相关生长关系与生态学研究中的尺度转换

生态学研究常常涉及不同的尺度, 而不同尺度之间生态属性的转换是生态学研究的一个难点,也是近年备受理论生态学界,尤其是植物生态学界重视的问题之一。相关生长理论及其应用的研究使一些生态属性的尺度转换成为可能。相关生长关系反映出生物身体大小 对其身体结构、生理过程等属性的影响;而种群和群落甚至更大尺度上的许多生态特征都可以从有限的个体特征中表现出来。因此,人们有可能应用这些定量的相关生长关系,解决生态学研究中可能出现的无法直接测量或表征的不同尺度的问题。本文就相关生长理论模型进 展及其在植物生态学中一些应用做一介绍。     

松嫩平原异质生境芦苇种群叶片的表型可塑性

通过大样本测定,定量分析了松嫩平原4个不同生境芦苇种群叶片生长的可塑性与规律性.结果表明:异质生境各芦苇种群的叶长、叶宽、叶生物量、叶面积和比叶面积之间均有显著差异.季节性积水生境和人工林缘沙地生境芦苇叶片各数量性状的可塑性最大,而碱斑生境的最小,叶生物量与叶面积的可塑性远大于叶片的其他数量性状,各生境芦苇种群叶宽与叶长、叶生物量与叶面积、叶生物量与叶长、叶生物量与叶宽均呈显著的幂函数异速生长关系.尽管芦苇叶片的数量性状在各组异速关系中,其异速系数1gβ均表现出显著的差异(P＜0.01),但其异速指数却有相同的规律,即叶宽与叶长异速指数α＜1,叶生物量与叶长/叶宽异速指数α＞1,而叶生物量与叶面积异速指数α≈1.异质生境芦苇叶片较大的表型可塑性与一致的异速生长规律性,表征了广布种芦苇尽管具有宽幅适应性,但其叶片的数量性状仍保持相同的生长有序性.     

异速生长关系在生物学中的应用

综述了异速生长关系在动物代谢和植物生长方面的应用．分析了异速生长关系的机理解释模型——代谢生态学理论——在生物学研究中的现状和存在的问题．该理论认为,生物的代谢速率将正比于个体质量3／4次幂,然后将生物体的其他属性同代谢速率相联系,并进行一系列的时间、空间和组织水平的尺度转换,从而代谢生态学理论可以解释个体生长、发育、种群动态、分子进化,以及物种多样性等问题．     

千岛湖枝角类的群落结构

研究了一大型深水湖泊——千岛湖枝角类的群落结构,包括种类组成、种群动态、现存量及多样性指数等．在一周年的研究中,共发现26种枝角类,根据年平均密度和生物量,优势种为透明溞(Daphnia,hyalina)、象鼻溞(Bosmina spp．)和短尾秀体溞(Diaphanosoma brachyurum)．相关回归分析表明：采样站之间群体的密度越大,群落的多样性和均匀度显著增加,种类数也明显增多．通过比较8个湖泊、水库枝角类的种类组成发现,枝角类的种类数并不与湖泊面积大小呈明显的正相关关系,这与Dodson通过研究欧洲及北美湖泊中的枝角类得出的结论并不一致．     

皇甫川流域不同生态环境类型对草地植物群落结构的影响

利用梯地比较的方法,从物种多样性,地上现存生物量,主要饲用植物生物量,群落光合生产结构,优势种,群落密度,生境等多个角度,研究在皇甫川流域三种不同生态环境类型下的草地群落的特征,结果表明,原生环境区的群落结构优于生态恢复治理区和水土流失区,各方面的指标大都好于后两,水土流失区群落状况较差,生态恢复治理区的群落状况居中。     

带状采伐对毛竹地上生物量分配及异速生长的影响

[目的]毛竹林带状采伐可实现竹林机械化经营,研究不同采伐宽度毛竹立竹生物量分配及其异速生长,为毛竹林带状采伐经营提供科学依据.[方法]2019年12月模拟机械采伐对不同宽度条带内的毛竹林实施全林皆伐,2020年8月统计试验毛竹林不同采伐宽度带(0、3、9、15 m)内新竹数量、胸径、枝下高和竹高.调查新竹枝、叶、秆生物...     

