中国西南三种森林的树种分布格局及驱动过程

来源 :中国科学院沈阳应用生态研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jhwangseagull
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群落物种分布的格局和机制是群落生态学的研究目标之一。决定性过程、中性过程以及随机过程被认为是群落构建的主要过程。然而,这些生态学过程在群落中的相对重要性、以及这些过程是否随着环境梯度的变化而变化不得而知。此外,从物种系统发育和功能性状维度研究物种共存机制,能够为深刻理解物种共存机制提供新的视角。  本项研究采用多个概要统计量量化随机过程、散布限制、环境过滤以及散布与环境假说在决定群落构建过程中的相对重要性。同时,结合树种不同生活史阶段和不同空间尺度,量化这些生态学过程的相对作用。本论文选择云南省3类典型森林样地:热带森林动态监测样地(西双版纳)、亚热带森林动态监测样地(哀牢山)以及亚高山森林动态监测样地(丽江)展开研究,这些森林也是我国西南地区的代表性森林群落。  本论文应用高级空间统计方法,分别在群落水平上采用不同生物多样性指标(物种-面积关系、物种多度分布以及beta多样性),以及在物种水平上采用空间概括统计量(summary statistics)(成对相关函数、K2函数和小波方差)来验证这些假说的重要性。结果表明,所有森林类型物种的分布都不是随机的,扩散限制和环境过滤共同决定了物种的分布格局。然而,这些过程的重要性并未随植物的生活史阶段变化而变化。大部分的研究结果证明扩散限制在不同的空间尺度和生活史阶段均是物种分布的主要驱动因素。由于物种的beta多样性具有空间尺度依赖性,在热带森林和亚高山森林中,扩散限制仅在较小的空间尺度上发挥作用,而在较大的空间尺度上,扩散限制与环境过滤共同影响着物种的beta多样性。随着空间尺度的加大,物种的非相似性也显著地降低。此外,在热带森林和亚热带森林中,物种维度上的分析说明群落结构中的物种聚集模式主要是由扩散限制形成的;而在亚高山森林中,环境过滤则是首要因素。这些结果表明多元概要统计量更适合应用于捕获生物多样性的不同层面特征,从而映射出不同生态学过程的多重效应。  同时,本论文还检验了上述关于群落系统发育和功能性状的作用。结果表明不同生态过程对系统发育和功能性状相异性的作用依赖于不同的多样性指数。并发现环境过滤主要影响系统发育和功能结构的转换,而扩散限制、以及扩散限制与环境过滤的共同作用则影响最近邻体系统发育和性状的转换。然而,扩散限制和环境过滤的重要性并不是随着生活史阶段和空间尺度的变化而发生改变,这也说明生态学过程在植物的任何生活史阶段以及任何空间尺度上对物种的演变及功能性策略的作用基本一致。  此外,环境梯度显著地影响了植物的功能性状和系统发育结构,不同空间尺度上的功能特征-环境关系具有一致性。资源丰富的样方里的物种具有与资源获取相关的性状,而资源节约型的功能性状则分布在资源有限的环境里。研究也表明系统发育和功能结构是聚集分布的。相距较远的物种有着相似的功能策略,这说明系统发育距离并不一定可以代表功能结构的距离。
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