伏牛山自然保护区不同干扰梯度群落系统发育结构及功能多样性

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各种生态和进化过程在维持森林高等植物群落多样性中扮演着重要角色。对群落系统发育结构的研究能够有效地反映各种生态过程对群落组成的影响。随着人类活动对自然环境的破坏急剧增加,森林被大量被破坏,生态系统的稳定以及群落物种的共存已经受到了严重的威胁。因此通过对不同干扰强度森林群落系统发育和功能结构动态变化的研究,可以更清晰地认识群落恢复和演替过程,了解生态系统机能。对于生物多样性的保护和利用具有重要意义。本文以白云山自然保护区7ha动态监测样地为基础,研究了不同零模型下白云山自然保护区落叶阔叶林群落的净系统发育亲缘关系指数(NRI)和最近种间亲缘关系指数(NTI),以及白云山自然保护区落叶阔叶林群落谱系结构在不同空间和时间尺度上的变化;同时本研究测量了不同干扰梯度群落内物种的功能性状,使用“K值”法检测了白云山自然保护区落叶阔叶林群落物种功能性状的谱系信号;并且使用物种功能性状和群落物种多度信息计算了群落功能丰富度(FRic)、功能均匀度(FEve)、功能离散(FDiv)和二次熵Rao’s指数。研究发现:(1)在10×10 m、20×20 m、25×25 m尺度范围内白云山落叶阔叶林群落系统聚集强度随着尺度的扩大依次增强,生境过滤作用明显;(2)在白云山落叶阔叶林群落内中小径级群落聚集强度随径级的增大而增加,但大径级群落聚集强度变化不明显,大尺度内大径级群落聚集强度小于中径级,在时间尺度上出现了明显的竞争排斥作用。(3)随着干扰强度的增强,群落表现出聚集强度减弱的趋势。多重比较结果表明人工林和老龄林群落谱系结构变化显著,择伐林和皆伐林群落谱结构变化不明显;竞争排斥和生境过滤作用是本区域内群落构建的主要驱动力,生态位理论是维持白云山落叶阔叶林森林群落多样性的重要机制。(4)在不同干扰梯度群落内均检测出明显的功能性状发育信号(p<0.05),本区域群落物种功能性状受系统发育历史的影响较大,群落物种生态位具有保守性。但不同的干扰群落功能性状发育信号有明显差别。老龄林K值最大表明老龄林群落环境相对稳定,因此群落内物种功能性状所受环境差异的影响较小。(5)不同群落功能多样性指数的研究中发现,干扰梯度随群落物种功能多样性影响明显,人工林由于人为的干扰和抚育,资源利用率最高,资源利用最充分。强干扰会严重影响群落资源的利用率。但是Ⅳ型老龄林样地资源利用率不高,可能是由于海拔最高,坡度最大,生境异质性强,导致环境资源利用不充分和不均匀。本研究结果表明:白云山落叶阔叶林群落物种生态位具有保守型,生态位理论是维持白云山落叶阔叶林森林群落多样性重要的生态学机制。该区域群落功能性状结构随干扰梯度的变化差异明显,强干扰不利于森林群落的恢复。希望通过研究为本区域森林资源的合理利用以及生物多样性的研究和保护提供科学的理论依据。
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