生物多样性 2016, 24 (8): 922–931 doi: 10.17520/biods.2015295 Biodiversity Science http: //https://www.doczj.com/doc/7517262885.html,
?综述?
植物功能性状、功能多样性与
生态系统功能: 进展与展望
雷羚洁1孔德良2李晓明1周振兴1李国勇1*
1 (河南大学生命科学学院, 河南开封 475004)
2 (沈阳农业大学生物科学与技术学院, 辽宁沈阳 110866)
摘要: 植物功能性状与生态系统功能是生态学研究的一个重要领域和热点问题。开展植物功能性状与生态系统功能的研究不仅有助于人类更好地应对全球变化情景下生物多样性丧失的生态学后果，而且能为生态恢复实践提供理论基础。近二十年来，该领域的研究迅速发展，并取得了一系列的重要研究成果，增强了人们对植物功能性状-生态系统功能关系的认识和理解。本文首先明确了植物功能性状的概念, 评述了近年来植物功能性状–生态系统功能关系领域的重要研究结果, 尤其是植物功能性状多样性–生态系统功能关系研究现状; 提出了未来植物功能性状与生态系统功能关系研究中应加强植物地上和地下性状之间关系及其与生态系统功能、植物功能性状与生态系统多功能性、不同时空尺度上植物功能性状与生态系统功能, 以及全球变化和消费者的影响等方面。
关键词: 生态系统过程; 功能多样性; 生态系统多功能性; 消费者; 全球变化
Plant functional traits, functional diversity, and ecosystem functioning: current knowledge and perspectives
Lingjie Lei1, Deliang Kong2, Xiaoming Li1, Zhenxing Zhou1, Guoyong Li1*
1 College of Life Sciences, Henan University, Kaifeng, Henan 475004
2 Colleges of Bioscience and Biotechnology, Shenyang Agricultural University, Shenyang, 110866
Abstract: Increasing attention has recently been focused on the linkages between plant functional traits and ecosystem functioning. A comprehensive understanding of these linkages can facilitate to address the eco-logical consequences of plant species loss induced by human activities and climate change, and provide the-oretical support for ecological restoration and ecosystem management. In recent twenty years, the evidence of strong correlations between plant functional traits and changes in ecosystem processes is growing. More importantly, ecosystem functioning can be predicted more precisely, using plant functional trait diversity (i.e., functional diversity) than species diversity. In this paper, we first defined plant functional traits and their im-portant roles in determining ecosystem processes. Then, we review recent advances in the relationships be-tween ecosystem functions and plant functional traits and their diversity. Finally, we propose several impor-tant future research directions, including (1) exploration of the relationships between aboveground and belowground plant traits and their roles in determining ecosystem functioning, (2) incorporation of the im-pacts of consumer and global environmental change into the correlation between plant functional traits and ecosystem functioning, (3) effects of functional diversity on ecosystem multifunctionality, and (4) examina-tion of the functional diversity-ecosystem functioning relationship at different temporal and spatial scales.
Key words: ecosystem processes; functional diversity; ecosystem multifunctionality; consumers; global change