植物种群的自然稀疏规律——-3/2还是-4/3?

由密度导致的植物种群的自然稀疏现象,是植物种群生态学研究的热点.但关于植物自然稀疏规律(种群密度和个体平均质量的幂律关系)的机理,却有两类截然不同的理论解释,分别对应着-3/2和-4/3幂律.作者重点介绍这两类自然稀疏幂律的代表性理论模型: Yoda的-3/2自疏法则和基于WBE模型的-4/3自疏规律,以及它们各自的理论基础.由于研究方法等原因,目前的数据尚不足以否定一条自疏上限线的存在,也不能令人信服地推翻-3/2而确立-4/3幂值的自疏规律.     

Universal species-area and endemics-area relationships at continental scales

Despite the broad conceptual and applied relevance of how the number of species or endemics changes with area (the species-area and endemics-area relationships (SAR and EAR)), our understanding of universality and pervasiveness of these patterns across taxa and regions has remained limited. The SAR has traditionally been approximated by a power law, but recent theories predict a triphasic SAR in logarithmic space, characterized by steeper increases in species richness at both small and large spatial scales. Here we uncover such universally upward accelerating SARs for amphibians, birds and mammals across the world’s major landmasses. Although apparently taxon-specific and continent-specific, all curves collapse into one universal function after the area is rescaled by using the mean range sizes of taxa within continents. In addition, all EARs approximately follow a power law with a slope close to 1, indicating that for most spatial scales there is roughly proportional species extinction with area loss. These patterns can be predicted by a simulation model based on the random placement of contiguous ranges within a domain. The universality of SARs and EARs after rescaling implies that both total and endemic species richness within an area, and also their rate of change with area, can be estimated by using only the knowledge of mean geographic range size in the region and mean species richness at one spatial scale.     

General patterns of taxonomic and biomass partitioning in extant and fossil plant communities

A central goal of evolutionary ecology is to identify the general features maintaining the diversity of species assemblages. Understanding the taxonomic and ecological characteristics of ecological communities provides a means to develop and test theories about the processes that regulate species coexistence and diversity. Here, using data from woody plant communities from different biogeographic regions, continents and geologic time periods, we show that the number of higher taxa is a general power-function of species richness that is significantly different from randomized assemblages. In general, we find that local communities are characterized by fewer higher taxa than would be expected by chance. The degree of taxonomic diversity is influenced by modes of dispersal and potential biotic interactions. Further, changes in local diversity are accompanied by regular changes in the partitioning of community biomass between taxa that are also described by a power function. Our results indicate that local and regional processes have consistently regulated community diversity and biomass partitioning for millions of years.     

围填海工程对日照岚山港附近海域浮游动物群落影响研究

以2005-2019年秋季在日照岚山港附近海域6次浮游动物的调查资料为基础,结合该海域同期悬浮物监测结果,分析其浮游动物种类结构组成、种类数量、丰度、生物量以及香浓-威纳指数的变化,并初步探讨日照岚山港围填海工程对邻近海域浮游动物群落的影响。结果表明：2005-2019年日照岚山港附近海域秋季浮游动物种类组成比例和其他各项指数在一定范围内波动,其中,种类数和丰度呈先升高后降低再升高的趋势,生物量和多样性指数呈先升高后降低的趋势。浮游动物优势类群比例、种类数量和丰度与围填海工程进展存在一定的响应关系,生物量和香浓-威纳指数与围填海工程进展关系不明显。日照岚山港围填海工程会造成附近海域浮游动物优势类群改变,种类数量和丰度减少,围填海停止后优势类群、种类数量和丰度均有所恢复。     

武汉天河机场狗尾草群落生物量的调查

采用收获法，测定了武汉天河机场狗尾群落（Stearia viridis community) 的现存量，样方1号，2号，和3号的地上现存量（干重）分别为329．1g/m^2,262.6g/m^2和227．3g/m^2，地下现存量（干重）分别为14．9g/m^2,30.8g/m^2和32．6g/m^2，各样方现存量和物种丰富度指数计算的结果表明：狗尾草群落的生长期较短，但生长迅速，夏季生长旺盛，株高可达100cm以上，不同地段，不同季节群落伴生种有较大变化，且群落土壤不同层的属性指标虽有不同，但均适宜狗尾草生长。     

