The number of species occurring in a sample of a biotic community and its connections with species-abundance relationship and spatial distribution

Connections among species-abundance (i-m _i ), species-frequency (i-F _i ), and species-sample size (S _n -n) relationships were examined on the basis of the mapping data of a natural forest in Thailand. The spatial distribution of individual trees without any discrimination of species was nearly random. Provided that the spatial distribution of each species was random, thei-m _i and thei-F _i relationship was reconstructed from each other in terms of the total number of species (S) and the total number of individuals (N) in the data. The number of species (S _n ) in a subsample consisting ofn individuals was then obtained from thei-F _i relationship. Logarithm ofS _n increased with logn and showed a convex curve through the origin. The values of diversity indices based onN andS(orn andS _n ) were affected by sample size. These trends were further examined on the basis of 944 data sets of biotic communities and three mathematical models of anS-N relationship. The properties of species-area relation were discussed in the light of these results.     

多物种集合的种-多度关系模型研究进展

种 -多度关系是群落结构研究最基本的方面之一。Preston最早描述的物种“常见性和罕见性的分布”是群落中种 -多度关系的一般特性。自从 Motomura开创性地提出一个几何序列模型用于描述这种特性后 ,生态学家已建立了许多拟合种 -多度关系的经验模型和理论模型 ,主要包括对数序列分布、对数正态分布等统计模型 ,几何序列模型、分割线段模型等生态位模型以及反映群落动态和环境制约作用的动态模型 ,还有其中一些模型的扩展模型。近年来 ,种 -多度关系研究领域已大大拓宽 ,如“群落”的内涵已延伸为“多物种集合”,物种“多度”的测度推广到“广义多度”。尽管种 -多度关系研究已取得很大进展 ,仍有一些问题尚待解决 ,诸如多度指标选择、种 -多度分布时空变化规律及其机制以及种 -多度关系模型的选择、检验、解释与应用。     

扎龙湿地昆虫群落结构及动态

湿地是介于水体与陆地之间的特殊的生态系统,其中昆虫扮演着重要的角色。通过选取扎龙村、烟筒屯、土木台和育苇场为样地以诱集夜间活动的昆虫为主,对扎龙湿地昆虫群落结构进行了探讨。结果表明:扎龙湿地夜间活动的昆虫分属14目54科139种,以鳞翅目、鞘翅目和双翅目为优势类群。各区域昆虫群落种-多度关系均表现为对数正态分布。物种丰富度为扎龙村＞烟筒屯＞育苇场＞土木台,而群落多样性和均匀度均为烟筒屯＞扎龙村＞土木台＞育苇场,Shannon-Wiener 多样性指数(H') 与均匀度(J')和物种丰富度(S)时间动态关系表现为:烟筒屯Shannon-Wiener 多样性指数(H')与均匀度(J')和物种丰富度(S)均一致;扎龙村和育苇场Shannon-Wiener 多样性指数(H')与均匀度(J')一致,而与物种丰富度(S)弱相关;土木台 Shannon-Wiener 多样性指数(H')与均匀度(J')和物种丰富度(S)均表现为弱相关。研究得出扎龙湿地总体环境质量较好,但局部地区(如土木台)有退化的趋势,并分析造成上述结果的原因。     

兴隆山国家级自然保护区不同生境的蝴蝶群落结构与种-多度分布

为明确甘肃兴隆山国家级自然保护区内的蝴蝶种类, 以及不同生境的蝴蝶群落结构与种-多度分布的变化情况, 在全部5个林场选取6条样线, 于2015-2018年连续4年采用样线法对保护区的蝴蝶进行调查和采集, 并分析了其多样性指数及种-多度分布。4年共采集蝴蝶标本5,719号, 经鉴定隶属8科69属120种。眼蝶科(3,093号)是保护区的优势类群, 喙蝶科仅采集到1号标本(朴喙蝶, Libythea lepita), 为保护区的稀有种类。其中, 各样线的种数、个体数、多样性指数以及物种丰富度表现为: 样线I最高, 样线IV次之, 说明其生境结构稳定, 环境良好, 适合蝶类生存; 样线III蜜源植物丰富, 各项指数较高; 样线V海拔较高, 各项指数较低; 样线II植物群落结构单一, 各项指数最低。相似性系数分析结果表明: 样线I和VI、III和IV、III和VI均为中等相似; 其余各样线间为中等不相似。区系分析结果表明: 古北种有63种, 占总种数的52.5%; 东洋种2种, 占总种数的1.7%; 广布种55种, 占总种数的45.8%。说明古北种占绝对优势, 且明显高于东洋种, 具有很强的地区代表性。种-多度分布分析结果表明: 样线I和IV呈现出对数正态分布, 模型拟合效果较好; 样线II和VI为非典型的对数级数模型, 符合生态位优先占领假说。说明不同生境以及人为干扰因素与蝶类多样性关系密切, 表现出单一生态系统蝴蝶群落的多样性指数较低, 复杂生态系统其多样性指数较高的特点。     

