呈显著相关.生物量或相对盖度与温度呈正相关的有11种植物,相对盖度与温度呈负相关的有8种植物.在物种分布与温度关系的研究中,对频度为90%～20%的物种,采用盖度指标进行分析通常可行,对频度大于90%的物种,采用生物量数据比盖度更为有效.     

五台山亚高山草甸的β多样性研究

分别应用基于二元属性数据的群落相异性系数、Cody指数、W ilson和Shm ida指数及Sorenson指数和基于数量数据的B ray-Curtis指数对五台山亚高山草甸的β多样性沿海拔梯度的变化规律进行了研究.结果表明:群落相异性系数、Cody指数、W ilson和Shm ida指数总体上随海拔升高呈现相似的变化趋势,但波动幅度有一定差异.B ray-Curtis指数对群落沿海拔梯度的变化更为敏感,它所反映的结果更准确可靠.同时,除海拔梯度外,人为活动干扰也是引起β多样性发生变化的一个不可忽视的重要因素.     

干扰对云顶山亚高山草甸群落物种多样性的影响

放牧等干扰会对亚高山草甸群落的外貌、结构及功能造成影响。为了揭示在外界干扰下云顶山草甸群落的变化规律,对云顶山草甸进行群落学调查,共取45个样方（1×1 m）。在此基础上,应用TWINSPAN对草甸群落进行数量分类;运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数分析了不同程度干扰对草甸植物物种多样性的影响及其变化规律。结果表明：该草甸划分为6个群丛,受干扰程度中等的群丛3的丰富度、多样性以及均匀度都最高,受干扰程度轻的群丛1次之,而受干扰程度较重的群丛6最低。同时干扰对该草甸不同植物功能群及不同物种的影响趋势是不一致的。随着干扰程度加重,灌木和豆科等植物在群落中的优势地位逐渐减弱,甚至消失;禾草中的部分种如披针叶苔草（Carex lanceolata）等对干扰响应不明显;毒草和一些杂草种类在群丛中的优势地位明显上升。     

物种多样性的空间格局及其形成机制初探

在物种多样性变化的空间格局中,得到广泛研究的是物种多样性的梯度变化特征。在短短不到五十年的时间,已经提出了十几种学说来解释为什么会形成这种梯度特征。在这些解释中,ESA假说是最近才提出的,因而似乎显得更合理一些。综合这十几种学说,作者提出了一些自己的想法,即所有以前提出的假说都可以归入两上门类,一类是属于环境因子,另一类是属于生物因子类的。在这两类因子间,环境因子是首要的,而生物因子是第二位的。     

取样尺度对亚高寒草甸物种多样性与生产力关系的影响

植物物种多样性与生产力之间的关系是群落生态学的一个热点问题, 目前仍存在着很多争议。为探究自然群落中二者之间的关系, 对青藏高原亚高寒草甸3个样地的自然植物群落分别进行了不同取样面积的抽样调查。结果显示, 取样样地和取样尺度均对物种丰富度有显著影响, 取样样地而非取样尺度对群落地上生物量有显著性影响。在某一时刻对某一样地进行取样, 其单位面积生产力并不因取样面积的增加而提高, 而是保持恒定的, 尽管物种数随取样面积的增加而有明显增多。物种多样性与生产力之间的回归关系因样地与取样尺度不同而不同, 有U型、单峰型、正线性相关和无相关性, 其中无相关性出现的最多。据此推测, 亚高寒草甸群落物种多样性与生产力之间不存在某种确定性关系, 或者说, 亚高寒草甸物种多样性和生产力之间不存在必然的因果联系。     

