论文部分内容阅读
幼苗是植物发育过程中最脆弱的阶段，其生长和存活容易受到生物（同种邻体和异种邻体）和非生物因子的影响，探索影响树种幼苗生长和存活动态的关键因子有助于了解热带雨林树种共存机制。本文以西双版纳20公顷热带雨林动态样地（以下简称版纳大样地）内500个2m×2m幼苗样方中的树种幼苗（高度大于等于20cm，基径小于1cm）为研究对象，利用版纳大样地幼苗样方的3次调查数据（总时间跨度为6年）、幼苗功能性状数据和环境数据来分析幼苗环境生态位的系统发育保守性、幼苗功能性状相似性密度制约机制、幼苗种间和种内的生长与死亡的权衡及其与功能性状和环境生态位的关系，以此来探讨热带雨林树种共存和群落构建的生态学机制，主要研究结果如下: 1.树种幼苗局域尺度环境生态位的系统发育保守性 近年来，越来越多的生态学家们倾向于从系统发育的维度来研究群落构建过程，但是这些研究的前提基础是系统发育关联性与生态相似性的关系。多数研究以功能性状作为生态位的替代并通过检测功能性状的系统发育保守性来建立系统发育关联性和生态相似性的关系。很少有研究直接检测生态位的系统发育保守性。本研究检验了版纳大样地内的幼苗个体数量大于20的78个树种幼苗环境生态位的系统发育信号，我们发现局域尺度树种幼苗的环境生态位不具有系统发育信号，具有相同生境偏好的树种在系统发育树上的聚集模式和随机模式相比没有显著性差异，说明亲缘关系近的树种并没有比亲缘关系远的树种占据更加相似的环境生态位，环境生态位在进化上并不保守。前人对局域尺度上共存树种功能性状系统发育信号的检验通常发现功能性状进化的保守性，而本研究发现的环境生态位进化不保守性与此相悖，说明基于功能性状系统发育信号来判断系统发育关联性与生态相似性的关系是不可靠的，基于系统发育关联性与生态相似性的关系的群落构建研究需要加强对局域环境生态位系统发育保守性的度量。 2.树种幼苗存活的功能性状相似性密度制约 树种功能性状反映了树种的生态功能和策略。树种间功能性状相似性是驱动群落内共存树种组成和动态的重要因素，所以建立功能性状与维持树种多样性的生态过程，如同种负密度制约（Conspecific Negative density dependence CNDD）和环境过滤(Habitat filtering)的关系可以帮助我们从机理上来理解群落构建过程。近年来，研究发现幼苗个体的存活率随着邻体与其功能性状相似性的升高而降低，形成功能性状相似性负密度制约(Functional negative density dependence FNDD)。但是，与目标个体功能性状相似性较高的邻体与其具有相似的生境需求，这会产生功能性状相似性正密度制约(Functional positive density dependence FPDD)，从而影响我们观测到的功能性状相似性负密度制约的强度。本研究利用广义线性混合模型来分析版纳大样地内全部木本树种幼苗的同种邻体密度、基于功能性状相似性加权后的异种邻体密度和环境变量对幼苗存活的影响。研究发现同种负密度制约和功能性状相似性正密度制约是影响幼苗存活的重要因素，环境因子和二者正的交互作用共同影响幼苗存活。我们的研究结果表明功能性状相似的邻体在目标种偏好的生境中提高了目标种的存活概率，与同种负密度制约和环境过滤共同维持热带森林的树种多样性。 3树种幼苗生长与死亡的权衡及其与功能性状和环境生态位的关系 种间生长与死亡的权衡关系促进了热带雨林树种的稳定共存，但是我们依然不知道决定树种在生长与死亡的权衡轴上位置的关键因素。生长与死亡的权衡轴上不同位置的树种是否有不同的种内生长与死亡的权衡关系？功能性状和环境生态位是否是决定树种种间和种内生长与死亡权衡关系的关键因素？基于版纳大样地内幼苗个体数大于等于100的15个树种的幼苗动态监测数据、幼苗功能性状数据和环境数据，首先建立种间生长与死亡的权衡关系，并且度量树种在权衡轴上的位置;其次用幼苗的先验生长率来估计其死亡概率，并且计算种内生长与死亡权衡关系的回归参数;最后用皮尔逊相关分析来建立树种在种间生长与死亡的权衡轴的位置、种内生长与死亡的权衡关系的回归参数与功能性状和环境生态位的关系。研究发现，树种幼苗存在种间生长与死亡的权衡关系，种内生长与死亡的权衡关系在不同树种间存在显著变异，功能性状和环境生态位并不能很好地反映树种在种间生长与死亡权衡轴上的位置及种内生长与死亡权衡关系的种间变异。我们的结果说明树种幼苗的功能性状和环境生态位不是决定树种生长与死亡的权衡关系的关键因素。