贵州省云台山林下鸟类群落特征

为了研究贵州省云台山喀斯特山地森林林下鸟类群落的组成、结构和季节动态,在2011年9月～2012年8月用网捕法对该区域的林下鸟类进行了调查,共捕获鸟类25种231只,隶属于3目12科.全年平均网捕率为6.85只·100网-1·h-1,灰眶雀鹛(Alcippe morrisonia)在4个季节的捕获率均最高;体重集中在7～42g之间的鸟类占总种类及总数量的96.00%和99.57%;鸣禽23种,占总捕获种类的92.00%;食虫鸟的种类、个体数和生物量比其他食性鸟类相应的特征值高.春季鸟类群落的种类、个体数、生物量、网捕率和Shannon-Wiener指数的值比其他季节的相应值高.Sorenson相似性系数最高为夏季-秋季鸟类群落,最低为春季-夏季鸟类群落.针叶林覆盖面积大是决定云台山林下鸟类群落特征的主要因素之一.     

上海4种常见绿化树种地上生物量模型构建

【目的】分析上海市4种常见绿化乔木杜英(Elaeocarpus decipiens)、女贞(Ligustrum lucidum)、黄山栾树(Koelreuteria bipinnata)、无患子(Sapindus mukorossi)木材密度随径级大小的变异。构建更适用城市生态系统的常用绿化乔木生物量模型,并验证木材密度与胸径的关系,为全面估算上海市绿化乔木生物量及碳储量奠定基础。【方法】采用Y=aX^b幂函数构建了生物量模型,汇总分析针对上海地区9种常见绿化乔木地上各器官生物量的模型,与此次研究构建的生物量模型进行比较,并讨论所建生物量模型的适用性。【结果】杜英树干密度显著小于其他3个树种,各树种树干密度随胸径增加没有明显变化趋势; 构建单一树种生物量模型时可以忽略木材密度对生物量的影响。对4个树种构建的生物量模型总体上拟合效果良好,参数a、b大小因树种和器官不同而有所差异; 其中常绿阔叶树种树干、树枝生物量模型参数b显著小于落叶阔叶树种。所构建的各器官生物量模型与有关学者已发表的上海地区相同树种相应器官模型之间存在差异,尤其对大径阶个体,估算的生物量总体上偏小。【结论】在城市中估算生物量时应根据人为管护强度情况选择适合的生物量模型。     

坡位对毛竹林下黄花远志生物量积累与分配及其异速生长关系的影响

【目的】林药复合经营是提高毛竹林经济效益的重要途径。分析毛竹林下黄花远志(Polygala fallax)生长、生物量积累与分配的坡位效应,旨在为毛竹黄花远志复合经营提供理论指导。【方法】以毛竹林下2年生扦插苗造林后1年的黄花远志为调查对象,分析了不同坡位黄花远志生长状况、生物量积累与分配规律及其异速生长关系。 【结果】毛竹林下黄花远志造林成活率均超过92%,且坡位间无显著差异。随坡位下降,黄花远志地径、苗高呈现出波动性上升趋势,根、茎、叶各器官及总生物量总体上均呈显著升高的变化趋势;叶生物量分配比例降低,而茎、根生物量分配比例则总体升高,中坡位黄花远志根生物量及其分配比例、根与总生物量异速生长指数均最高。【结论】黄花远志能适应毛竹林下环境,并生长良好,可以实施毛竹-黄花远志复合经营。试验区中坡位毛竹林下黄花远志生长较好,而且其入药主要部位根生物量及其分配比例较高,根与总生物量异速生长指数较大,是试验区毛竹林下黄花远志复合经营的适宜坡位。     

