外来种-本地种亲缘关系对外来植物归化和入侵的影响

达尔文归化难题描述了外来种-本地种亲缘关系促进(预适应假说)或阻止(达尔文归化假说)外来种成功入侵的悖论。目前, 在中国仍缺少针对达尔文归化难题的研究。为系统研究外来种-本地种亲缘关系对中国外来植物入侵的影响, 该文利用线性混合效应模型从省级、市级和群落3个空间尺度以及归化、扩散和入侵3个阶段探究了外来种-本地种谱系距离和外来植物表现的关系。结果表明: 在省级和市级(区域)尺度上, 与本地种亲缘关系较近的外来植物更有可能在当地归化和扩散, 符合预适应假说的预期; 而在群落(局域)尺度上, 外来种-本地种亲缘距离与外来种是否在群落中成功定居及其入侵程度无关。该研究结果表明与本地区系亲缘较近的外来种和本地种的竞争并不强烈, 却能较好地适应本地气候环境而具有更强的归化和入侵潜力。因此, 在今后的外来植物管理和治理中需要尤其重视与本地区系亲缘关系较近的外来植物。     

基于功能性状多维性理解外来物种入侵的达尔文归化难题

达尔文归化难题是进行外来物种入侵预测的重要理论依据,然而,达尔文归化假说和预适应假说却预测了2种截然不同的结果。事实上,达尔文归化难题争论的焦点是物种间的差异性还是相似性促进了外来物种的成功入侵,究其原因可能是忽略了功能性状的多维性。所谓功能性状的多维性,就是不同的功能性状可能代表着不同的生态功能轴,外来物种的入侵是多个维度上不同生态过程的综合结果。本研究以现代物种共存理论为基础,构建了一个基于环境过滤和适合度差异2个维度的入侵预测模型框架,不同维度对应着不同的功能性状以及不同的种间相似性关系。该预测模型表明,在环境过滤维度上与本地物种性状趋同,同时,在适合度维度上与本地物种性状趋异的外来物种是潜在的入侵物种,而其危害程度主要取决于本地群落的构建过程。该模型框架可为外来物种入侵预警提供理论依据,也可为生物多样性保护、外来物种的防治与管理等提供实践指导。     

外来种对生物多样性的影响及其控制

外来种是那些借助自身力量或其它外界力量传播到其未曾分布过的地域 ,并且能进行繁殖传播的生物。外来种入侵已成为一种引人关注的现象。外来种通过竞争、捕食、牧食、改变生境和传播疾病等方式对本地生物产生威胁 ,影响本地生物多样性。外来种入侵成了生物多样性丧失的两个主要影响之一 (另一影响是生境的破坏 )。因此 ,探寻阻止或减少外来种入侵的方法很有必要。目前 ,人们运用机械法、化学法和生物控制法来控制外来种。在外来种入侵的初始阶段或外来种数量不多时 ,运用机械法较好。化学法有带来新环境污染的危险。生物控制法是应用天敌来防治或消灭有害生物。在外来种的控制上 ,生物控制法有一些成功的案例 ,但它并不是万能的。有些生物控制剂可能对非目标种产生影响 ,这要求在释放前对生物控制剂作更严格的检测。     

植物功能性状研究进展

植物功能性状是指植物体具有的与其定植、存活、生长和死亡紧密相关的一系列核心植物属性,且这些属性能够显著影响生态系统功能,并能够反映植被对环境变化的响应.越来越多的研究表明,相比大多数基于植物分类和数量的研究,植物功能性状在种群、群落和生态系统尺度上,都已成为解决重要生态学问题的可靠途径.本文回顾了植物功能性状研究的发展历程,总结了近10年来基于植物功能性状研究的前沿科学问题,包括功能性状的全球分布格局和内在关联,沿环境梯度的变化规律,功能多样性的定义及应用,与群落物种共存机制和群落动态变化的关系,与系统发育的关系,对生态系统功能的影响以及对各类干扰的影响和响应.尽管功能性状研究已经延伸到生态学领域的各个方面,有力推动了各个前沿科学问题的研究发展,仍然有很多值得关注和着重研究的方向.本文也对未来基于植物功能性状的研究,从性状测量和选取、研究方法以及研究方向上提出了展望,并指出,在当前全球气候变化背景下,功能性状也可应用于指导生物多样性保护和生态系统管理政策的制定.     