近年来, 关于植物功能性状的研究涉及到从个体到生态系统等多个层次, 并延伸到生态学的——————————————————
收稿日期: 2015-10-26; 接受日期: 2016-06-01
基金项目: 国家自然科学基金(31270564和31200344)
*通讯作者Author for correspondence. E-mail: ligy535@https://www.doczj.com/doc/7517262885.html,
第8期雷羚洁等: 植物功能性状、功能多样性与生态系统功能: 进展与展望 923
多个研究领域, 已成为生态学家关注的热点之一。随着对植物功能性状理解的加深, 研究者们逐步认识到, 许多生态学问题都能够从植物功能性状角度得到较好的回答。全面深入地了解植物功能性状及其与生态系统功能之间的关系, 有助于更好地应对全球气候变化和人类活动干扰日益加剧情景下生物多样性丧失的生态学后果。越来越多的研究证据表明, 植物功能性状与生态系统功能关系密切, 并且一定程度上能够指示生态系统功能的变化。植物功能性状多样性是生物多样性的重要组成, 比物种多样性更能准确地预测生态系统的功能或过程变化, 是生态系统功能或过程的主要决定者(Díaz & Cabido, 2001; Díaz et al, 2007; Bernhardt- R?mer-mann et al, 2011; Roscher et al, 2012)。
关于以往植物功能性状的研究成果, 已有多篇综述进行了详细报道(孟婷婷等, 2007; 冯秋红等, 2008; 杨冬梅等, 2012; 刘晓娟和马克平, 2015)。这些综述大多侧重讨论不同植物功能性状间的关系以及植物功能性状随外界环境变化的特点, 而针对植物功能性状及其多样性与生态系统功能关系研究的综述相对缺乏。基于此, 本文针对植物功能性状、功能多样性与生态系统功能的关系等方面的研究成果进行了系统分析和总结, 并展望该领域未来的研究方向。本综述的主要目的是增强人们对植物功能性状–生态系统功能关系的认识和理解, 同时期望为以后开展植物功能性状与生态系统功能关系的研究提供参考。
1植物功能性状及其重要性
植物功能性状是指在植物个体水平上通过影响植物生长、繁殖和存活能力从而间接地影响其适合度的形态、生理以及生活史特征(Violle et al, 2007)。例如, 植株高度、生活型、叶片氮含量、比叶面积、叶寿命、比根长、根质量比、种子质量等。在自然生态系统中, 植物通过改变其功能性状如高度、叶面积、叶质量、叶寿命、种子大小及其传播方式等, 来适应外界环境条件的改变, 这种改变同时也体现了生态系统功能的变化(Díaz & Cabido, 2001; Li et al, 2008; Messier et al, 2010; Albert et al, 2012)。然而, 自然界植物种类繁多, 气候变化和人类活动干扰的类型、强度等又多种多样, 这使得利用植物功能性状来反映和预测植物群落和生态系统功能的变化成为一项具有重要意义的工作。
关于植物功能性状与生态系统过程或功能之间的关系, 大多数研究者认为植物群落中优势物种的相对生物量及其特定性状主导着生态系统过程的动态变化(Wardle, 1999; Smith & Knapp, 2003; Vile et al, 2006; Díaz et al, 2007), 即“生物量比”假说(mass-ratio hypothesis; Grime, 1998)。事实上, 该假说也意味着植物功能性状可以用来预测生态系统功能或过程(Grime, 1998; Garnier et al, 2004; Vile et al, 2006; Díaz et al, 2007)。
目前为止, 研究植物功能性状与生态系统功能的主要途径有两种: 一种是基于植物功能性状的群落功能参数(community functional parameter, Violle et al, 2007), 即植物功能性状的群落加权平均值, 一般采用物种的相对生物量或相对多度的加权平均来计算。另一种是植物功能性状多样性, 即在某一特定群落中植物功能性状值的大小、范围和分布状况, 被认为是生物多样性的一个重要组成部分(Petchey & Gaston, 2002; Díaz et al, 2007)。然而, 不管是哪一种方法, 筛选出与特定生态系统过程相关联的植物功能性状是关键。
基于植物功能性状的群落功能参数和植物功能性状多样性都能够强烈影响植物群落构建和生态系统功能或过程(McGill et al, 2006; Scher-er-Lorenzen, 2008; Cornwell & Ackerly, 2009)。例如, Ruiz-Benito等(2014)通过比较7种不同类型的西班牙森林发现, 森林碳储量随着基于比叶重的群落功能参数增大而增加。Pakeman等(2011)对草地凋落物分解的研究发现, 优势物种的叶片干物质含量与凋落物质量丢失呈负相关, 是预测凋落物分解快慢的重要指标。此外, 研究发现, 植物功能性状多样性比物种多样性对环境胁迫或扰动更敏感, 更能指示生态系统功能的变化(Cadotte et al, 2009; Flynn et al, 2011), 而且植物功能性状多样性有助于人们理解为什么在不同的研究中物种多样性与生态系统功能之间关系会产生巨大的差异性。
2基于植物功能性状的群落功能参数与生态系统功能
在植物群落水平上, 基于个体水平植物功能性状计算的群落功能参数(Grime, 1998; Díaz et al, 2007; Violle et al, 2007; Holdaway et al, 2011)与生态
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系统功能存在着密切关系。日益增加的研究证据显示, 在许多不同类型的生态系统中, 植物功能性状, 特别是优势物种的功能性状, 可能影响种群的稳定性(Májeková et al, 2014), 是生态系统过程和功能(如生产力、土壤碳库以及土壤养分动态等)的主要决定者(Wardle et al, 1998; Díaz et al, 2004; Hooper et al, 2005; De Deyn et al, 2008)。例如, 优势物种中与碳获取相关的一些性状是生态系统初级生产力和次级生产力的主要决定者(Naeem & Wright, 2003; Pontes et al, 2007)。
