长白山区泥炭地苔藓植物生态位与种间联结对海拔梯度的响应

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经典胁迫梯度假说(Stress gradient hypothesis)认为植物种间相互作用随环境胁迫增强由竞争向正相互作用转化。然而,该假说缺乏第二大植物类群——苔藓植物的实验验证,也似乎无法解释长白山泥炭藓丰富度随海拔的偏峰分布格局。本研究以长白山四处泥炭沼泽中苔藓植物为主要实验物种,沿海拔梯度,考虑物种胁迫耐受性,通过生态位和种间联结分析,研究植物相互作用(包括竞争和正相互作用)类型或者相互作用强度随海拔变化,寻找苔藓植物中胁迫梯度假说的证据,并尝试通过生态位和种间联结分析来解释长白山物种丰富度随海拔分布的格局。主要结论如下:1)温度随海拔升高不断降低,在高海拔地区,存在低温胁迫。在低海拔地区蒸发量最大,而降水量最小,所以在低海拔地区的泥炭沼泽中面临干旱胁迫。2)海拔高度和水位是影响苔藓分布最重要的环境因素,它们不仅直接影响苔藓植物的分布,还通过影响其他环境变量间接影响苔藓植物分布。沼泽水化学环境也是影响苔藓植物分布的重要环境因素,12个环境指标之间存在广泛的相关关系。3)根据海拔高度和水位两个环境变量,可以将苔藓植物划分为三个群组:高海拔苔藓植物群组,低海拔丘间植物群组,低海拔丘上植物群组。三个苔藓植物群组组内生态位宽度与生态位重叠大小排序均为:低海拔丘间苔藓植物>低海拔丘上苔藓植物>高海拔苔藓植物。低海拔丘上苔藓植物与高海拔苔藓植物群组内总体联结表现为显著正联结。4)苔藓与维管植物之间显著正联结比例大于显著负联结比例。生境需求是苔藓与维管植物间种间联结的重要影响因素,相同生境需求的物种间以正联结为主,反之则会出现负联结。维管植物多生长于丘上,与藓丘上的物种存在正相互作用。然而,维管植物对丘间物种也存在正相互作用。5)生境差异的苔藓植物间显著负联结比例大于显著正联结的原因。除了物种生态需求的差异外,种间竞争也是一个重要原因。然而,相同生境的苔藓植物间表现为正联结,表明苔藓植物间存在普遍的正相互作用。6)优势维管植物和苔藓植物生态位宽度均较窄,而生态位重叠较大。随着海拔升高,苔藓植物之间、苔藓与维管植物之间以及所有优势物种之间的平均生态位重叠值呈减小趋势。7)生态位与种间联结结合起来可以解释种间相互作用:正相互作用物种种对间生态位重叠高,种间联结为正联结;竞争物种种对间生态位重叠高,种间联结为负联结;生境需求差异物种种对间生态位重叠低,种间联结为负联结。8)在干旱胁迫较明显的低海拔泥炭地中,苔藓植物,特别是丘间物种与丘上物种间,表现为强烈竞争,没有支持胁迫梯度假说。然而,相同生境需求苔藓植物间表现为正相互作用。9)随海拔升高,温度降低,苔藓植物间正相互作用增加,或表现为生态位分化避免竞争。苔藓与维管植物种对间显著负联结比例随海拔升高不断下降,在高海拔地区也以正相互作用为主。温度胁迫条件下,苔藓植物间以及苔藓植物与维管植物间相互作用支持胁迫梯度假说。10)环境胁迫包括非资源胁迫和资源胁迫,在非资源胁迫下,种间相互作用表现为正相互作用,而在资源胁迫下,生境需求不同物种间表现为竞争作用,生境需求相同物种间表现为正相互作用。与Maestre(2009)对胁迫梯度假说的改进中的预测相一致。11)在长白山地区,泥炭藓物种丰度偏峰分布格局是由环境胁迫和种间相互作用共同作用的结果。在高海拔地区,种间正相互作用缓解环境胁迫对苔藓植物的影响,而在低海拔地区,种间相互作用加剧环境胁迫对苔藓植物的影响。金川泥炭藓物种丰富度偏小与人为干扰较强烈有关。
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