长白山温带森林不同演替阶段群落功能性状的空间变化

群落构建机制研究是生态学研究的热点。长白山自然保护区拥有完整的原始阔叶红松林生态系统, 近年来随着物种多样性丧失愈发严重, 对该地区开展群落构建机制研究显得尤为重要。该研究以长白山不同演替阶段的3块5.2 hm ²固定监测样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为研究对象, 通过采集样地内主要树种的6个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶氮含量、叶磷含量、最大树高), 分析不同空间尺度下(5 m × 5 m, 10 m × 10 m, 20 m × 20 m, 30 m × 30 m, 40 m × 40 m, 50 m × 50 m和60 m × 60 m)及不同演替阶段群落性状空间值的变化, 结合零模型的模拟结果对长白山温带森林演替过程中的群落构建机制进行讨论。结果表明: 种库大小对于研究结果具有重要影响。在较大的种库下, 环境过滤作用影响显著。而在样地水平进行研究时, 演替早期和中期, 群落性状空间值与零模型模拟值无显著差异, 在演替的晚期, 群落性状空间值显著高于零模型模拟值。结合多个群落功能多样性指数分析发现, 环境过滤和竞争作用共同决定该地区顶级群落的物种组成。在演替早期大量物种迁入, 群落内物种间存在强烈的资源竞争, 而随着演替进行, 部分物种逐渐被竞争排除出群落, 群落中的物种呈现明显的生态位分化, 竞争作用是维持物种共存的主要机制。     

生物入侵: 中国学者面临的转化生态学机遇与挑战

今天,乘坐飞机长途旅行已是一件太普通不过的事情了,我们可以在不到一天的时间内到达世界的任何大城市.在我们的孩提时代,世界大城市是‘那么的遥不可及,而今只不过是邻近的"小村落"而已,世界变得越来越小.近代技术革新所带来的空间上的相对变小不仅给我们人类的各种交往和商业活动带来了便捷,而且也有助于生物物种越过自然的物理屏障,进行快速和低风险的长距离扩散,从而重塑物种的分布区.从这种意义上来说.全球化就像地质事件一样,对物种的分布区产生着深刻的影响.就全球范围来看,由人类有意或无意"嫁到"新的地理分布区的物种总数可能已达到50万种之多(Pimentel et a1..2001).     

我国外来植物入侵机理研究获新进展

众所周知,生物入侵是严重威胁着全球生物多样性安全、生态系统的结构和功能、农林牧业生产等。尽管入侵种的危害越来越严重,对其研究越来越多,但目前有关生物入侵的理论和假说还不能说明为什么入侵种具有如此强大的入侵能力。     

群落谱系结构研究方法及其在昆虫学上的应用

群落谱系结构的研究是近年来才兴起的一种方法,其最大的特点是可以结合进化因素和环境因素来共同分析群落中物种的组成和动态变化,群落谱系方法已经得到了广泛的应用,然而把这一方法应用到昆虫学这一领域还极少。本文主要介绍这一方法的理论知识、群落谱系结构的计算方法以及群落谱系研究方法在昆虫领域的应用前景。     

