生境異質(zhì)性和擴(kuò)散限制對亞熱帶和熱帶森林物種多樣性維持的作用.pdf

1、物種多樣性維持機(jī)制一直以來都是生態(tài)學(xué)研究的核心問題之一，然而也一直是爭論不休的問題之一。爭論來源于不同理論對物種多樣性維持機(jī)制的不同解釋，也歸因于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和檢驗(yàn)方法無法分辨不同機(jī)制對實(shí)際物種多樣性格局解釋的差異。本研究以來自不同森林群落(浙江古田山24ha樣地(GTS)、臺灣福山24ha樣地(FS)和巴拿馬BCI50ha樣地）的53萬多株、500余種植物空間分布信息為基礎(chǔ)，采用更加靈敏、準(zhǔn)確和可靠的空間統(tǒng)計(jì)模擬等方法，系統(tǒng)比較了有關(guān)物種

2、多樣性維持機(jī)制，回答了什么是維持物種多樣性的主要動力問題。同時(shí)通過理論創(chuàng)新，構(gòu)建了不同過程對物種多樣性維持貢獻(xiàn)率的比較方法，檢驗(yàn)結(jié)果回答了不同主要過程對物種多樣性維持的重要性問題。
　　 本研究首先系統(tǒng)檢驗(yàn)了古田山24ha常綠闊葉林樣地內(nèi)的物種多樣性和種群空間格局。發(fā)現(xiàn)這些格局內(nèi)都存在著強(qiáng)烈的空間自相關(guān)，這意味著簡單采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)物種多樣性維持機(jī)制的研究方法會存在較大偏差。另外這些檢驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)幾乎所有種群在空間上都呈聚集分布，

3、表明隨機(jī)放置假說中的隨機(jī)過程不可能是唯一主要物種多樣性維持機(jī)制；其他能產(chǎn)生聚集格局的過程，如生境多樣性假說中的生境異質(zhì)性和和群落中性理論中的擴(kuò)散限制等，都可能對物種多樣性格局產(chǎn)生顯著影響。
　　 為檢驗(yàn)維持物種多樣性的主要機(jī)制，本章節(jié)選擇了巢式設(shè)計(jì)的空間過程模擬方法．該方法允許將多個(gè)不同過程納入統(tǒng)一分析框架，意味著精確比較不同物種多樣性維持機(jī)制作用的大小成為可能。具體來說，主要檢驗(yàn)了隨機(jī)過程、擴(kuò)散限制、生境異質(zhì)性以及后兩者的聯(lián)合

4、作用對物種多樣性格局之一種面積關(guān)系(SAR)的效應(yīng)．從最簡單的隨機(jī)過程出發(fā)，逐步加入其他上述過程：(1)用均質(zhì)泊松過程來檢驗(yàn)完全隨機(jī)過程對SAR的效應(yīng)；(2)用異質(zhì)性泊松過程來檢驗(yàn)單一生境異質(zhì)性對SAR的效應(yīng)；(3)用泊松聚集過程檢驗(yàn)單一擴(kuò)散限制對SAR效應(yīng)；以及(4)用異質(zhì)性聚集過程來檢驗(yàn)生境異質(zhì)性和擴(kuò)散限制的聯(lián)合效應(yīng)．這些不同的模型可以通過模擬每個(gè)物種的空間分布來獲得理論SAR以及置信區(qū)間，通過與實(shí)際SAR的比較來判斷哪個(gè)或哪些過程

5、能夠很好的解釋實(shí)際SAR。
　　 通過上述一系列不同的空間點(diǎn)格局模型，發(fā)現(xiàn)相比于生境異質(zhì)性和擴(kuò)散限制的單獨(dú)作用，他們的聯(lián)合作用顯著改善了SAR解釋程度，由此證明了生境異質(zhì)性和擴(kuò)散限制的聯(lián)合作用才能較好解釋實(shí)際古田山和BCI樣地內(nèi)SAR格局。先前環(huán)境異質(zhì)性和擴(kuò)散限制的重要性都只被單獨(dú)的研究或提及，而本研究的結(jié)果強(qiáng)調(diào)了它們的在解釋實(shí)際物種多樣性格局中的聯(lián)合作用。并且，本研究是第一次強(qiáng)有力地闡明了它們的聯(lián)合作用的重要性。
　　

6、 最后，本研究還分別檢驗(yàn)了生境異質(zhì)性和擴(kuò)散限制對群落構(gòu)建的相對重要性。為了克服以前研究中的問題，在最新空間統(tǒng)計(jì)學(xué)模型基礎(chǔ)上提出新的分析框架，來模擬檢驗(yàn)兩個(gè)過程的重要性。結(jié)果顯示，BCI和福山樣地內(nèi)所有物種都受生境異質(zhì)性或擴(kuò)散限制的顯著影響，絕大部分物種受兩個(gè)過程同時(shí)顯著影響。但該兩類過程作用強(qiáng)度不同；在群落水平，擴(kuò)散限制和生境異質(zhì)性對種群空間格局作用強(qiáng)度比值為7:3，擴(kuò)散限制相對更強(qiáng)。同時(shí)不同物種受兩類過程作用強(qiáng)度不一，呈現(xiàn)梯度分布；有