海南尖峰岭热带山地雨林林冠层树种功能多样性特征

以海南尖峰岭热带山地雨林3块1 hm²样地为研究对象,利用11个林冠功能性状结合样地地形及林冠乔木树种样地清查数据,分别基于单维性状和多维性状比较物种多度加权对群落功能离散度指数——平均成对距离(MPD)和平均最近类群距离(MNTD)的影响;同时分析林冠层功能丰富度(FRic)与物种丰富度之间的关系,最后利用零模型探讨不同生境类型下标准化效应MPD和MNTD(经过物种多度加权且剔除群落物种丰富度差异影响)的变化,进而评价林冠层群落水平功能多样性格局及其对局域生境异质性的响应.结果表明: 功能性状维度和物种多度对MPD的影响强烈,不同维度功能性状多度加权前后MPD相关性较弱(R=0.359～0.628);但对MNTD的影响相对较弱,不同维度功能性状多度加权前后MNTD相关性较强(R=0.746～0.820);未经物种多度加权的MPD和MNTD均普遍高估了林冠层的功能离散度.林冠层功能丰富度与物种丰富度基本呈指数相关关系(F=128.20;R²=0.632;AIC=97.72;P＜0.001),且功能丰富度很有可能存在一定的物种丰富度阈值.基于不同维度功能性状的林冠层功能多样性格局及其生境响应存在一定的差异性.在生物竞争激烈的低沟生境中,林冠层功能多样性倾向于比预期零模型随机产生的功能多样性高,林冠树种功能性状表现出离散分布;而在其他生境类型中,林冠层功能多样性倾向于接近或低于随机产生的功能多样性,林冠树种功能性状随机或聚集分布.     

暖温带–北亚热带过渡带落叶阔叶林群落不同径级系统发育结构的变化

群落的系统发育结构能够有效地反映各种生态过程对群落组成的影响,通过研究群落系统发育结构能推断出其形成的生态过程,对于揭示群落动态具有重要意义。作者将宝天曼1 ha落叶阔叶林样地分为10 m×10 m、20m×20 m、25 m×25 m三个尺度的样方,将样地内乔木个体划分为小径级(1 cm≤DBH5 cm)、中径级(5 cm≤DBH10 cm)、大径级(DBH≥10 cm)三个径级,通过比较各个阶段系统发育结构的变化,来分析其群落系统发育结构的生态过程。不同零模型的比较发现,宝天曼落叶阔叶林群落的净系统发育亲缘关系指数(net relatedness index,NRI)和最近种间亲缘关系指数(net nearest taxa index,NTI)值都随着研究尺度和径级的增加而降低,表明该群落在不同时空尺度上都表现出群落系统发育结构发散,而且系统发育密度制约对大径级个体的系统发育结构的影响大于小径级个体。上述结果说明密度制约是地处暖温带–亚热带过渡带的宝天曼落叶阔叶林群落物种多样性维持的重要机制。     

尖峰岭热带山地雨林海南特有木本植物群落结构

以海南尖峰岭4.8 hm ²的热带山地雨林原始林为研究对象, 分析了群落内海南特有乔、灌木植物(以下简称特有种)的物种组成、特有种种群的多度和径级结构特点, 分析了保留和剔除特有种对群落物种多样性指数的影响。结果表明, 在4.8 hm ²样地中, 共记录了胸径≥1.0 cm的个体36481株, 隶属于65科134属247种; 其中, 24种为特有种, 占样地内总种数的9.7%; 大多数特有种多度较小, 在群落发展中居从属地位。多数特有种对生境具有选择性, 分布区域相对狭窄, 种实以动物传播型为主。剔除特有种后, 导致群落的Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数极显著下降(p < 0.01), 对Simpson和Pielou均匀度指数影响不显著。由此可见, 特有种不仅对维持尖峰岭山地热带山地雨林的物种多样性具有重要的意义, 也具有较高的科学研究价值。     

海南岛吊罗山山地雨林物种多样行

在海南岛吊罗山热带山地雨林设置两5000m2的样地,分别从物种多样性指数、种-多度曲线、空间格局多样性、时间格局多样性、组成格局多样性对其进行了研究.结果表明海南岛吊罗山山地雨林物种多样性指数Shannon-Weaver和Simpson指数分别为4.195和0.021,均匀度为0.880和2.962.群落种-多度符合对数级数分布,空间格局多样性表明群落多种群间为随机分布,时间格局的内禀多样性(胸径)表明两样地群落年龄接近,样地2的内禀多样性略大于样地1,这可能是不同地区的环境异质性造成的.组成格局多样性表明群落中种群分散分布,优势种缺乏,生境复杂.     