植物群落中优势物种的叶片干物质含量(Kazakou et al, 2006; Fortunel et al, 2009; Pakeman et al, 2011)、养分含量、寿命、比叶面积(Cornelissen & Thompson, 1997; Santiago & Wright, 2007; Fortunel et al, 2009)、机械强度(Cornelissen & Thompson, 1997; Cornelissen et al, 1999; Kurokawa & Nakashi-zuka, 2008)、对昆虫的适口性(Cornelissen et al, 1999)和可消化性(Cornelissen et al, 2004)等性状都直接或间接地决定着凋落物的化学性质, 与分解过程息息相关。例如, 叶片干物质含量反映叶肉和结构性物质的比例, 干物质含量少的叶片一般叶肉多而结构性物质少, 对昆虫的适口性强, 微生物也易分解, 因而容易降解; 反之亦然(Kazakou et al, 2006; Poorter et al, 2009; Pakeman et al, 2011)。在世界范围内通过对不同生物区植物群落凋落物分解速率的研究发现, 植物叶片性状对不同生物区凋落物分解速率差异的贡献明显大于气候因素的贡献(Cornwell et al, 2008)。另外, 根系中根枝末端的吸收根的功能性状, 如直径、养分含量、分枝强度等往往影响到根的呼吸、水分和养分吸收以及根的分解等物质循环过程(McCormack et al, 2015), 并最终改变物种间的相互作用和植物群落结构。此外, 具有根瘤固氮特征的物种所固定的氮也可为其他植物所利用, 从而提高植物群落氮素利用效率, 导致较高的生态系统生产力。
此外, 基于不同植物功能性状(或组合)的群落功能参数将影响着同一生态系统过程或功能(Wright et al, 2004)。例如, 植物地上生物量随着相对生长率、比叶面积、株高和根深的增加而增加, 却与单位叶面积所对应的根生物量呈负相关(江小雷等, 2009)。最近的一项研究发现, 叶片的比叶面积和氮浓度决定植物对光和CO2的获取能力, 叶脉密度及其气孔数目和大小决定叶片的水分通量, 然而这两类植物功能性状组合具有一定的独立性(Li et al, 2015)。
3 植物功能性状多样性与生态系统功能
与物种分类多样性相比, 植物功能性状多样性考虑了植物群落中冗余种和种间互补作用(Díaz & Cabido, 2001), 把植物功能性状和生态系统功能连接起来(Petchey & Gaston, 2006), 并且可以用多个植物功能性状描述生态系统功能(Schleuter et al, 2010)。因此,植物功能性状多样性能够更准确地预测生态系统功能(Hulot et al, 2000; Heemsbergen et al, 2004; Mokany et al, 2008; Milcu et al, 2013, 2014)。近20年来, 关于功能性状多样性的研究论文数量一直稳定增加, 植物功能性状多样性与生态系统功能的关系已成为生态学研究的焦点之一(Villéger et al, 2008; Schleuter et al, 2010)。然而, 过去的大多数相关研究都集中在功能多样性指数构建和验证功能多样性的重要性方面, 而关于植物功能性状多样性对生态系统功能的影响及其机制的研究相对缺乏。因此, 目前为止人们对植物功能性状多样性–生态系统功能关系的认识并不十分清楚。
从20世纪90年代开始, 基于植物功能性状的研究逐渐围绕功能多样性与生态系统功能关系展开, 而且功能多样性被认为可能是多样性影响生态系统功能的主要机制(Loreau, 1998; Chapin et al, 2000; Tilman, 2000; Loreau et al, 2001)。过去的研究通常认为较高的物种丰富度会具有较高的功能丰富度, 因此物种丰富度被看作是功能丰富度的指示。但是, Díaz和Cabido (2001)认为, 只有生态位空间随着物种丰富度呈线性关系时, 物种多样性才可以替代功能多样性。从理论上来讲, 这种情况只有在两种条件下才能发生: 一是物种随机地占据生态位空间从而增加了生态位空间的覆盖度; 另一种是物种均匀地占据着生态位空间(Díaz & Cabido, 2001)。然而, 这两种情况在自然界中是非常少见的。相反, 大多数自然群落中存在着较高的物种间生态位重叠和较大的种内变异。因此, 在开展多样性–生态系统功能关系研究时不能简单地把物种多样性等同于植物功能性状多样性。相关实验结果也表明, 植物群落中物种多样性的变化通常并不与植物功能性状
第8期雷羚洁等: 植物功能性状、功能多样性与生态系统功能: 进展与展望 925
多样性的变化保持一致(Cowling et al, 1994; Vazquez & Givnish, 1998; Díaz et al, 1999)。尽管如此, 实践中仍然缺乏统一和便捷的测定植物功能性状多样性的方法(Díaz & Cabido, 2001; Tilman, 2001)。因此, 当前仍有许多研究采用物种丰富度这种简便易测的指标而非植物功能性状多样性来研究多样性–生态系统功能的关系。
