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植物功能性状和谱系关系对物种共存和群落组合具有重要影响。经典的生态位理论认为,环境的筛滤效应限定了物种的性状分布范围,促使物种趋于相似,而竞争作用将导致生态位分化或性状替代现象,生态位完全重合的物种很难共存,即群落物种的相似性受到限制。新兴的中性理论则认为环境将导致物种趋同进化,成为功能等值种。本研究以植物多样性、功能群、功能性状的分布特征和群落的谱系结构为对象,研究了亚高山林草过渡带植物群落的组合机理,及其对生物多样性的影响。研究结果表明:
(1)根据Sφrensen相似性系数对群落进行聚类分析,结果显示相同植被类型群落的相似度较高。两个过渡带的木本植物的组成与草本植物组成的相似性具有显著的相关性(P<0.001)。
(2)物种丰富度与土壤有效养分相关性均不显著(P>0.05),物种丰富度与植被类型显著相关(P<0.001)。谱系结构、功能群均匀度等指数与土壤有效养分含量之间相关性均不显著(P>0.05)。
(3)放牧干扰过渡带上功能群均匀度随着干扰梯度的增加呈显著下降趋势(P<0.001),林线过渡带上的功能均匀度呈“U”型曲线变化。但总体上,由草甸至针叶林功能均匀度均呈增加趋势。
(4)植物性状的去势对应分析显示,同属植物聚集分布于DCA分析图中,表明植物性状在属内具有较高的保守性。
(5)部分群落的木本植物性状和草本植物的比叶面积极差显著小于无效模型(P<0.05),表明环境因子对植物的性状分布具有限制作用,即生境筛滤效应。
(6)当限定无效模型的物种性状分布范围时(同实际群落),大部分性状(7/8)在部分样方中邻近距离标准差显著大于随机群落(P<0.05),显示这些性状在上述群落中呈不均匀分布,研究中样方未出现邻近距离标准差显著小于随机群落的现象(P<0.05)。这与相似性限制理论预测的结果不一致,支持了Scheffer&van Nes(2006)的理论,说明群落中物种的生态位成团簇分布。
(7)谱系结构指数在两个过渡带上变化较大。从针叶林至草甸,群落谱系结构指数-NRI(净关联指数)总体上呈逐渐增加趋势,表明群落的谱系结构逐渐由相对分散向相对聚集过渡。林线上半区各样方的NRI显著高于无效模型的值(P<o.05),表明其谱系结构呈聚集分布。干扰过渡带上干扰较轻的阔叶林与针叶林的NRI显著低于无效模型(P<0.05),说明其群落谱系结构呈过度分散状态。
(8)通过对功能群均匀度与物种丰富度的相关分析发现,二者存在极显著的负相关(P<0.001),说明竞争可能抑制了部分群落的物种丰富度。NRI与功能群均匀度指数成极显著负相关(P<0.005),谱系多样性指数PD与均匀度指数呈显著正相关(P<0.05)。
本研究结果与Weiher&Keddy(1995)的理论一致,表明生境筛滤效应和竞争作用两个机制可以从相反的方向驱动着川西亚高山植物群落的组合,支持了生态位理论。放牧干扰或环境压力作为环境筛滤因子降低了群落的性状分布范围,促进谱系结构聚集,而竞争作用有利于增加功能群均匀度,促进群落谱系结构发散。研究中功能性状的不均匀分布表明,中性理论与生态位理论可以相互补充,功能群内物种可视为功能等值种,而不同功能群间的物种则可能存在生态位分化。