海南中部山区天然林群落结构与多样性变化

为了解海南中部山区天然林群落结构与多样性变化规律,对五指山山地雨林原始林、尖峰岭低地雨林、吊罗山山地雨林、霸王岭云雾林次生林内建成的各1600 m²样地进行常年监测,基于2012—2020年监测数据,从群落结构、树木生长、树木死亡、物种多样性等方面分析群落近8年动态特征。结果表明：2012—2020年,(1)五指山山地雨林、尖峰岭低地雨林的径级结构与树高结构均呈倒“J”型,吊罗山山地雨林、霸王岭云雾林的径级结构呈倒“J”型,树高结构呈近“L”型;随着时间的推移,群落结构更加复杂。(2)小径级个体树高生长速率较快,随胸径增加树高生长速率降低,胸径生长速率升高;死亡个体数量随胸径的增加而减少,表现出小径级个体对阳光等资源的强烈竞争。(3)翻白叶(Pterospermum heterophyllum)、岭南山竹子(Garcinia oblongifolia)、四蕊三角瓣花(Prismatomeris tetrandra)、海南山矾(Symplocos hainanensis)种群变化率分别为-6.07%、+7.10%、+12.52%、+14.29%,种群变化率均大于5%...     

海南尖峰岭热带山地雨林物种多样性空间分布格局的尺度效应

物种多样性的空间分布格局和维持机制是群落生态学的基本问题。为了探讨海南尖峰岭地区物种多样性空间分布格局的尺度效应, 以海南尖峰岭热带山地雨林60 hm²样地为研究对象, 分析了物种丰富度、物种多度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数以及Pielou均匀度指数随6个空间取样尺度(5 m × 5 m、10 m × 10 m、20 m × 20 m、40 m × 40 m、100 m ×100 m、200 m × 200 m)的变化。结果表明: 相比Simpson指数和Pielou均匀度指数, 物种丰富度、多度以及Shannon-Wiener指数具有更为明显的空间尺度效应; 物种丰富度的方差随取样尺度增加呈现单峰分布特征, 并且在20 m × 20 m尺度上达到最大值, 而物种多度的方差随取样尺度的增加而增大; 物种丰富度和多度的正相关性随着取样尺度的增加逐渐减小甚至消失, 这可能与随取样尺度增加生境异质性增加有关; 取样尺度对3个物种多样性指数空间分布的影响可能与研究区域内稀有种的组成有关。     

海南岛霸王岭热带山地雨林群落结构及树种多样性特征的研究

 以海南岛霸王岭自然保护区1 hm2老龄原始林样地的调查材料为基础,分析了热带山地雨林群落的组成、高度结构、径级结构及有关的树种多样性特征。结果表明：霸王岭热带山地雨林树种较丰富,物种多样性指数较高。树种数和树木的密度都随高度级、径级的增加而呈负指数或负幂函数递减;热带山地雨林不同高度级、不同径级和不同小样方斑块内的树种数都与树木密度呈显著的正相关关系。热带山地雨林经过自然的演替达到老龄顶极群落后,最后进入主林层的只是少部分树种的少数个体。     

海南岛霸王岭两种典型热带季雨林群落特征

热带季雨林为海南岛的隐域性植被类型,分布在与热带低地雨林相似的海拔范围但生境条件较差的局部地段,在旱季其大部分的乔木种类和个体都会落叶.海南岛霸王岭林区分布着海南岛最为典型且大都保存较为完好的热带季雨林原始林,按照其优势树种可划分为海南榄仁(Terminalia hainanensis)季雨林和枫香(Liquidambar formosana)季雨林两种群落类型.通过对霸王岭林区两种典型的热带季雨林老龄林群落的样地调查,比较分析了其物种组成、大小结构、多样性、季相变化等特征.结果表明:海南岛热带季雨林群落中物种优势度明显,具有明显的标志种--海南榄仁和枫香.海南榄仁群落具有较高的灌木物种丰富度、个体多度及较低的乔木物种丰富度、个体多度和多样性;海南榄仁群落在小径级和低高度级中具有较高的植物个体多度,同时在低高度级中具有较低的物种丰富度,但其它径级和高度级两个群落物种丰富度及个体多度差异均不显著;除灌木落叶物种丰富度海南榄仁群落显著高于枫香群落外,其余各生长型落叶物种丰富度及个体多度两个群落之间均无显著差异;在具刺木质藤本物种丰富度和个体多度上海南榄仁群落与枫香群落差异不显著,但乔木、灌木和木本植物具刺物种丰富度及个体多度海南榄仁群落均显著高于枫香群落.总体来看,海南榄仁群落比枫香群落的季雨林特征明显,是海南岛最为典型的季雨林群落类型.     