关于植物功能性状多样性测定方法, 早期的研究通常是把植物群落中的物种根据某一特定功能性状的不同划分成不同功能类群, 而功能类群的丰富度即为植物功能性状多样性指标。例如, 把草地植物划分为C4和C3植物类群, 以及固氮植物和非固氮植物等(Hooper & Dukes, 2004; Petchey & Gaston, 2006; Wright et al, 2006)。研究发现, 植物功能类群丰富度增加可以促进生态系统初级生产(Tilman et al, 1997; Hooper & Dukes, 2004; Hooper et al, 2005), 抑制生物入侵(Dukes, 2001), 调控生态系统对干扰的响应(Hulot et al, 2000)。此外, 植物功能类群丰富度的大小也影响着生态系统内的资源利用效率和总量(Díaz & Cabido, 2001)。然而, 这种测定方法可能会丢失一些连续变量所呈现的信息(Gitay & No-ble, 1997), 忽略了物种多度的重要性(Díaz & Cabido, 2001), 并且在同一植物群落中, 用不同的功能类群划分方法会得到不同的研究结果(Wright et al, 2006)。最近十多年来研究者们发表了许多关于植物功能性状多样性的评价指数(Petchey & Gaston, 2002; Villéger et al, 2008; Schleuter et al, 2010; Casanoves et al, 2011), 弥补了上述划分方法的不足。首先, Mason等(2005)依据物种多样性的组成进行类推, 把植物功能性状多样性也划分为3个组成: 功能丰富度(functional richness)、功能均匀度(functional evenness)和功能离散度(functional di-vergence), 并推导出各个组成相应的计算方法。之后, Villéger等(2008)在上述研究的基础上通过综合功能丰富度、功能均匀度和功能离散度，提出了多维度的功能多样性指数计算方法; Schleuter等(2010)在比较和总结前人提出的各种功能多样性指数的基础上, 将植物功能性状的种内差异考虑进去, 提出了新的功能丰富度、功能均匀度和功能离散度的计算方法。
由此可见, 植物功能性状多样性指数的构建仍然还处在不断发展和完善中。尽管目前为止没有一种功能多样性指数被广泛地应用, 但是研究者们已经开始利用植物功能性状多样性的不同组分(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)来探讨植物多样性影响生态系统功能的潜在机制。此外, 关于上述植物功能性状多样性3个组分的具体计算方法, 已有研究进行了详细的综述和分析(宋彦涛等, 2011), 这里不再赘述。
随着植物功能性状多样性指数的构建和不断发展, 研究者们逐渐开始使用植物功能性状多样性指数探讨植物功能性状多样性与生态系统功能或过程之间的关系。Díaz等(2007)研究发现, 植物叶片性状(叶片氮、木质素含量和叶片抗拉强度)和植被高度的多样性共同决定了亚高山草地生态系统凋落物累积, 而该生态系统的土壤肥力的变异则由植被叶片和根系性状的多样性共同解释。Zhu等(2015)在位于中国黄土高原的16个半干旱恢复草地上研究了植被群落功能组成对土壤侵蚀的影响, 发现功能离散度与土壤侵蚀程度之间存在着较强的负相关关系, 这表明植物功能性状多样性在减少该地区土壤侵蚀方面的重要性。据此, 他们建议在制定该地区生态系统恢复策略时要考虑植物功能性状多样性的恢复。Flynn等(2011)通过对29个草地实验数据综合分析发现, 将植物功能性状多样性与谱系多样性(phylogenetic diversity)结合, 对生物多样性–生态系统生产力关系具有较好的预测能力。在森林生态系统中, Conti和Díaz (2013)通过对阿根廷16个不同类型的森林研究点的调查发现, 森林碳固持与树高度和木质密度的多样性之间存在显著的相关关系, 而与植物叶片性状的多样性无关。农田生态系统的监测实验证明, 提高农田生态系统植物多样性可以增加花性状的多样性, 而不同性状的花有利于吸引更多访花者, 进而可提高农作物产量(Carvalheiro et al, 2011)。可见, 在多样性高的群落中, 植物功能性状在生态位空间占据的范围越大, 群落在时空变异的环境中就越能高效地利用资源。
尽管如此, 基于植物功能性状多样性的研究方法与基于植物物种多样性的研究方法并不是相互独立或平行的, 两者之间存在一定的联系。植物功能性状多样性可以被用于物种多样性影响生态系统功能的机制解释。例如, 选择效应(selection ef-fect)和生态位互补效应(niche complementarity ef-fect)被认为是物种多样性影响生态系统功能的两个
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主要机制(Huston, 1997; Loreau, 1998, 2000; Tilman, 1999)。然而, 对于这两种机制来说, 不同物种间植物功能性状的差异均起着决定性的作用。选择效应机制强调物种多样性的增加促进了群落中最有效的物种成为优势物种的可能性(Cardinale et al, 2007), 而群落优势种的功能性状决定了生态系统功能(Grime, 1998; Mokany et al, 2008; Roscher et al, 2012)。生态位互补效应机制关注的是不同植物功能性状的范围和分布。在低生产力或严酷的环境条件下, 由于竞争排斥作用对种间交互作用影响较小, 生态位互补效应机制因而具有重要作用(Warren et al, 2009; Paquette & Messier, 2011)。但是, 另一些研究发现, 互补效应在不同的森林生物群落中具有相同作用(Zhang et al, 2012)。因此, 有研究者认为将基于植物功能性状多样性的方法与基于植物物种多样性的方法结合起来, 将有助于增加对植物多样性–生态系统功能关系的认识(Díaz & Cabido, 2001; Ruiz-Benito et al, 2014)。
4展望
近年来, 基于植物功能性状组合而非物种组合的实验设计和方法越来越多地被用来探讨植物功能性状及其多样性对生态系统功能的影响机制。未来的研究应注重在过去的研究中被忽略或相对薄弱的方面, 例如植物地上和地下性状间的关系及其与生态系统功能的联系、生态系统多功能性、全球变化和消费者的影响, 以及不同生态学尺度上植物功能性状与生态系统功能关系等。
4.1植物地上和地下功能性状之间的关系