秦岭南坡陕西洋县辖区哺乳动物物种多样性的空间分布格局

物种多样性的空间分布格局一直是生态学和生物地理学研究的一个热点问题。山地生态系统的生境异质性和物种多样性高, 适合研究物种多样性空间分布格局及其相关机制。2016年11月至2017年11月, 本研究选取秦岭南坡陕西洋县辖区作为研究区域, 采用样线法、红外相机法和笼捕/夹捕法, 系统分析了8目21科48种哺乳动物物种多样性的空间分布格局。研究结果发现秦岭南坡洋县辖区哺乳动物物种丰富度的空间分布格局大致是中南部低, 北部和东部高; 物种多样性指数大致是中南部和北部低, 东部高。啮齿类动物和非啮齿类动物的空间分布格局存在差异。哺乳动物物种丰富度和多样性指数的垂直分布格局都符合中峰模式, 但啮齿类动物和非啮齿类动物间存在差异。最优线性模型结果表明, 研究地区哺乳动物物种多样性的空间分布格局受到多种环境因素的共同影响。其中, 年均温与物种多样性的相关性最强, 在6个最优线性模型中贡献都是最大。综上, 秦岭南坡洋县辖区中高海拔区域的物种多样性较高, 应加强对中高海拔地区的保护, 以维系该区域较高的生物多样性。     

Functional diversity and redundancy of subalpine meadows subjected to anthropogenic disturbances

人为干扰下的亚高山草甸功能多样性和功能冗余 人为干扰程度的加剧会引起植物群落物种多样性和功能多样性的改变,并降低生态系统的稳定性。较高水平的功能冗余对于物种损失引起的生态系统功能和稳定性的改变起到了重要的缓冲作用。然而,关于亚高山草甸植物群落功能冗余对干扰的响应的研究相对较少。本研究的目的是,确定人为干扰下不同退化程度的亚高山草甸,其植物群落功能多样性和功能冗余对干扰的响应特征,及不同物种对功能冗余的贡献程度及其在干扰梯度上的变化规律。研究区位于青藏高原东南缘玉龙雪山上的亚高山草甸。本研究识别出4类干扰强度(无干扰、弱干扰、中度干扰和重度干扰),测定了干扰梯度上的植物物种组成、土壤性质和5个关键的植物功能性状等指标,进一步计算了Simpson多样性指数、功能多样性指数(RaoQ)、功能冗余度、群落的植物功能性状加权平均值(CWM)以及物种水平的功能冗余等指数。研究结果表明,功能多样性和功能冗余在干扰梯度上呈现单峰变化规律,即二者分别在中度干扰、弱干扰下达到最大值。物种多样性在干扰梯度上整体呈下降趋势。随着干扰程度的增加,采取保守生长策略并具有相关性状特征(如较低比叶面积和较高的干物质含量)的物种的丰富度降低,采取资源获取策略并具有相关性状(如低矮植株、较高的比叶面积和较低的干物质含量)的物种增加。不同物种的功能冗余程度存在差异。值得注意的是,一些物种在群落中扮演着独特的功能角色,如无干扰梯度下的网脉橐吾(Ligularia dictyoneura)以及中度和重度干扰梯度下的滇西委陵菜(Potentilla delavayi)。     

践踏干扰对碧塔海高寒草甸植被茎叶性状、物种多样性和功能多样性的影响

高寒草甸具有重要的生态服务功能,然而固有脆弱性使其极易遭受气候变化和人为干扰等多重因素的影响。作为滇西北旅游资源中重要的组分之一,高寒草甸吸引了大批游客前往开展徒步旅行活动,但伴随着的践踏干扰作用会不可避免地对高寒草甸生态系统带来负面影响。然而,目前关注践踏干扰对滇西北高寒草甸植被的影响,特别是植被功能性状和功能多样性如何发生变化方面的研究还十分欠缺。以云南省香格里拉市碧塔海自然保护区内的典型高寒草甸生态系统为研究对象,采用实验践踏的方式(一共5种不同强度的践踏处理)来模拟旅游活动对草甸植被的干扰作用,并以草甸植被的茎叶性状特征为切入点,重点探讨践踏干扰对茎叶性状的平均大小和变异程度的影响,以及物种丰富度(以物种形态分类为基础)和功能丰富度(以功能性状为基础)之间的关系。研究结果显示,随着践踏强度的增加,植株高度和叶片大小的平均值,而不是茎叶性状的变异程度,出现明显下降趋势。此外,物种丰富度和功能丰富度均随践踏强度的增强而减小,且两者之间呈现显著正相关关系。然而,较之轻度践踏实验组,重度践踏实验组中的功能均匀度和功能分离度水平均有所增加,表明践踏干扰可能会在短期内打破优势种对资源的绝对占有格局和减少物种间的生态位重叠程度。尽管高寒草甸对人类践踏活动有一定的承受能力,但气候变化和人为干扰等多重因素势必会改变和影响高寒草甸群落的结构和功能可持续性,这也对高寒草甸的保护与管理工作提出了更加紧迫的要求。     