渭河底栖动物性状和功能对空间尺度环境变量响应的生态区差异性

以我国中部渭河南部流域山区和平原生态区的底栖动物为研究对象,通过计算29个生物性状类别和7个功能多样性指数,比较了不同生态区的生物性状组成和功能与性状多样性指数差异性;应用综合RLQ和fourth-corner方法探索底栖动物生物性状组成与土地利用和理化变量的关系;通过广义线性模型(GLM)比较不同空间尺度环境变量对底栖动物功能与性状多样性指数影响的生态区差异性。研究发现,共18个底栖动物性状组成在山区和平原间存在显著差异性,其中具有无庇护所和以叶片为庇护所材料、外骨骼轻微骨化和骨化良好、草食性、捕食性等生物性状的底栖动物栖息于栖境状况较好的山区,体壁呼吸、虫体柔软、集食者等生物性状更多的集中在人类活动较严重的平原区。除了功能均匀度指数外,山区的性状和功能多样性指数均显著高于平原,说明平原环境干扰显著降低了底栖动物性状和功能多样性。综合RLQ和fourth-corner方法表明底栖动物生物性状对环境胁迫的响应存在可预测性。GLM模型结果表明,山区和平原生物性状和功能多样性指数受到不同空间尺度土地利用和理化环境变量的影响:流域尺度城镇用地、水温和TN含量是影响山区功能和性状多样性指数模型的重要环境变量,但平原区河段尺度农业用地面积百分比和平均水深是影响功能和性状多样性的主要因子。     

云南普洱季风常绿阔叶林幼苗的群落构建机制

幼苗是森林生物多样性保育的重点关注对象,以往研究对云南普洱季风常绿阔叶林幼苗的关注较少。为探究该地幼苗的群落构建机制,该研究利用30hm2季风常绿阔叶林动态监测样地野外幼苗调查数据,分析幼苗的物种组成,划分不同优势种样方,根据逐步群落构建模型分析群落构建机制,进一步分析幼苗的群落功能性状。结果表明:季风常绿阔叶林幼苗以短刺锥(Castanopsis echidnocarpa)和枹丝锥(C. calathiformis)为优势种,根据优势种是否出现将样方划分为4种类型:短刺锥样方、枹丝锥样方、混合优势种样方及非优势种样方。幼苗的群落构建过程均包含随机扩散构建(贡献率43.1%–61.3%)、生境过滤(贡献率27.4%–33.9%)及限制相似性(贡献率5.7%–27.2%)机制。短刺锥样方和枹丝锥样方以确定过程为主,贡献率分别为56.9%和54.6%,而混合优势种样方及非优势种样方则以随机过程为主,贡献率分别为60.4%和61.3%。在非优势种样方中Rao二次熵(Rao’Q)最高,而在混合优势种样方中最低。短刺锥样方具有最低的比叶面积和较高的叶厚度、比茎长度、根质量分数及潜在株高,而枹丝锥...     

基于生态位理论研究群落构建的方法进展

理解群落构建过程可以解释生物多样性格局的形成和维持,对于生物多样性保护起到关键作用。生态位理论是群落构建研究的核心框架之一。该理论认为群落构建是生物作用和非生物作用将区域物种库中的物种选入局域群落的确定过程。近年来,随着该领域受到的关注越来越多,研究者不但从物种、谱系或功能等生物多样性维度来研究群落构建,所使用的多样性指数、零模型算法和物种库界定方式等也多种多样。本文回顾了从生物多样性不同维度研究群落构建的优势与局限,总结了群落构建过程中构建零模型和界定物种库时需要注意的一些问题,介绍了部分群落构建研究的最新方法学进展和研究成果。最后,结合近年来的研究案例提出了对未来群落构建研究的一些建议。     