海南岛尖峰岭山地雨林的群落结构、物种多样性以及在世界雨林中的地位

位于海南岛西南部的尖峰岭是目前我国为数不多、保存得较为完好的具有热带雨林性质的森林类型。在较典型的山地雨林中,设置1hm^2的固定样地,记录到DBH≥5．0cm的乔木171种,隶属于52科93属,总株数1099株,其中乔木种株数为1024。样地的Shannon—Wiener指数(H')、均匀度指数(E)和Simpson指数(D)分别为4．11、0．80和0．97,但取样面积和测定个体的起始大小等取样技术对物种多样性指数有显著的影响。随着取样面积的增加,H’值逐渐增加;但超过了4000m^2以后,增加不明显。E和D值在取样面积达到2000m^2后,基本保持不变：随着测定个体起始直径的增加,物种数、科数、H'和D都呈现出明显的减少趋势,而E值增加。径级频度分布的分析表明,该山地雨林的垂直结构可以划分成4个层次,每个层次的个体大小在空间上呈均匀或随机分布。从气候学、科属组成以及与世界热带雨林物种多样性的比较等方面,讨论了尖峰岭山地雨林在世界雨林中的地位。气候学分析表明,尖峰岭山地雨林在温度带上属于亚热带／暖温带范围,但由于其丰沛的降水量,使物种多样性较为丰富,具备了雨林的特点。对科属组成的分析表明,亚热带／暖温带科属占优势,其中典型的亚热带／暖温带科——壳斗科和樟科占总重要值的34％以上,而热带科属成份较少。与世界其他地区的典型热带林相比较,尖峰岭山地雨林的物种丰富度显著偏低,但高于某些降水量少的地区的热带林。因此,我们认为尖峰岭山地雨林与典型热带雨林有较大差别,具有由热带雨林向亚热带／暖温带雨林过渡的性质。此外,文本提出了平均种群密度(MPD)和种数一个体数关系这两种反映物种多样性测度的指标和表达式,并利用样地资料进行了分析。     

不同空间尺度西藏色季拉山急尖长苞冷杉群落谱系结构特征

基于西藏色季拉山4 hm²亚高山暗针叶林固定样地调查数据,分析了急尖长苞冷杉群落内6个径级(1～2、2～4、4～7、7～11、11～16、>16 cm)的植物在5个空间尺度(5 m×5 m、10 m×10 m、20 m×20 m、50 m×50 m、100 m×100 m)上的谱系结构。结果表明: 不同空间尺度上,该群落的净谱系亲缘关系指数(NRI)和净最近种间亲缘关系指数(NTI)值均大于零,整体上表现为谱系聚集。在小空间尺度(5 m×5 m)上,谱系结构聚集强度最大。在所有空间尺度上,群落内小径级个体表现为谱系聚集,随着径级的增大(DBH>7 cm),逐渐表现为谱系发散,且发散程度随径级增加而增大。小径级个体的谱系聚集强度随空间尺度而增大;而大径级个体(DBH>7 cm)的谱系发散程度随空间尺度增加而增大。小径级群落的生境过滤和大径级群落的竞争排斥作用可能是驱动该区域急尖长苞冷杉群落构建的主要生态学过程。     

Phylogenetic composition and structure of tree communities shed light on historical processes influencing tropical rainforest diversity