山西霍山森林群落林下物种多样性研究

在野外获得样方的基础上,采用多样性指数、丰富度指数、均匀度指数等对山西霍山森林群落林下灌木层和草本层的物种多样性进行了研究,结果表明,多数森林群落林下灌木层多样性指数和均匀度指数均高于草本层,而丰富度指数则相反。灌木层和草本层物种多样性指数的顺序为:针阔叶混交林>针叶林>落叶阔叶林,主要是由于针阔叶混交林兼有针叶林和落叶阔叶林的共同特征,因而具有较高的多样性。灌木层和草本层多样性指数、丰富度指数和均匀度指数在海拔梯度上呈单峰曲线变化趋势,即中海拔(1500 m)高度上物种多样性最大,这主要是由于在这一海拔范围内水热条件组合较好,人类活动干扰较少所致。     

Effects of fertilization and clipping on species diversity,productivity and their relationship in subalpine meadow

施肥和刈割分别对植物群落物种多样性和生产力有重要的影响。采用不同施肥水平和刈割频度, 研究了施肥和刈割对亚高山草甸植物群落物种多样性与生产力及其关系的影响。结果显示, 5年的施肥和刈割处理对群落地上生物量均有显著影响, 但对物种多样性影响不显著; 物种多样性与生产力之间的关系因施肥和刈割次数的不同而不同, 有负相关、二次函数关系和不相关等几种类型, 多数为不相关。此结果表明施肥和刈割并不总是一致性地影响群落物种多样性与生产力。因此, 不同施肥和刈割处理下的亚高山草甸植物群落生产力与物种多样性之间并没有确定的关系。     

短期氮添加对祁连山亚高山草地生产力及植物多样性的影响

全球氮沉降速率的急剧增加已显著地改变了生态系统的生产力及稳定性,特别是在受N限制较严重的亚高山草地生态系统。虽然氮沉降增加对草地生产力和植物多样性影响的研究报道已经很多,但是氮素沉降的生态系效应因气候区、草地系统类型、加氮水平、氮肥类型和试验时间长短等不同而差别很大。为了评估氮沉降增加对亚高山草地植物物种多样性和生产力的影响,通过在祁连山中部亚高山草地设置不同氮添加水平（0、2、5、10、15、25 g N m^-2 a^-1和50 g N m^-2 a^-1）的短期氮沉降增加模拟试验,探讨了生产力和物种多样性对不同水平氮添加的响应。结果显示：氮添加增加了禾本科（垂穗披碱草、赖草和草地早熟禾）和莎草科（矮嵩草）的地上生产力及其在群落生产力中所占的比例,主要表现在氮添加增加了禾本科和莎草科的株高和株数,降低了其他科（鹅绒委陵菜和葛缕子）的株高和株数;与生产力相比,植物多样性对氮添加的响应较慢,总体随着氮添加量的增加呈下降趋势但未达到显著水平;植物多样性与生产力呈显著的负相关关系。研究结果表明氮添加有助于提高禾本科和莎草科的生产力,进而提高群落生产力,但其他科的植物会被逐渐替代,导致群落植物物种多样性降低。研究结果可为我国亚高山草地的持续性管理提供一定的理论基础。     