长期氮添加对典型草原植物多样性与初级生产力的影响及途径

氮(N)沉降对陆地生态系统的结构和功能已产生了重要的影响, N也是中国北方草原植物生长和初级生产力的主要限制性元素。物种多样性和功能多样性是揭示生物多样性对生态系统功能维持机制的关键指标, 然而, 关于长期N添加下草原物种多样性与功能多样性的关系, 及其对初级生产力的影响途径及机制, 尚不十分清楚。为此, 该研究依托在内蒙古典型草原建立的长期N添加实验平台, 实验处理包括1个完全对照(不添加任何肥料)和6个N添加水平(0、1.75、5.25、10.50、17.50和28.00 g·m^-2·a^-1), 研究了长期N添加对典型草原物种多样性、功能多样性和初级生产力的影响大小及途径。结果表明: 1) N添加显著降低了典型草原的物种丰富度和Shannon-Wiener指数, 但对功能多样性(包括功能性状多样性指数和群落加权性状值)无显著的影响。2)结构方程模型分析表明, 功能多样性主要受物种丰富度的影响, 但是物种多样性减少并没有导致功能多样性降低, 其原因主要是功能群组成发生了改变, 即群落内多年生根茎禾草所占比例显著增加, 以致群落加权性状值变化不大。3) N通过影响物种丰富度和功能群组成, 间接影响群落加权性状值, 进而影响群落净初级生产力。其中, 群落加权性状值是最重要的影响因子, 可解释48%的初级生产力变化, 表明初级生产力主要是由群落内优势物种的生物量及功能性状所决定, 因此该研究的结果很好地支持了质量比假说。     

澜沧江中游水生昆虫生活史和生态学性状多样性的海拔格局: 气候和土地利用的影响

物种通过功能性状响应环境变化, 探究群落功能性状多样性的海拔格局是揭示生物多样性空间分布格局和形成机制的重要研究内容。气候变化和土地利用是影响溪流生物多样性变化及其群落构建的重要因素, 然而气候和土地利用沿海拔梯度如何影响水生昆虫功能性状垂直分布格局的系统研究仍旧比较缺乏。本文基于2016年和2018年在云南澜沧江中游1,000-3,000 m海拔共56个溪流样点的水生昆虫群落调查数据, 利用线性和二次回归模型探索并比较了生活史性状(化性、生活史快慢、成虫寿命)和生态学性状(营养习性、生活习性、温度偏好)的群落加权平均性状多样性指数沿海拔梯度的分布特征, 并通过随机森林模型解析流域尺度气候和土地利用变量对生活史和生态学性状多样性垂直分布格局的影响。结果表明: 生活史性状中, 少于1世代、无季节性、慢季节性、成虫寿命长等性状多样性沿海拔梯度呈显著的“U”型分布格局, 而快季节性和成虫寿命极短多样性呈显著的单峰型海拔格局, 成虫寿命短多样性呈显著递增的海拔格局。生态学性状中, 温度偏好多样性与海拔梯度无关, 附着者和爬行者的多样性沿海拔梯度分别呈显著的递增和“U”型格局, 滤食者、植食者和捕食者的多样性分别呈显著递增、递减和“U”型海拔格局。随机森林模型分析结果表明, 气候和土地利用对生活史性状多样性的解释量高于对生态学性状多样性的解释量, 年平均温度和农业面积百分比是共同的关键因素。综上, 水生昆虫群落功能性状多样性海拔格局存在差异, 主要受不同自然环境梯度和人类干扰因素驱动。研究结果可为制定澜沧江流域生物多样性保护对策提供理论基础。     

澜沧江流域水生昆虫群落分类多样性和功能多样性海拔格局的空间尺度依赖性

群落分类多样性和功能多样性的海拔格局研究, 是了解生物多样性空间分布现状、揭示多样性维持和变化机制的重要途径。当前对水生昆虫分类多样性和功能多样性沿海拔梯度分布格局, 及其尺度依赖性依旧缺乏深入研究。本文基于2013-2018年在云南澜沧江流域500-3,900 m海拔梯度共149个溪流点位的水生昆虫群落调查数据, 利用线性或二次回归模型探索并比较了局部尺度(点位尺度)和不同区域尺度(100 m、150 m、200 m、250 m海拔段)的分类多样性指数(物种丰富度指数、Simpson多样性指数和物种均匀度指数)和功能多样性指数(树状图功能多样性指数(dbFD)、Rao二次熵指数(RaoQ)和功能均匀度指数(FEve))的海拔格局。结果表明, 在局部尺度, 物种丰富度指数和dbFD指数沿海拔梯度均无显著分布特征, Simpson多样性指数、RaoQ指数、物种均匀度指数和FEve指数沿海拔梯度呈现U型或者单调递减趋势。在区域尺度, 随着区域海拔带宽度的增加, 物种丰富度指数沿海拔呈不显著的单调递减格局, 但dbFD指数沿海拔分布由U型转变为单调递减趋势; Simpson多样性指数和RaoQ指数沿海拔梯度由显著U型趋势转变为无显著分布特征; 物种均匀度指数沿海拔梯度无显著分布特征, 但FEve指数呈显著增加的海拔格局。综上, 群落分类多样性指数和功能多样性指数沿海拔梯度分布存在局部和区域尺度的空间差异, 但区域尺度下二者海拔格局随海拔带宽度的增加存在一定程度的一致性。     