植物的功能性状除了地上部分以外, 地下部分根系的功能性状, 如根的直径、比根长、组织密度、真菌侵染率、分枝比、相对生长速率等, 直接或间接地影响根系的生长、水分和养分的吸收以及根系死亡后的分解等众多生态系统过程(Kong et al, 2014; Eissenstat et al, 2015; Liu et al, 2015; McCor-mack et al, 2015)。相对于植物地上部分, 根系的结构和功能存在显著的异质性。例如, 根的末端部分具有吸收功能, 而根基部则具有支持、贮藏、运输等功能; 而且绝大部分的根系与菌根真菌形成共生关系(McCormack et al, 2015)。这些因素都增加了根系功能性状研究的复杂性和艰巨性。同时, 根系和叶片由于处于不同的环境(土壤vs.大气), 所受的选择压力有很大的差异, 导致它们之间的功能性状可能不具协同性。例如, 比根长和比叶面积这两个关键性状被发现具有较弱的相关性(Withington et al, 2006; Chen et al, 2013; 詹书侠等, 2016)。这表明, 基于地上叶片功能性状与生态系统功能的研究结果可能不适用于地下根系的功能性状。因此, 未来还需要深入地对根系功能性状与生态系统功能的关系及其与叶片功能性状与生态系统功能关系的对比研究。这对于深入理解植物功能性状以及功能多样性与生态系统功能的关系和生物进化具有重要意义。
4.2多个功能性状vs.单一(多个)生态系统功能
生态系统功能通常受到多个植物功能性状的影响(Chown et al, 2004; Díaz et al, 2004)。例如, 植物叶物候和叶倾角都影响生态系统的功能特性。实验表明, 增加叶物候的时间互补性能够增加年生产力, 这种影响可能在物种丰富度低的群落中表现得更突出(Stevens & Carson, 2001)。叶倾角往往是向着能够使植物获得更大的光捕获能力的方向变化(Sonohat et al, 2002; Posada et al, 2009), 从而增加植物的光合作用和净初级生产力。此外, 随着对生态系统了解的加深, 研究者们逐渐认识到生态系统同时提供和维持多个生态系统功能, 即生态系统多功能性(ecosystem multifunctionality)。然而, 直到最近10来年研究者们才开始定量分析生态系统多功能性的测度及其与植物多样性的关系(徐炜等, 2016a, b)。其中, 关于植物功能性状及其多样性对生态系统多功能性的影响研究更是相对缺乏。过去的大多数研究主要集中在单个性状对单一生态系统功能的影响(Fortunel et al, 2009; Pakeman & Mar-riott, 2010), 以及如何量化植物功能性状多样性和生态系统多功能性等方面(Petchey & Gaston, 2002; Laliberté & Legendre, 2010)。因此, 未来研究需要更多关注多个植物功能性状以及功能多样性与单一生态系统功能或生态系统多功能性的关系。
4.3环境因子改变和消费者对功能性状–生态系统功能关系的影响
过去的大多数研究均在人工群落或人为操纵的自然群落中开展, 而在野外自然条件下开展的实验研究相对缺乏。这是因为只有人为控制才能使不同群落的外界环境因子保持一致, 然后调控群落组成使之形成物种多样性或功能多样性梯度, 从而探
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讨多样性与生态系统功能的关系。然而, 在自然生态系统中, 外界环境的差异性是普遍存在的。已有的研究结果证明环境因子与植物功能性状共同决定着自然条件下生态系统的功能, 而且植物功能性状也会受到外界环境因子的影响, 随环境因子的变化而改变(Guo et al, 2010; Harel et al, 2011)。此外, 消费者作为生态系统中能量传递的重要部分, 对植物功能性状和生态系统功能具有重要的影响。例如, 植物幼苗和叶片对取食动物的适口性跟植物体氮含量以及多种植物性状有关(Wardle et al, 1998)。因此, 在植物功能性状多样性–生态系统功能关系研究中考虑外界环境因子和消费者的影响, 既可以增强对植物多样性与生态系统功能关系的理解, 又能提高利用生物多样性预测生态系统功能变化的准确性。
4.4不同时空尺度上植物功能性状与生态系统功能之间的关系
过去大多数研究所选择的植物功能性状值都是某一时间点上的特定值(比如最大高度、成熟叶片的比叶面积和氮含量等), 而没有考虑这些植物功能性状随时间或植物生活史阶段的动态变化。尽管这些植物功能性状的特定值能在一定程度上解释不同生态系统之间的功能差异, 但如果考虑其随植物生长的动态变化, 那么将可能增加其对生态系统功能变化的解释量, 同时也有利于了解植物功能性状改变对生态系统功能的影响机制。但是, 目前为止我们还不清楚植物功能性状及其多样性在时间尺度上的变化如何影响生态系统功能。
此外, 不同空间尺度上植物功能性状及其多样性与生态系统功能关系的研究是未来该领域重要研究方向之一。从最初的植物种内和种间性状的研究(Hudson et al, 2011), 到群落、生态系统尺度(Roscher et al, 2012)和全球尺度的研究(Harrison et al, 2006; Maestre et al, 2012), 人们已从不同空间尺度探究了植物功能性状及其对生态系统功能的作用。然而, 以往的大部分研究仍然集中于小尺度和单一生境条件下, 而大尺度、多生境条件下的研究较少。已有研究表明, 基于植物个体水平的植物功能性状不能完整地描述较大尺度上整个生态系统过程(Pasari et al, 2013)。此外, 气候变化和传统的植被分类方法不能很好地解释生态系统功能或其过程在生物地理学尺度上的差异, 而把植物功能性状考虑进来被认为将有助于揭示生态系统功能在生物地理学上的变化机制(Reichstein et al, 2014)。因此, 我们建议未来该方向的研究工作重点放在解决不同空间尺度上植物功能性状或植被功能特征的测定与转换问题。例如, 基于植物功能性状的模型构建和推演, 以及先进的遥感技术应用都将有利于推动该研究方向的发展。
致谢:感谢河南大学杨中领博士在本文成稿过程中提出的宝贵建议。