积雪对祁连山亚高山草甸土壤呼吸速率的影响

草地作为陆地生态系统的重要组成部分,是分布最广的植被类型之一,全球草地面积约占陆地面积的1/4,土壤碳储量约占全球总碳储量的1/5,在气候变化和陆地生态系统的碳循环方面起着重要作用。我国各类天然草原面积近4亿hm~2,约占国土面积的41.7%,草地的总碳储量约占陆地生态系统总碳储量的16.7%,其中土壤层占93.1%,在碳储量中占有重要的地位。土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的主要环节,其中草地土壤呼吸占陆地土壤呼吸量的5.6%,因此草地土壤碳库正成为草地生态系统研究的热点。祁连山草地资源丰富,亚高山草甸是祁连山自然保护区的基质景观。积雪作为冰冻圈的重要组成部分,对土壤温度和土壤水分具有调控作用,是影响土壤呼吸的重要因素,但是目前关于积雪对土壤呼吸的影响研究少见。研究区选择祁连山中部天涝池流域,利用LI-8100开路式土壤碳通量测定系统,探讨了土壤不同融化状态下积雪对祁连山亚高山草甸生态系统呼吸速率和土壤呼吸速率的影响,并分析了地表温度和土壤温度、地表空气相对湿度和土壤体积含水量对土壤呼吸的影响。结果表明:(1)雪覆盖降低了生态系统呼吸和土壤呼吸速率,但当日融化的积雪对次日生态系统呼吸有促进作用;(2)呼吸速率与土壤温度和地表温度呈显著指数关系(P0.01),与地表空气相对湿度呈线性相关关系。降雪后,全融土壤中呼吸速率与温度和地表空气相对湿度间的相关性好;(3)温度较高时,温度对呼吸速率的作用强;温度较低时,温度对呼吸速率的影响不大。     

旅游干扰对历山亚高山草甸植物多样性的影响

历山是国家级自然保护区,也是山西省自然保护区中面积最大、物种资源最丰富的自然保护区.运用丰富度指数、物种多样性指数和均匀度指数,结合方差分析研究了旅游干扰对历山舜王坪亚高山草甸植物多样性的影响及其变化规律.结果表明:(1)随着距游径距离的增加,不同样带主要科、属、种的数量均有所上升,毛茛科所含种数增加幅度较大,菊科、蔷薇科、禾本科所含种数变化幅度较小.(2)不同样带植物主要优势种的相对盖度、相对密度、相对高度均发生了不同程度的变化(p〉0.05),距离游径越远,主要优势种的相对盖度、相对密度、相对高度越大;伴人植物则表现出相反的变化趋势,即距离游径越远,伴人植物的相对盖度、相对密度、相对高度越小,个别物种甚至消失(如扁蓄).(3)生活型功能群中,多年生草本植物的种数最多,占总种数的79.24%,1年生植物和灌木合占总种数的20.76%.随着旅游干扰强度的增加,1年生植物的比例略有增加,多年生草本植物的比例略有下降,灌木所占比例较为稳定.(4)随着远离游径,物种丰富度和物种多样性指数略有增加,而物种均匀度指数表现为先升后降的趋势,增减幅度经方差分析未达到显著水平(P〉O.05).鉴于目前旅游活动对历山舜王坪草甸植物多样性的干扰程度,建议保护区应在开展旅游的同时,加强资源的保护和可持续利用. 高度越小,个别物种甚至消失(如扁蓄).(3)生活型功能群中,多年生草本植物的种数最多,占总种数的79.24%,1年生植物和灌木合占总种数的20.76%.随着旅游干扰强度的增加,1年生植物的比例略有增加,多年生草本植物的比例略有下降,灌木所占比例较为稳定.(4)随着远离游径,物种丰富度和物种多样性指数略有增加,而物种均匀度指数表现为先升后降的趋势,增减幅度经方差分析未达到显著水平(P》O.05).鉴于目前旅游活动对历山舜王坪草甸 物多样性的干扰程度,建议保护区应在开展旅游的同时,加强资源的保护和可持续利用. 高度越小,个别物种甚至消失(如扁蓄).(3)生活型功能群中,多年生草本植物的种数最多,占总种数的79.24%,1年生植物和灌木合占总种数的20.76%.随着旅游干扰强度的增加,1年生植物的比例略有增加,多年生草本植物的比例略有下降,灌木所占比例较为稳定.(4)随着远离游径,物种丰富度和物种多样性指数略有增加,而物种均匀度指数表现为先升后降的趋势,增减幅度经方差分析未达到显著水平(P》O.05).鉴于目前旅游活动对历山舜王坪草甸 物多样性的干