草地物种多样性对群落可入侵性影响的研究进展

综述草地群落入侵实验中物种多样性和群落可入侵性关系的研究进展。目前物种多样性与群落可入侵性主要出现了对立的关系模式,被普遍接受的解释机制为尺度依赖。但其它研究中出现了更为复杂的关系,提出物种特性、植物更新、种间关系变化和群落构建机制等其它因素可能是导致物种多样性与群落可入侵性出现复杂关系的原因。建议未来研究中应注意的几个问题,即物种多样性与群落可入侵性关系在不同营养级适用性,与群落构建机制变化间的联系和时间尺度对物种多样性与群落可入侵性关系的影响。     

网络分析在宿主植物与菌根真菌共生关系研究中的应用

菌根共生体是生物界最广泛的互惠共生体,共生关系多样性是生物多样性的重要组成部分,当前群落尺度菌根共生关系研究才刚刚起步,但发展迅速。网络分析作为生态学研究的重要手段逐渐在菌根共生关系中得以应用,网络分析为群落尺度探究菌根真菌多样性分布规律、共生机制研究提供新观点和途径,对菌根真菌群落结构、生态功能研究具有重要意义。本文总结了网络分析方法在单点式、双点式和多点式菌根共生关系网络研究中的优势和局限性,同时还阐述了零模型选择和构建网络大小对关系网络度量指数的影响,为菌根真菌群落结构、生态功能研究提供新思路,为后续群落尺度菌根共生关系格局研究提供借鉴。     

杭州西溪湿地植物组成及其与水位光照的关系

 杭州西溪湿地是在自然湿地基础上,并在一千多年农渔耕作用下形成的城市边缘次生湿地。随着工业化和城市化,它的面积急剧萎缩,植被受 干扰,生态脆弱,不久前成立的西溪国家湿地公园已经将保护提上日程。该文在报道这类特殊湿地植被结构和物种多样性的基础上试图回答下 列问题：何种小生境利于保护本地和湿地植物多样性？入侵种在各种小生境中的影响如何？怎样防控？根据调查,将西溪湿地草本层的小生境 分成5种类型：强光高基、弱光(有树遮光)高基、强光低基、强光高渚和强光低渚。采用分层和随机取样相结合的方法调查这5种小生境下的植 物群落组成,以重要值作为变量来计算物种多样性指数并排序。共26个地点,约234 m²的样方。结果显示在农渔耕的背景下,水位高低及光照 等自然因子对植物组成具有一定的选择作用。强光高基生境物种丰富度最高,其中本土、木本和豆科植物数量最多,而入侵种、湿生物种数量 最低;强光低渚生境的情况正好相反。强光高基生境有利于保持本土植物多样性,降低入侵种的竞争能力,但不利于湿地植物的存在;强光低 基有中度本土植物多样性及抵御入侵种的能力,有较大的草本比例和湿地植物比例,是一个保持良好的湿地环境。有利于湿地植物的低湿生境 目前在西溪比例较低,湿地植物偏少,这主要与西溪先前人类从事农业和渔业活动有关。在去除影响景观、影响本土物种多样性的入侵种的同 时,可考虑增加低湿的生境,并补种湿地物种。     