The Neotropics, Afrotropics and Madagascar have different histories which have influenced their respective patterns of diversity. Based on current knowledge of these histories, we developed the following predictions about the phylogenetic structure and composition of rainforest tree communities: (Hypothesis 1) isolation of Gondwanan biotas generated differences in phylogenetic composition among biogeographical regions; (H2) major Cenozoic extinction events led to lack of phylogenetic structure in Afrotropical and Malagasy communities; (H3) greater angiosperm diversification in the Neotropics led to greater phylogenetic clustering there than elsewhere; (H4) phylogenetic overdispersion is expected near the Andes due to the co‐occurrence of magnoliids tracking conserved habitat preferences and recently diversified eudicot lineages. Using abundance data of tropical rainforest tree species from 94 communities in the Neotropics, Afrotropics and Madagascar, we computed net relatedness index (NRI) to assess local phylogenetic structure, i.e. phylogenetic clustering vs. overdispersion relative to regional species pools, and principal coordinates of phylogenetic structure (PCPS) to assess variation in phylogenetic composition across communities. We observed significant differences in phylogenetic composition among biogeographical regions (agreement with H1). Overall phylogenetic structure did not differ among biogeographical regions, but results indicated variation from Andes to Amazon. We found widespread phylogenetic randomness in most Afrotropical and all Malagasy communities (agreement with H2). Most of central Amazonian communities were phylogenetically random, although some communities presented phylogenetic clustering (partial agreement with H3). We observed phylogenetic overdispersion near the Andes (agreement with H4). We were able to identify how differences in lineage composition are related to local phylogenetic co‐occurrences across biogeographical regions that have been undergoing different climatic and orographic histories during the past 100 Myr. We observed imprints of the history following Gondwana breakup on phylobetadiversity and local phylogenetic structure of rainforest tree communities in the Neotropics, Afrotropics and Madagascar.     

西双版纳热带季节雨林的研究

本文以多个样方的资料分析,从群落综合特征上研究了西双版纳热带季节雨林的特点和类型、物种组成、生活型谱、叶级谱等。根据上层标志树种、群落生态外貌特征和生境把西双版纳的热带季节雨林区分为低丘雨林和沟谷雨林二个群系组,各包括若干群系。低丘雨林中面积最大和最有代表性的群系是大药树、龙果林,而沟谷雨林中最有代表性的群系是番龙眼、千果榄仁林。二者相比,低丘雨林的物种多样性要小一些,附生植物相对少一些,小、矮高位芽植物和小叶、落叶树种比例稍高,在生态上向季雨林和热带山地的常绿阔叶林过渡,有更强的地方代表性。沟谷雨林则更接近典型的湿热带雨林。     

尖峰岭自然保护区扩大区域植物多样性研究

尖峰岭自然保护区2002年由省级上升为国家级自然保护区, 面积由原来的7,762 hm²增加至20,170 hm²。为建立一个比较完善的国家级自然保护区管理体系, 海南大学于2003年10月通过路线调查与标准样方相结合的方法对保护区扩大区域展开了植被资源调查工作。本次调查共记录到43种尖峰岭地区新记录种, 其中黄毛马兜铃(Aristolochia fulvicoma)、海南地不容(Stephania hainanensis)、卵叶石笔木(Tutcheria ovalifolia)、蜜茱萸(Melicope patulinervia)和南烛(Lyonia ovalifolia)等5种为海南特有种。在本次调查的9,600 m²天然林标准样方中共记录到高1.5 m以上的立木3,466株398种, 隶属于69科161属。在扩大区域内共有国家级珍稀濒危和保护植物41种, 其中国家I级保护植物4种, 新记录到的尖峰岭地区国家级濒危植物2种, 即毛茶(Antirhea chinensis)和琼棕(Chuniophoenix hainanensis), 并基本确定了这些植物的垂直分布状况。扩大区域热带低地雨林、热带山地雨林、热带山顶矮林3种群落类型的物种多样性指数均较高, 且Simpson指数(D)及Shannon-Wiener指数(H＇)均是热带山地雨林>热带低地雨林>热带山顶矮林; 均匀度则是热带山地雨林>热带山顶矮林>热带低地雨林。表明经过多年封山育林及实施天然林保护工程, 扩大区域内曾经受过强烈干扰的热带低地雨林和山地雨林已经得到了很好的恢复。     

Phylogenetic clustering increases with succession for lianas in a Chinese tropical montane rain forest

