片段化森林群落多维度和多尺度多样性分布格局及其形成机制

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研究目的:了解生境片段化后长期的群落构建轨迹仍然是一个重大挑战。现实世界中,由于干扰发生时间的不同以及初始条件的异质性,片段化生境和连续生境内群落构建过程的比较研究受到极大的限制,而我在这里以一种新颖的方式克服了这些困难。1959年,在修建新安江水库大坝期间,库区森林受到了很大程度的砍伐,为水库建成后所形成的片段化景观中的湖(即千岛湖)内“岛屿”以及邻近“大陆”的植物群落构建创造了相似的起点。半个世纪以后,本研究从物种、谱系结构和功能性状等角度出发,探索了千岛湖地区的岛屿以及邻近大陆的森林群落的生物多样性分布格局,群落构建过程,以及岛屿和邻近大陆森林群落的分化情况。研究地点:中国浙江省淳安县千岛湖地区。研究方法:本研究在千岛湖地区共调查了26个岛屿和26个邻近大陆样地的木本植物群落(>46,000个胸径≥1 cm的个体,隶属于91种)并测量了物种水平的12个功能性状。(1)计算了多个功能多样性指数(功能多样性指数、功能均匀度指数、功能离散度指数和群落功能性状加权平均数),并使用了广义线性模型来探究岛屿和大陆样地群落水平的功能性状对环境梯度的响应;(2)使用方差分解的方法来区分物种组成差异的主要环境和空间驱动因子,并比较了扩散限制和生境过滤对岛屿样地和大陆样地群落构建的相对贡献;(3)使用功能性状和谱系结构的相关指数研究了生境过滤和竞争排斥过程对岛屿样地和大陆样地群落构建的相对贡献。结果:研究发现,在局域尺度上,片段化本身的影响主要体现在引起群落的分类和功能α多样性的下降,使群落结构趋于简单;在区域尺度上的影响主要体现在引起γ多样性的下降,优势种更占优和稀有种的匮乏,演替出现减缓甚至停滞等诸多方面。12个功能性状中,有10个的群落加权平均值在岛屿样地和大陆样地间存在显著差异。此外,大多数性状沿着土壤肥力梯度发生显著的变化,且不同生境(岛屿vs.大陆)的变化特点不同。此外,岛屿样地物种组成主要受局域环境因子影响,提示生境过滤的重要性,但是大陆样地的物种组成主要受空间因子的影响。最后,绝大多数的岛屿样地和大陆样地的功能和谱系结构的发散度均没有显著偏离随机预测值。主要结论:本研究表明生境片段化对于生物多样性具有较强的负面影响,片段化生境中性状-环境关系出现了分化,片段化生境中较低的生物多样性是由生境过滤、竞争排斥、扩散限制等过程综合作用的结果。这些发现有助于加深对于生境片段化如何影响群落构建的理解。
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