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(责任编委: 贺金生责任编辑: 时意专)
校园植物多样性调查活动方案 一、目的与意义 由于我校（石门县壶瓶山镇中心学校）学生对校园植物识别很不够，不清楚我校校园中植物物种有多少，树木的生活状态怎样，不知道怎样更好发挥校园绿化的功能，对此我们对校园植物物种进行了调查研究。通过对校园植物的调查，分析环境，让学生对校园环境和校园植物的多样性有比较全面的认识，同时培养学生收集和处理信息的能力以及与他人进行信息交流的能力。 二、调查探究对象和器材准备 研究对象：以本校各区域为调查研究区域，选择一些典型区域如校门旁、教学区、活动区、生活区及操场周边等进行 调查以校园乔木灌木和草本植物为主要调查和研究 对象。 常用器材：笔记本、枝剪、壶瓶山植物志、照相机等。 三、调查探究时间 自2013年9月至2014年6月结题。 学生调查小组的活动时间：每天文体活动课。 四、课题领导小组： 组长：舒兆恩(壶瓶山镇中心学校业务校长) 负责探究课题的规划指导。 组员：闫伯华(壶瓶山镇中心学校教导主任)
负责课题具体运作，课题课程安排、调查小组筹建与管 理、及调查小组活动行为指导。对学生调查小组安全负 责，并最终组织课题结题工作。 袁金（壶瓶山镇中心学校办公室主任） 负责调查活动中的过程资料整理指导，及学生调查小组 的摄影技术指导。 彭秀欣（壶瓶山镇中心学校生物教师） 负责学生调查小组具体活动、课题课内教学、学生调查 小组的专业技术指导、协助学生调查小组进行资料分 析。 五、学生调查小组成员 校园植物取样组：覃雅琦（组长）指导老师：闫伯华组员：唐耿怀、易嘉佳、付炀 负责在校园各区域寻找各种不同的植物（可以参看七年级全体学生提供的调查报告），利用拍照等方式取样，并记录。 校园植物文献索检组：张琳（组长）指导老师：彭秀欣组员：杨帮隅、唐璇 负责将植物取样组取样过来的植物通过《壶瓶山植物志》等资料补齐相关资料。 资料整理组：唐纯一（组长）指导老师：袁金组员：唐植维 负责校园植物多样性调查活动小组及七年级有关资料的收集
八种旱生灌木植物功能性状及生长分析研究在干旱环境中,植物通过调节与水分散失及同化物积累有关的植物功能性状来响应生长环境的变化。黄土高原由于地表沟壑众多和土壤蓄水能力弱特征,植物生长受到水资源严重限制,鉴于旱生灌木具有较强的抗旱及抗逆能力,黄土高原地区生态建设与绿化工程中尝试将比邻区的荒漠植物引种到该区种植。因此,为了解荒漠植物在黄土高原地区的适应性,从而筛选出优良的生态建设与绿化物种,本研究在陇中黄土高原区引种了蒙古扁桃(Prunus mongolica)、柠条(Caragana Korshinskii)、白刺(Nitraria tangutorum)、花棒(Hedysarum scoparium)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、羊柴(Hedysarum Mongolicum)、白沙蒿(Artemisia sphaerocephala)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon)八种旱生灌木作为研究对象,以植物适应干旱环境的功能性状表现为核心,分析了植物根、茎、叶的生长发育规律,探讨了各器官功能性状之间及其与植物生长速率的关联特征,主要研究结果如下:1.八种旱生灌木根茎叶器官的生物量分配比例受植物生长年限影响较大,物种间差异较小,且同一物种由于其个体发育大小差异,生物量分配比例发生改变。 沙冬青和柠条的根冠比(R/S)随植物生物量的积累呈幂函数上升趋势 (P<0.05),而蒙古扁桃、白刺、白沙蒿和花棒呈幂函数下降趋势(P<0.05)。 2.八种旱生灌木相对生长速率(RGR)大小排序为:花棒>白沙蒿>霸王>柠条>羊柴>沙冬青>白刺>蒙古扁桃。 3.八种旱生灌木的形态发育特征间、形态特征与地上生物量分配间均不具有共同的异速生长指数,而地上生物量与地下生物量分配间具有共同的异速生长指数(α=0.886)。 4.旱生灌木物种间RGR随生长年份变化的差异受净同化速率(NAR)和叶面积
实验三、大罗山植物多样性识别 实验目的：认识校园常见植物及其特征 实验内容：常见植物的名称，如下所示 1.小叶罗汉松 别名：细叶罗汉松 科名：罗汉松科 属名：罗汉松属 小叶罗汉松为罗汉松的一个变种，呈小乔木或灌木状，叶短而密生，枝叶婆娑，苍古娇健，姿态动人。生长季节萌发新梢，其嫩绿新叶点缀于浓绿叶丛之间。颇为美观，是一种上等的盆景制作材料，尤其对制作微型盆影更是首选对象。也是建筑和雕刻用优良木材，种托可食用。 2.紫藤 科名：豆科 属名：紫藤属 紫藤属豆科紫藤属，是一种落叶攀援缠绕性大藤本植物干皮深灰色，不裂；花紫色或深紫色，十分美丽。紫藤为暖带及温带植物，对气候和土壤的适应性强，较耐寒，能耐水湿及瘠薄土壤，喜光，较耐阴。广泛分布于中国境内，具有较高的园艺装饰价值和药用价值。 3.黑松 别名：白芽松 科名：松科 属名：松属 常绿乔木，高可达30公尺，树皮带灰黑色。2针一束，刚强而粗，新芽白色，冬芽各针叶长约6～15公分，断面半圆形，叶肉中有3个树脂管，树脂道中生。 叶鞘由20多个鳞片形成，长约1.2公分。四月开花，花单，雌花生于新芽的顶端，呈紫色，多数种鳞（心皮）相重而排成球形。每个种基部，裸生2个胚球。雄花生于新芽的基部，呈黄色，上生多数雄，成熟时，多数花粉随风飘出。球果至翌年秋天成，鳞片裂开而散出种子，种子有薄翅。果鳞的麟脐具有短刺。 阳性树种，喜光，耐寒冷，不耐水涝，耐干旱、瘠薄及盐碱土。适生于温暖湿润的海洋性气候区域，喜微酸性砂质壤土，最宜在土层深厚、土质疏松，且含有腐殖质的砂质土壤处生长。因其耐海雾，抗海风，也可在海滩盐土地方生长。抗病虫能力强，生长慢，寿命长。黑松一年四季长青，抗病虫能力强，是荒山绿化，道路行道绿化首选树种。 4.瓯柑 科名：芸香科 属名：柑橘属 瓯柑是瓯海传统特产，宋元明清时均被朝廷列为贡品，其栽培历史约有二千四百年。 初食时有微苦味，为分析瓯柑苦味物质的成份及其价值，苦味物质的主要成份是新橙皮甙和柚皮甙，这两种有降压、降温、耐缺氧和增加冠脉流量等有药效作用。