日照港岚山港区附近海域秋季浮游动物群落结构特征

为了解秋季日照港岚山港区附近海域浮游动物状况,并初步探讨该海域浮游动物群落结构特征与围填海工程的关系,本研究以2019年11月在该海域的调查数据为基础,并结合2010年、2013年、2016年的调查资料,分析该海域浮游动物的群落结构特征及变化情况。2019年11月日照港岚山港区附近海域共发现浮游动物31种,平均生物量(湿重)为66.0mg/m3,平均丰度为35.8ind/m3,调查海域浮游动物丰度和生物量平面分布基本一致,总体上呈近岸高、远岸低,港区内低、港区外高的趋势;调查海域的优势种为强壮箭虫Sagitta crassa、薮枝螅水母Obelia spp.和五角水母Muggiaea atlantica;多样性指数为0.41—3.01,平均为1.61。综合分析2010—2019年4次秋季的调查数据,日照港岚山港区附近海域浮游动物种类组成比例有所波动,节肢动物所占比例先降低后升高,腔肠动物所占比例先升高后降低;种类数和丰度呈先降低后升高趋势,生物量和多样性指数呈先升高后降低趋势。调查海域浮游动物种类数量和丰度在波动趋势上与所在海域围填海工程的建设进展存在一定的响应关系,但浮游动物生物量、多样性指数与调查海域围填海工程持续建设响应关系不明显。     

定南离子型稀土矿区苔藓植物多样性研究

基于生境属性和典型调查法，开展了定南稀土矿区苔藓植物分布的特征与下覆土壤理化性质的相关性研究。结果表明，定南稀土矿区有苔藓植物9科15属15种。其中苔藓植物物种多样性最高的生境为稀土尾矿堆场区长有五节芒植物群落的地块。苔藓植物的优势科有4科，为曲尾藓科（Dicranaceae）、金发藓科（Polytrichaceae）、丛藓科（Pottiaceae）、葫芦藓科（Funariaceae），占总科数的40.0%，含有9属10种，占定南稀土矿区苔藓植物总属数的60.0%，占总种数的 66.7%。苔藓植物的优势属为拟金发藓属，包含2种，占总种数的百分比为 13.3%。相似性指数最大为路边五节芒样地和沟渠石壁样地。对苔藓植物群落盖度与土壤理化性质的相关性分析表明，土壤有机质、全氮、全磷含量对苔藓植物的分布都有显著影响。研究结果可为掌握赣南稀土矿区苔藓分布特征、苔藓结皮改良土壤等方面提供基础数据支撑。     

广西白骨壤群落的生物量研究

本文研究了广西北海大冠沙白骨壤群落的现存生物量。测定结果表明:白骨壤群落的生物量为5272.2g/m~2,其中地上部分为2690.2g/m~2,地下部分为2582.0g/m~2.地下部分中94.8%的根分布于地面以下0～60cm 层。由于不同滩面的环境因素差异较大,位于不同滩面白骨壤群落的生物量也有所不同,位于内滩、中滩、外滩的群落生物量分别为11424.0g/m~2、2585.3g/m~2、1806.3g/m~2。     

A general model for ontogenetic growth.

Several equations have been proposed to describe ontogenetic growth trajectories for organisms justified primarily on the goodness of fit rather than on any biological mechanism. Here, we derive a general quantitative model based on fundamental principles for the allocation of metabolic energy between maintenance of existing tissue and the production of new biomass. We thus predict the parameters governing growth curves from basic cellular properties and derive a single parameterless universal curve that describes the growth of many diverse species. The model provides the basis for deriving allometric relationships for growth rates and the timing of life history events.     

Coral reef diversity refutes the neutral theory of biodiversity

The global decline of coral reefs highlights the need to understand the mechanisms that regulate community structure and sustain biodiversity in these systems. The neutral theory, which assumes that individuals are demographically identical regardless of species, seeks to explain ubiquitous features of community structure and biodiversity patterns. Here we present a test of neutral-theory predictions with the use of an extensive species-level data set of Indo-Pacific coral communities. We show that coral assemblages differ markedly from neutral-model predictions for patterns of community similarity and the relative abundance of species. Within local communities, neutral models do not fit relative abundance distributions as well as the classical log-normal distribution. Relative abundances of species across local communities also differ markedly from neutral-theory predictions: coral communities exhibit community similarity values that are far more variable, and lower on average, than the neutral theory can produce. Empirical community similarities deviate from the neutral model in a direction opposite to that predicted in previous critiques of the neutral theory. Instead, our results support spatio-temporal environmental stochasticity as a major driver of diversity patterns on coral reefs.