Hubbell's fundamental biodiversity parameter and the Simpson diversity index

Central to Hubbell's neutral theory of biodiversity is a universal, dimensionless fundamental biodiversity parameter that is the product of community size and speciation rate. One of the most important discoveries of Hubbell's theory is that the species‐abundance distribution and the species–area relationship of the neutral metacommunity is completely determined by this fundamental biodiversity parameter, although the diversity patterns of the local community are collectively determined by the biodiversity parameter and migration. Using the relative abundance of species and following the concept of heterozygosity of population genetics, here we developed an analytical relationship between this biodiversity parameter and the well‐known Simpson diversity index. This relationship helps bridge the evolutionary aspect of biodiversity to the ecological and statistical aspect of the diversity. The relationship between these two parameters suggests that diversity patterns of the metacommunity can also be equally described by the Simpson index. This relationship provides an alternative approach to interpret and estimate the fundamental biodiversity parameter for the metacommunity.     

山西霍山油松林的物种多度分布格局

物种多度格局分析对理解群落结构具有重要的意义。该文首次选用描述种-多度关系的生态位模型(生态位优先模型NPM、分割线段模型BSM、生态位重叠模型ONM)、生物统计模型(对数级数分布模型LSD、对数正态分布模型LN)以及中性理论模型NT, 对山西霍山油松(Pinus tabulaeformis)林的物种数量关系进行了拟合研究, 并采用卡方(χ²)检验、Likelihood-ratios (L-R)检验、Kolmogorov-Smirnov (K-S)检验和赤池信息量准则(AIC)选择最适合模型, 结果表明: (1)描述乔木层物种多度格局的最优生态位模型为NPM (3种检验方法均接受该模型, p > 0.05, 且该模型具有最小的 AIC值), ONM的拟合效果次之, 不服从BSM; 三种生态位模型均可较好地拟合灌木层物种多度格局; ONM是草本层最佳生态位模型, BSM、NPM拟合效果较差; LSD可以描述油松林各层物种多度结构; LN可以很好地解释灌草层物种数量关系; NT不能解释油松林任何层次的物种多度结构。(2)霍山油松林乔木层和灌木层的物种丰富度和物种多样性均明显小于草本层; 该群落物种富集种少而稀疏种多, 且群落的均匀度相对较小。(3)从该区油松林种-多度分布来看, 同一个模型可以拟合不同的物种多度数据, 相同的数据可以由不同的模型来解释。因此, 研究森林群落物种分布时, 应采用多个模型进行拟合, 同时选用多种方法筛选最优模型。     

紫胶林-农田复合生态系统甲虫群落多样性

在云南绿春县牛孔乡采用网扫法调查了紫胶林-农田复合生态系统(LPFE)中稻田(Ⅰ)、旱地(Ⅱ)、天然紫胶林(Ⅲ)、人工紫胶林(Ⅳ)的甲虫群落.采集标本3569号,隶属26科358种;象甲科种类最丰富,占全部种类的17.0%;瓢虫科数量最丰富,占个体总数的22.9%.虎甲科、隐翅甲科等物种数和个体数量在Ⅰ～Ⅳ中的分布没有明显差异;而叩甲科、粗角叩甲科、朽木甲科、伪叶甲科、瓢虫科、天牛科、负泥虫科、叶甲科和象甲科等有明显差异.LPFE、Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ甲虫物种多度分布符合对数级数模型,Ⅱ符合分割线段模型.Ⅰ～Ⅳ的甲虫多样性为:Ⅲ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅱ.指出了栖息于植物上的甲虫群落能度量不同土地利用生境的区别,不同类群的甲虫对于生境的指示作用不同:叩甲等可以指示农田和林地的差异,而朽木甲、天牛、叶甲和象甲可以用于指示天然林和人工林生境的区别.LPFE具有区域内土地利用方式多样化的特点,对维持甲虫的多样性水平具有积极作用.Ⅲ在当地生物多样性保护中具有重要作用,Ⅱ在系统中具有很低的多样性.     