最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成-----------word文本 --------------------- 方便更改 赠人玫瑰，手留余香。 植物群落多样性调查与分析 目的意义：过对植物群落多样性的调查，掌握群落多样性调查方法。通过对植物群落多样性分析，掌握群落内多样性和群落间多样性分析方法；通过对校内外荒地杂草群落多样性的调研，分析人为因素对于杂草生长的影响。 调查内容： 调查的植物包括狗尾巴草（禾本科）、马唐（早熟禾科马唐属）、狗牙根草（禾本科狗牙根属）、灰枝笕、灰绿藜、葎草（桑科）、龙葵（茄科）、臭草（禾本科）、草熟禾、打破碗碗花等常见野生杂草。 一．基本概念 物种多样性：物种多样性是生物多样性的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。在数学公式里用S代表。 物种的丰富程度跟纬度呈明显的反比关系。即使考虑高纬度地区地表面积减少等因素的修正，离赤道越远，物种就越稀少。 物种多样性的其它度量包括种群的稀有程度，以及他们具备的进化稀有特征的数量。 物种多样性是指动物,植物和微生物种类的丰富性,它们是人类生存和发展的基础。 群落物种多样性是群落生态学研究中的重要内容,是物种丰富度和分布均匀性的综合反映,体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。城市植物的多样性是维持城市生态平衡的关键,是其他生物重要的栖息地,是生物流动和能量交换的场所,并决定其他生物的多样性,是生态城市建设过程中不可忽略的重要指标之一。 通过调查研究，对植物群落作综合分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以及各类群落之间的相互联系。 二．用品与材料 1．测量仪器：测绳。
实验一 被子植物基础形态特征观察 一：实验的目的与要求： 1.通过观察家乡周围的植物，学会描述植物的形态特征； 2. 分别采集1株双子叶和1株单子叶草本植物，比较二者之间的根、茎、叶、花的差异（以图、文介绍）； 3.采集5-10种有花或有果的植物，拍摄图片，并解剖花、果结构，描述各植物的叶片形态、花序类型、花冠类型、雄蕊类型、雌蕊类型、子房位置、果实类型等等形态学特征。 二、实验材料 要求：每个同学均以自己家乡周边的野生或栽培植物为材料 我的实验材料： 植物材料：倒地铃、茼麻、香葙、三角梅、番薯、洋紫荆、火焰树、银胶菊、长春花、素馨花、鬼针草、缨丹、曼陀罗、大叶相思、大红花、菜花、红花羊蹄甲、美人树、树菠萝、玉米、蓖麻 操作材料：刀片、手套 三、实验内容与方法 1.双子叶植物与单子叶植物的识别 2.常见被子植物的叶片形态特征 2.常见被子植物的花序类型 3.常见被子植物花的形态特征 4.常见被子植物的果实特征 四、作业（实验报告） 1. 以图文形式介绍双子叶植物与单子叶植物的区别； 答：本次用到的材料为玉米（单子叶植物）和蓖麻幼苗（双子叶植物） ?双子叶植物和单子叶植物最根本的区别是：在种子的胚中发育两片子叶还是发育成一片子叶，两片的称为双子叶植物，一片的称为单子叶植物。 ?单子叶植物幼苗的第一片叶子很薄，叶子多为平行脉，主根不发达，多是须根系，单子叶植物花中的萼片、花瓣的数目通常是三片，或者是三片的倍数 ?双子叶植物幼苗最初只有两片对生叶，叶子多为网状脉，多是直根系，主根发达，花中萼片、花瓣的数目都是四片或五片 玉米幼苗图片：蓖麻图片
2. 拍摄10种以上不同形态的叶片，描述叶片特征 1、牵牛花属于一年生缠绕草本植物。一个叶柄上只长一张叶子，所以它是单叶植物。叶片呈宽卵形或近圆形，深或浅的3裂，偶5裂。中裂片长圆形或卵圆形，渐尖或骤尖，侧裂片较短，三角形，裂口锐或钝，叶面或疏或密有微硬的茸毛。叶尖的形态为渐尖，叶尖较长，有内弯的尖。叶缘平整，为全缘叶。叶基呈心形。牵牛花叶片由叶基分出多条主脉，为掌状网脉。 2、合果芋是多年生常绿草本植物，一个叶柄上只长一张叶子，所以它是单叶植物。它是异形叶性，因此在同一株植物上叶片可能有两种形状的叶片。幼叶叶片通常呈两型性，箭型或戟型。老叶裂成5-9裂的掌状叶，叶的颜色变深变绿。叶尖呈箭型。叶基是戟形的，2裂片尖锐向外指。叶片左右两端的缘平整，是全缘形态的叶缘。叶脉为网状脉，有一条明显的主脉，并向两侧发出许多侧脉，各侧脉之间，又一再分出细脉，组成网状脉。
生物多样性 2016, 24 (8): 922–931 doi: 10.17520/biods.2015295 Biodiversity Science http: //https://www.doczj.com/doc/7517262885.html, ?综述? 植物功能性状、功能多样性与 生态系统功能: 进展与展望 雷羚洁1孔德良2李晓明1周振兴1李国勇1* 1 (河南大学生命科学学院, 河南开封 475004) 2 (沈阳农业大学生物科学与技术学院, 辽宁沈阳 110866) 摘要: 植物功能性状与生态系统功能是生态学研究的一个重要领域和热点问题。开展植物功能性状与生态系统功能的研究不仅有助于人类更好地应对全球变化情景下生物多样性丧失的生态学后果，而且能为生态恢复实践提供理论基础。近二十年来，该领域的研究迅速发展，并取得了一系列的重要研究成果，增强了人们对植物功能性状-生态系统功能关系的认识和理解。本文首先明确了植物功能性状的概念, 评述了近年来植物功能性状–生态系统功能关系领域的重要研究结果, 尤其是植物功能性状多样性–生态系统功能关系研究现状; 提出了未来植物功能性状与生态系统功能关系研究中应加强植物地上和地下性状之间关系及其与生态系统功能、植物功能性状与生态系统多功能性、不同时空尺度上植物功能性状与生态系统功能, 以及全球变化和消费者的影响等方面。 