結合生態位理論和中性理論探索植物群落構建機制

《結合生態位理論和中性理論探索植物群落構建機制》是依託蘭州大學，由周淑榮擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：結合生態位理論和中性理論探索植物群落構建機制
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：周淑榮
• 項目類別：面上項目

項目摘要

物種共存和多樣性維持機制是群落構建的基礎。生態位理論和群落中性理論是當今解釋物種多樣性的兩個基本理論。當前的中性理論並不要求共存物種間有生態位分化，而生態位理論又忽略了隨機過程、個體遷移和物種分化等的重要性，並缺乏預測能力。本項目擬結合理論建模、野外調查、實驗研究和計算機模擬的研究方法，在中性模型的基礎上，融合生態位分化的穩定共存機制和隨機漂變，發展具有廣泛適用性的物種多樣性維持理論和物種多度分布預測模型；在物種豐富度很高的高寒草甸草本群落中，結合演替這一自然的群落構建過程，評價生態位分化和群落漂變的相對重要性，對所建立的物種多度分布預測模型進行驗證；並為退化草甸的恢復提供理論依據。

結題摘要

通過理論研究發現，在沒有生態位分化的前提下，只有極端的更新限制和擴散限制才能夠抵消種間微弱的競爭能力差異對物種共存的影響，並且更新限制和擴散限制對物種共存的影響不盡相同。在中性模型的基礎上通過放鬆中性理論中關於種間從區域群落向局域群落擴散能力對稱的強假設，發現種間擴散能力的微小差異會導致局域群落的物種豐富度急劇降低，稀有種的數量急劇減少。但中性模型仍然能夠很好地擬合存在種間擴散能力差異的局域群落的物種多度分布，這說明中性模型的曲線擬合不能代表著群落服從中性機制。密度依賴不但可以抵消種間競爭能力差異對物種共存的負作用，延長物種共存時間，同時適度的密度依賴可以使得包含種間競爭能力差異的群落物種多度分布格局與中性分布格局一致。將生態位結構整合到中性模型後得到的生態位中性雜合模型能夠很好地擬合珊瑚群落中的物種多度分布和個體分布，並且比單一的中性模型擬合要好。這些結果一方面強調了生態位分化對物種共存的重要性，另一方面說明了整合生態位理論和中性理論來解釋群落構建和多樣性維持機制的必要性。我們研究了青藏高原處於不同演替階段的亞高寒草甸的物種多樣性和功能性狀，以及每個演替草地的環境和空間異質性對於其多樣性的貢獻率。我們發現物種豐富度（物種數）和物種群落組成（每個種的多度分布）都隨著演替年限顯著性變化，而且只需要10年，棄耕後的草地就能恢復到和自然草地差不多的物種數和群落組成。功能性狀呈現與物種數和群落組成一樣的變化趨勢。但是物種的空間分布並沒有隨演替年限顯著變化。而且儘管每個演替樣地的環境類似，但是每個樣地的環境和空間異質性對於其群落組成解釋非常少，並且他們對於群落組成的解釋並不存在一致的趨勢。因此儘管每個演替草地存在不同的物種組成，環境和空間異質性，但每個草地的群落構建過程類似。根據上述結果，我們認為演替是一個大尺度過程，這個過程顯著影響著物種庫和群落的物種功能性狀組成。因此，保護這一地區的草本植物多樣性應該從區域出發採取相應的措施。沿著演替梯度物種豐富度與均勻度均呈現顯著的負相關關係，並且這種負相關關係存在顯著的抽樣尺度效應。生態位分化在亞高寒草甸生物多樣性維持中起著重要的作用。相關研究還表明種間正相互作用有助於高寒草甸的草本植物群落的多樣性維持。