天目山米心水青冈群落物种组成特点与萌条更新

由于特定的温湿需求,中国的水青冈多分布于亚热带山地,而分布于欧洲和北美的水青冈则为温带的优势种。本文对浙江天目山自然保护区内米心水青冈群落物种组成特点和更新进行了研究。结果表明：在3个30 m×30 m样方中共发现132种高等植物,分属于51科86属;种-面积关系符合Arrhenius模型,lg S=0.384 lg A+0.6443;log-series模型能很好地模拟米心水青冈群落中乔木层种-多度关系(R²=0.9596);乔木层优势种为壳斗科的米心水青冈、短柄枹、锥栗等;灌木层优势种有伞形绣球、宜昌荚蒾等;草本层优势种为箬竹、苔草等;群落物种多样性较高,而灌木层和草本层物种多样性与乔木层多样性呈负相关;群落结构表明,天目山米心水青冈群落是稳定的顶极群落,萌条更新在米心水青冈群落中十分常见,55%的乔木层物种具有萌条现象;尤其是米心水青冈,萌条数与母株的胸径呈显著的正相关。     

石灰岩山地淡竹林演替序列的群落物种多度分布格局

利用断棍模型(BSM)、生态位优先占领模型(NPM)、优势优先模型(DPM)、随机分配模型(RAM)和生态位重叠模型(ONM),对石灰岩山地淡竹林演替序列3类群落15个样地的种 多度关系进行拟合,并利用卡方(x²)和赤池信息量准则(AIC)检验.结果表明: 淡竹纯林、竹阔混交林和阔叶林最优物种多度分布格局模型分别为：DPM(x²=35.86,AIC=-69.77)、NPM(x²=1.60,AIC=-94.68)和NPM(x²=0.35,AIC=-364.61);BSM对混交林和阔叶林的拟合效果较好,对淡竹纯林的拟合欠佳;RAM和ONM对3类群落的拟合均不能接受;在淡竹纯林向阔叶林演替过程中,物种数逐渐增加,多度分布均匀,物种多度分布格局由DPM向NPM转变.由生境过滤作用主导转换成种间竞争作用主导是淡竹林演替序列物种多度格局变化的主要原因.采用多种模型和检验方法综合分析群落演替内、外因素变化,将有助于深入理解群落演替的生态过程.     

亚热带常绿阔叶林群落物种多度分布格局对取样尺度的响应

为揭示物种多度格局随尺度的变化规律,探讨多度格局形成的机理及生态学过程,作者以古田山亚热带常绿阔叶林24 ha固定监测样地为背景.采用断棍模型(broken stick model)、对数正态模型(Iognormal distribution model)、生态位优先占领模型(preemption model)、Zipf模型(Zipf model)、Zipf-Mandelbrot模型(Zipf-Mandelbrot model)及中性理论模型(neutral model),对不同尺度下的物种多度分布格局进行拟合,并采用AIC检验和卡方检验选择最优拟合模型.结果表明,不同尺度上适合的物种一多度曲线模型不同;在取样边长为10 m和20 m时,除中性模型外的5个模型均不能被拒绝,它们均适合小尺度下的格局,这表明存小的尺度上生态位过程对物种一多度曲线的格局贡献较大;在取样边长为40 m时,最适合的模型为对数正态模型;取样边长为60 m和80 m时,Zipf-Mandelbrot模型为最优拟合模型;在取样边长为100 m时,尽管Zipf-Mandelbrot模型有最小的AIC值,但卡方检验拒绝了除中性模型外的5个模型;中性理论模型除了边长为10 m和20 m尺度以外,在其他尺度上均比前面5种模型的预测效果更好.因此在研究物种多度分布规律时必须注意空间尺度的影响.研究结果表明随着尺度的增加,中性过程成为决定物种一多度曲线格局的主要生态过程.