植物物种空间关联性格局与物种多度以及生境丧失阈值估测模型研究

发布时间：2018-02-26 11:35

本文关键词： 物种分布空间关联性格局多样性维持物种多度估测生境丧失阈值　出处：《中山大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：植物的空间分布是多种生态过程综合作用的结果。通过对物种空间分布格局的分析可以探究群落生物多样性维持机理、估测物种多度及物种对生境丧失的响应阈值,为我们解析生态过程提供不可替代的信息和思路。因此,空间曾被认为是生态理论中最后的处女地。本文具体围绕物种空间分布数据在生态学中以上三个方向上的应用展开。首先,为探究群落构建及多样性维持机制,我分析了广东省黑石顶自然保护区50公顷永久监测样地内54个常见物种的成对物种空间分布格局。结果表明55%的物种对在空间上表现为分离,38%的物种对为局部重叠,以及7%的物种对为混合分布。通过分析成对物种空间分布格局与物种对之间的相关属性的关系,我发现生境偏好相同的物种倾向于在空间上表现为正关联关系,而生境偏好不同的物种在空间上更多地表现为分离。该结果支持环境过滤作用在黑石顶群落构建和物种共存中起主导作用。其次,我构建了通过物种空间分布数据估测物种多度的新方法。虽然该类方法很多,但已有方法要么忽略物种分布存在的空间自相关性,从而导致模型对物种多度的过低估计；要么需要除物种分布外的额外数据,增加了实际应用的成本。我在随机分布多度模型的基础上通过进一步考虑物种分布的空间自相关性,构建了仅需要物种分布信息的简单方法来估测物种多度。通过采用模拟产生的虚拟物种分布以及4个永久监测样地的实际物种数据比较了提出的新方法与已有主要方法的估测效果。结果表明我的方法是目前为止最简洁同时相较其它方法表现相当或更好,同时对数据需求最少的方法。最后,我利用物种分布数据提出了新的生境丧失阈值的测定方法和模型。多种生物对自然或人类干扰(如生境丧失)均表现出非线性的响应关系。尽管许多统计学、物理学及生态学方法被用于测定干扰关系中的临界值——即造成响应变量剧变时的干扰变量的值,但实际中大部分物种或生态系统对干扰的响应并没有表现出剧烈变化,而是相对平缓的改变。当生态响应变量(y)对干扰(x；如生境丧失)的取值范围均为(0-1)时,我提出将该响应曲线中斜率绝对值大于或等于1的区间定义为该响应关系中的区间阈值。区间阈值的下限表征了较小的干扰增量便可能触发生态变量的剧烈变化的最小值,具有明晰的生态学意义。通过分别构建两个景观变量和两个多样性变量与生境丧失之间的关系,并根据本文提出的区间阈值法,计算两个森林永久监测样地物种生境丧失的阈值。两个景观变量模型结果表明任何物种都无法承受丧失40%以上的生境。物种的半种群模型及特有物种-面积关系模型结果同样表明40%为其生境丧失阈值。因此,我建议在生物多样性保育实践中,最大可允许丧失的原生生境丧失比例为40%。总体上,本文通过对利用物种分布信息在三个方向的研究方法和实际应用的探讨,为生物多样性维持机制探究提供了新思路,为物种多度估测提供了简洁有效的方法,同时提出了生境丧失阈值的定义和测量方法。本文研究结果为生物多样性评估和保育措施的制订提供了理论依据和实际可行的方法与参考。
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【学位授予单位】：中山大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q948

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