东灵山暖温带落叶阔叶次生林动态监测样地:物种组成与群落结构

群落结构状态是植被演替进程中的重要体现之一,同时也是下一步演替过程发生的基础.暖温带落叶阔叶次生林是中国暖温带森林植被的主要类型.为了更好地研究其演替动态、生物多样性维持机制,我们参照巴拿马Barro Colorado Island(BCI)50 ha热带雨林样地的技术规范,于2009年11月至2010年9月在北京门头沟区小龙门森林公园的暖温带落叶阔叶次生林内建立了一块20 ha的固定样地(简称DLS),对样地内胸径≥1 cm的所有木本植物进行了鉴定、调查及定位,分析了群落的组成和结构.结果表明,样地内木本植物有58种,隶属于18科33属.独立个体的总数为52,136,包括独立个体分枝的总数为103,284,全部为落叶树种.群落的区系类型以北温带成分居多,同时混有一些亚热带和热带成分,属典型的温带森林类型.群落优势种明显,个体数最多的前5个种的个体数占到总个体数的61%,前20个种占到92%,而其余38个种只占8%.群落成层现象明显,垂直结构由主林层(19个种)、次林层(18个种)和灌木层(21个种)组成.样地所有木本植物个体总径级分布呈倒"J"型,群落更新良好.主林层树种的径级结构近似于双峰或正态分布,而次林层和灌木层树种则表现出倒"J"型或"L"型.几个主要树种的空间分布表现出不同的分布格局,随着径级增大,聚集程度降低.空间分布格局显示主要优势种自身个体在其径级大小的空间分分布上互补,不同径级的个体占据了样地内不同的空间位置.     

景观生态学原理在保护生物学中的应用

人类活动所引起的自然生境片断化被认为是全球范围内生物多样性急剧下降的最主要原因"－'。保护生物多样性已成为全世界关注的重大问题。近年来迅速发展的保护生物学是一门既面向目前生物危机,又着眼于长远生态前景的,以研究物种、群落和生态系统的动态和问题为对象的新兴学     

江西武夷山中亚热带南方铁杉针阔混交林群落组成与结构

长期监测型固定样地是研究物种分布格局、群落动态和生物多样性维持机制等森林生态系统特征、过程与机理的重要平台。我国亚热带地区已建立的森林固定样地多为阔叶林类型,而针叶(阔叶混交)林类型十分有限。按照巴拿马Barro Colorado Island大型森林固定样地的建设规范,于2014年在江西武夷山国家级自然保护区内海拔1800 m左右的南方铁杉(Tsuga chinensis var. tchekiangensis)天然种群分布区域建立中亚热带针阔混交林6.4 hm~2固定样地。木本植物调查结果表明:(1)样地内胸径≥1 cm的木本植物共有29科53属89种,显著低于我国亚热带阔叶林样地平均水平,但显著高于温带针叶(阔叶混交)林样地平均水平;(2)在区系组成上,科以热带成分为主,而属以温带成分为主;(3)样地内独立个体数密度为2252株/hm~2,与温带针叶(阔叶混交)林平均水平相当,但显著低于亚热带阔叶林平均水平;(4)胸高断面积为37.89 m~2/hm~2,与亚热带阔叶林样地平均水平相当,但显著低于温带针叶(阔叶混交)林平均水平;(5)群落成层现象显著,优势种明显,多度排名前4位的物种的个体数占总个体数的55%,而排名后40的物种仅占1%;(6)群落总径级结构呈倒"J"型分布,其中胸径≤10 cm的小径木占总个体数的76.9%,而胸径30 cm的大径木仅占5.3%;(7)主要树种的径级结构有偏正态分布和"L"型分布等类型,但它们的种群在空间上均呈现显著的聚集分布特征;(8)南方铁杉虽然是群落现阶段最重要的优势种,但它的种群更新缓慢。研究结果充分显示该样地对中国森林多样性监测以及南方铁杉种群保育的重要意义。