论文部分内容阅读
栖息地丧失和片段化常常会导致大型兽类的丧失,进而使鼠类由于缺乏自上而下的调控作用或者资源竞争而数量增加,从而影响鼠类对植物种子的扩散过程。虽然鼠类是大型兽类丧失的栖息地中主要的种子扩散者,但是在大型兽类丧失程度梯度上分析鼠类种子扩散有效性的研究并不多见,并且对片段化效应如何影响鼠类种子扩散的潜在机制也尚不清楚。为此,本研究通过比较千岛湖中不同面积及隔离度岛屿上的兽类群落组成以及鼠类种子扩散有效性,回答如下科学问题:(1)不同森林覆盖面积及隔离度的岛屿上兽类群落如何变化?(2)岛屿上的鼠类多度变化是否会影响种子的扩散、萌发和幼苗存活,以及鼠类扩散种子的有效性?(3)岛屿森林覆盖面积及隔离度是否会导致大型兽类的丧失,进而对鼠类种子扩散产生营养级联效应?2015-2017年,我们在浙江省千岛湖地区选择了 21个研究岛屿,以鼠类-短柄枹(Quercus serrata var.breviptiolata)种子扩散系统为研究对象开展相关调查和实验。这些岛屿拥有不同的森林覆盖面积,隔离度和大型兽类丧失程度。我们使用红外数码相机和鼠笼对岛屿上的兽类丧失程度和鼠类物种组成及相对多度进行监测。同时,我们还估计了不同岛屿上的种子产量,并结合鼠类相对多度评估了鼠类对种子资源的竞争强度。此外,我们还开展了种子扩散实验并利用种子萌发实验来评估扩散后种子的萌发率和幼苗的存活率,以便基于种子扩散有效性层次框架对岛屿上鼠类种子扩散的有效性进行评价。主要结果如下:(1)不同体型兽类的物种丰富度只与森林覆盖面积有关,随森林覆盖面积的增加而增加。岛屿森林覆盖面积只对大型兽类β多样性中因嵌套而产生的组分有正向作用,而对小型兽类的总体β多样性和两组分没有显著影响。岛屿上的兽类丧失程度也只与岛屿面积有关。岛屿隔离度对兽类物种多样性没有显著影响。(2)鼠类的相对多度与大型兽类丧失及岛屿隔离度有关,而岛屿森林覆盖面积对鼠类相对多度没有显著影响;鼠类相对多度决定了鼠类对种子资源的竞争强度。在种子命运上,鼠类对种子资源的竞争强度变化会对种子捕食率、种子扩散率、种子贮藏率以及贮藏后存活率产生非线性效应。此外,种子鲜重也会对种子扩散率和扩散后贮藏率有显著的非线性效应但对贮藏种子存活率是显著的负效应。在种子扩散距离上,鼠类间的竞争强度对种子扩散距离有正向作用,但随着种子重量的增加,种子的扩散距离先增大后减小,种子鲜重约为2.07 g时,具有最远的扩散距离。(3)种子萌发阶段,围栏内种子的死亡因素主要为真菌感染,而围栏外主要为鼠类捕食;幼苗存活阶段,围栏内幼苗的死亡因素主要为其它非生物因素,而围栏外仍然为鼠类捕食,但其相对重要性有所下降。排除鼠类后,种子的萌发率和幼苗的存活率升高,且随着种子重量的增加,种子的萌发率和幼苗存活率也随之升高。同时,围栏作用与种子重量间存在相互作用,围栏内外种子萌发率的差异随种子重量的增加而增加,而种子重量对围栏内外幼苗的存活率差异没有显著影响。(4)森林覆盖面积对鼠类种子扩散有效性有显著的间接作用,即通过大型兽类丧失来影响鼠类对种子资源的竞争,进而对种子扩散有效性产生营养级联效应。同时,岛屿隔离度对鼠类种子扩散有效性有较强的直接作用。上述研究结果表明,栖息地的丧失和隔离作用会通过改变大型兽类群落组成来影响鼠类多度,从而改变鼠类间对种子资源的竞争强度,进而作用于鼠类对短柄枹种子的扩散过程,产生营养级联效应。这种鼠类与短柄枹之间相互作用的改变可能会影响千岛湖地区短柄枹的种群动态。同时,我们的结果还强调了栖息地片段化效应与大型兽类丧失对重要生态过程的综合作用,这种综合作用应在后续的研究中加以重视。