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生物多样性空间分布及其相关机制一直以来都是生态学与生物地理学的研究热点。山地生态系统有很高的生境异质性和生物多样性,在科研和保护上都具有重要意义。喜马拉雅山脉位于青藏高原南缘,是全球生态热点区域。其地形复杂,海拔落差大(100-8,844m),具有明显的垂直气候带;喜马拉雅山的沟谷地区蕴含丰富的物种多样性,是贯穿该区南北的生物通道。该区是研究物种多样性垂直分布格局及其相关机制的理想场所。本研究在区域尺度与地方尺度完成了以下研究内容:(1)喜马拉雅山陆生脊椎动物物种多样性垂直分布格局(区域尺度);(2)吉隆沟非飞行小型哺乳类物种多样性垂直分布格局(地方尺度);(3)吉隆沟鸟类物种beta多样性垂直分布格局(地方尺度)。主要内容及结果如下: 1.喜马拉雅山陆生脊椎动物物种多样性垂直分布格局 本研究通过野外调查和文献资料共整合了喜马拉雅山地区的1,539种陆生脊椎动物。利用物种连续分布模型得到该地区100-6,000m的物种丰富度在每100-m海拔带的垂直分布情况。结合年均气温、年均降水、年均气温较差、生境异质性、归一化植被指数、面积和中域效应几何限制模型等环境因子,借助一系列回归模型以探究不同类群动物及其子集与环境因子间的关系。 虽然大部分物种子集的垂直分布格局都为中峰型,但它们的物种多样性峰值不同。喜马拉雅山地区1,539种陆生脊椎动物物种多样性在海拔1,000-1,800m之间最高。特有种在海拔1,300-1,800m之间最丰富;非特有物种则在海拔900-1,400m之间最丰富。繁殖鸟物种多样性在海拔1,000-2,000m之间最高;哺乳类物种多样性在海拔900-1,400m之间最高;爬行类物种多样性在海拔600-1,400m之间最高;两栖类物种多样性在海拔1,000-1,500m之间最高。不同垂直分布幅的物种,其分布格局有所差异。喜马拉雅山地区陆生脊椎动物物种多样性垂直分布格局主要受多个环境因子的综合作用而形成。其中温度、降雨归一化植被指数和生境异质性等空间结构性的环境因子的作用要比面积和空间几何限制作用等纯空间因子的作用强。虽然气候、能量等环境因子的影响力更广泛;中域效应对特有种和垂直分布幅较大的物种都有较大的影响力;面积影响力最弱。不同物种子集相似的分布格局隐藏着不同的机制。气温、归一化植被指数、生境异质性是影响繁殖鸟与哺乳类物种多样性垂直分布格局的主要因子;气温、降雨、归一化植被指数、生境异质性以及面积是影响爬行类物种多样性垂直分布格局的主要因子;降雨和生境异质性是影响两栖类物种多样性垂直分布格局的主要因子。针对各类群更细致的物种子集的研究结果表明,同一类群不同动物子集的垂直分布格局及其成因有所差异。 2.吉隆沟非飞行小型哺乳类物种多样性垂直分布格局 本研究选取非飞行小型哺乳类,在喜马拉雅山中段的吉隆沟对其物种多样性垂直分布格局进行精细尺度下的分析,以评估空间结构性的环境因子与纯空间因子的对物种多样性垂直分布格局的作用。本研究将吉隆沟1,800-5,400m的海拔梯度划分为12条300-m的海拔带。每个海拔带设置5个样方,每个样方放置30个鼠夹。在2012年5-10月、2013年7-10月的野外调查中共完成21,600个有效夹夜,捕获非飞行小型哺乳类755只,22种。本研究选取了8个环境因子以探究小型哺乳类动物垂直分布格局与环境的关系:其中面积和中域几何限制模型预测值为纯空间因子;年平均气温、年平均降水、年平均气温较差、年平均潜在蒸散量、归一化植被指数、植物物种丰富度和生境异质性为空间结构性的环境因子。通过多种的回归分析探究不同动物子集与环境因子间的关系;并利用年均降水与潜在蒸散量构建数学模型,验证“水-能量动态”理论。 吉隆沟小型哺乳类及其子集物种多样性垂直分布格局以中峰格局为主。总体物种多样性峰值出现在海拔2,700-3,300m之间,该格局不能被单个环境因子或假说解释,而是由多个环境因子的综合作用而形成;纯空间因子的作用相对较弱,空间结构性的环境因子的作用较强。另外“水—能量动态”理论很好的解释了吉隆沟小型哺乳类及其子集物种多样性垂直分布格局。 3.吉隆沟鸟类物种beta多样性垂直分布格局 本研究对吉隆沟鸟类物种beta多样性进行了深入探讨。本研究将吉隆沟1,800-5,400m的海拔梯度分成12条连续的300-m的海拔带。各海拔带内布设3条样线,总长度为7.5km。在2012年6-8月,9-10月以及2013年6-8月间对调查区的36条样线进行了四次调查。利用辛普森相异指数衡量不同海拔带间的物种组成差异。利用中域效应空间几何限制下的拟合beta多样性格局与实际beta多样性格局进行比较。本研究使用来源于微型气象站的气象数据(日平均气温和降雨量)、面积和海拔作为环境因子。利用基于距离的冗余分析(db-RDA)来解释吉隆沟个海拔带的鸟类物种组成与个环境因子的关系。利用Mantel test分析物种相异性与环境相异性之间的关系。利用分层方差拆分评估海拔、面积和气象相异性对物种相异性的独立解释力。 吉隆沟鸟类物种beta多样性(周转率)垂直分布格局与为双峰型。物种周转率峰值出现在海拔2,400-3000m和3,600-4,200m。拟合物种周转率垂直分布格局为双峰格局,峰值出现在海拔2,100-2,700m和3,300-3,900m。拟合周转率与实际周转率的较高相关度表明鸟类的随机空间分布影响了该格局的形成。Db-RDA分析表明,吉隆沟的鸟类是沿着“水-温度”梯度变化分布的。Manteltest与分层方差拆分表明气候因子对beta多样性的影响较大。