Previous research found that phylogenetic clustering increased with disturbance for tropical trees, suggesting that community assembly is mainly influenced by abiotic factors during early succession. Lianas are an important additional component of tropical forests, but their phylogenetic community structure has never been investigated. Unlike tropical trees, liana abundance is often high in disturbed forests and diversity can peak in old secondary forest. Therefore, phylogenetic structure along a disturbance gradient might also differ from tropical tree communities. Here we determined phylogenetic community structure of lianas along a disturbance gradient in a tropical montane forest in China, using the net relatedness index (NRI) from 100 equivalent phylogenies with varying branch length that were constructed using DNA‐barcode sequences. Three additional phylogenetic indices were also considered for comparison. When NRI was used as index phylogenetic clustering of liana communities decreased with decreasing tree basal area, suggesting that liana competitive interactions dominate during early succession, which is in contrast to the pattern reported for trees. Liana communities in mature forests, on the other hand, were phylogenetic clustered, which could be caused by dispersal limitation and/or environmental filtering. The three additional phylogenetic indices identified different, sometimes contradicting predictors of phylogenetic community structure, indicating that caution is needed when generalizing interpretations of studies based on a single phylogenetic community structure index. Our study provides a more nuanced picture of non‐random assembly along disturbance gradients by focusing on a non‐tree forest component.     

Phylogenetic distance can predict susceptibility to attack by natural enemies

If related species share enemies, variation in the damage experienced by species within a community may be predictable based on phylogeny. We examined the hypothesis that plant species more closely related to other community members experience greater herbivory by assessing leaf damage to native and exotic plants in two North American communities: an Eastern hardwood forest and a Rocky Mountain montane community. Pairwise phylogenetic distances between focal species and the hundreds of other native species in each community were calculated. We examined the influence of four measures of relatedness within each community: NND (phylogenetic distance to the nearest native neighbor), MPD (mean phylogenetic distance to the native species in the community), and two new metrics, MIPD (mean inverse phylogenetic distance) and INND (inverse nearest neighbor distance). These new metrics assume a nonlinear increase in interaction strength with relatedness; in the context of natural enemies, they posit that the sharing of enemies between any two species increases nonlinearly with their relatedness. Using regression models, we found that herbivore damage decreased with decreasing phylogenetic similarity of focal species to native species (as measured by MIPD) in both sites, although the pattern was significant only for native focal species in the montane community and exotic focal species in the hardwood forest. Similar decreases in herbivory with decreasing relatedness were detected using INND (montane natives) and MPD (hardwood forest exotics). There was no significant relationship between NND and herbivory for any of the four site by focal plant origin combinations. Our results are the first to support the hypothesis that native species can escape attack as a function of their phylogenetic dissimilarity to the larger community of native species, and to demonstrate that exotic species show these patterns in the wild (as opposed to in common gardens). We suggest that phylogenetic distance metrics assuming a nonlinear increase in interaction strength with relatedness show promise for broader application.     

尖峰岭热带山地雨林优势树种白颜树空间分布格局

优势树种对群落的构建和形成起主要作用。该文以海南岛尖峰岭60 hm²样地内重要值第二大的树种白颜树(Gironniera subaequalis)为研究对象, 探索其种群分布格局特征, 讨论环境异质性、密度依赖死亡、扩散限制等机制在格局形成过程中所起的作用。将白颜树10022个植株分为6个径级, 分别归属于幼树、中龄树、成年树三个生活史阶段, 采用成对相关函数分析各径级的空间分布特征; 双变量成对相关函数和标签关联函数分析不同生活史阶段之间的空间关系; Berman检验方法检验3个地形因子分别对幼树、中龄树、成年树分布影响的显著度。结果表明: 白颜树种群内I、II、III、IV径级呈现聚集分布, 聚集程度随径级的增加减弱; V和VI径级小尺度上均匀分布, 大尺度上以随机分布为主。幼树与中龄树空间正关联; 幼树与成年树空间负关联; 成年树与中龄树在较小的尺度上负关联, 大尺度上微弱正关联。但是不同生活史阶段的个体之间彼此分离, 个体间无直接的促进作用。地形因子中, 坡度、海拔、凹凸度对幼树的分布影响显著; 坡度、凹凸度对中龄树的分布影响显著; 仅坡度对成年树的分布影响显著。从现有的空间格局可以推断出环境异质性和密度依赖死亡对格局形成起作用, 但是种子的扩散限制对空间格局的影响没有明确地表现出来。