长白山阔叶红松林木本植物功能性状与系统发育多样性研究

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群落如何构建是群落生态学研究的重点问题之一,而通过对基于功能特性的功能性状和进化历史的系统发育研究,可以更加深入地理解群落构建的内在机理。本文以长白山次生杨桦林(演替前期)和阔叶红松林(演替后期)内的46个和52个树种为研究对象,利用叶片碳含量、叶片磷含量、叶片氮含量、木材密度、最大树高、叶面积、比叶面积、比根长和树皮厚度9个功能性状和不同树种间的亲缘关系,采用Faith指数和Dnn指数,分析不同空间和径级尺度的功能性状、系统发育alpha和beta多样性,并通过与零模型对比,探究群落实际多样性变化与随机状态的差异,旨在揭示长白山阔叶红松林不同演替阶段群落的构建机制。主要结论如下:  1)长白山阔叶红松林与次生杨桦林大部分树种的功能性状与其进化历史存在密切关系,亲缘关系较近的物种具有更加相似的性状,但具有系统发育信号的各性状的K值均小于1,表明各功能性状的系统发育保守性不强。  2)长白山阔叶红松林和次生杨桦林内的植物功能性状与系统发育alpha多样性随空间尺度的增大而升高,但在相同空间尺度内,次生杨桦林的alpha多样性要高于阔叶红松林。不同径级个体的多样性也表现出类似的尺度依赖效应,但径级间的多样性存在差异。阔叶红松林多样性最高的是大径级个体,这可能是由竞争性排斥在个体生长过程中的积累作用所致。次生杨桦林多样性最高的为小径级个体,可能因为次生杨桦林处于演替前期,小径级个体同时包含演替先锋种和演替后期的物种所致。功能性状与系统发育群落结构随空间尺度呈非随机变化趋势,表明生态位过程在群落构建中起重要作用。不同功能性状的群落结构存在差异,表明不同功能性状由于表征不同的生活史对策,起主导作用的生态过程有差异,这也在一定程度上造成了系统发育与功能性状多样性变化中的随机格局。  3)长白山阔叶红松林和次生杨桦林的系统发育和功能性状beta多样性均表现出距离衰减效应。随空间距离增大,群落间的功能性状与系统发育相似性逐渐降低。随空间尺度增大,群落间相似性逐渐降低。虽然不同径级个体均具有距离衰减效应,但不同径级个体间的beta多样性存在差异。其中阔叶红松林小径级个体beta多样性最高,大径级beta多样性最低,而次生杨桦林的趋势则相反,表明不同演替阶段的主导生态过程存在差异。在相同空间尺度下,功能性状与系统发育beta多样性格局未发现显著变化。但随空间尺度增大,除了次生杨桦林的系统发育beta多样性格局外,两块样地的功能性状与系统发育beta多样性均呈非随机变化,这表明群落主导的生态过程由竞争性排斥,逐渐转变为环境过滤。长白山阔叶红松林和次生杨桦林内大多数功能性状的beta多样性格局随空间尺度变化呈非随机的变化趋势:在小空间尺度上(10m),不同功能性状的beta多样性有较大差异,表明在该尺度上影响不同功能性状beta多样性格局的主要生态过程不同;当空间尺度增大到50m时,多数功能性状的beta多样性要低于随机状态,表明环境过滤起主导作用。
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