关键词: 生态系统过程; 功能多样性; 生态系统多功能性; 消费者; 全球变化 Plant functional traits, functional diversity, and ecosystem functioning: current knowledge and perspectives Lingjie Lei1, Deliang Kong2, Xiaoming Li1, Zhenxing Zhou1, Guoyong Li1* 1 College of Life Sciences, Henan University, Kaifeng, Henan 475004 2 Colleges of Bioscience and Biotechnology, Shenyang Agricultural University, Shenyang, 110866 Abstract: Increasing attention has recently been focused on the linkages between plant functional traits and ecosystem functioning. A comprehensive understanding of these linkages can facilitate to address the eco-logical consequences of plant species loss induced by human activities and climate change, and provide the-oretical support for ecological restoration and ecosystem management. In recent twenty years, the evidence of strong correlations between plant functional traits and changes in ecosystem processes is growing. More importantly, ecosystem functioning can be predicted more precisely, using plant functional trait diversity (i.e., functional diversity) than species diversity. In this paper, we first defined plant functional traits and their im-portant roles in determining ecosystem processes. Then, we review recent advances in the relationships be-tween ecosystem functions and plant functional traits and their diversity. Finally, we propose several impor-tant future research directions, including (1) exploration of the relationships between aboveground and belowground plant traits and their roles in determining ecosystem functioning, (2) incorporation of the im-pacts of consumer and global environmental change into the correlation between plant functional traits and ecosystem functioning, (3) effects of functional diversity on ecosystem multifunctionality, and (4) examina-tion of the functional diversity-ecosystem functioning relationship at different temporal and spatial scales. Key words: ecosystem processes; functional diversity; ecosystem multifunctionality; consumers; global change 近年来, 关于植物功能性状的研究涉及到从个体到生态系统等多个层次, 并延伸到生态学的—————————————————— 收稿日期: 2015-10-26; 接受日期: 2016-06-01 基金项目: 国家自然科学基金(31270564和31200344) *通讯作者Author for correspondence. E-mail: ligy535@https://www.doczj.com/doc/7517262885.html,
《曹二校园草坪杂草物种多样性调查》预习学案请同学们预习以下内容，回顾物种多样性的理论知识，辛普森多样性指数的计算方法，完成以下预习作业，并自学微信小程序“形色识花”操作步骤。 一、辛普森多样性指数（课本P76） D：多样性指数； N：；n i：；S： 例如：一个群落中有3个物种，其中一个物种个体数为10，一个物种个体数为5，还有一个物种个体数为3，求辛普森多样性指数为多少？ 解：已知S=3；n1=10; n2=5; n3=3,则N=n1+n2+n3= 二、物种多样性 物种：简称，是生物分类学研究的基本单元与核心。它是一群可以交配并繁衍后代的个体，但与其它生物却不能交配，不能性交或交配后产生的杂种不能再繁衍。 物种多样性：地球上动物，植物，微生物等生物物种的多样化，包括某一区域内 和。 三、物种鉴定方法：微信小程序“形色识花”操作步骤及注意事项 形色识花是利用人工智能进行设计并运行的小程序，可以用来识别各类植物，目前形色的识别正确率已经达到90%以上。其操作步骤及注意事项如下： 1、打开微信，搜索“形色识花”并打开小程序； 2、点击界面下方“拍照识花”进行拍照，或者从相册上传植物图片； 3、将匹配度高的图片信息与你需要辨认的植物进行对比，选择你认为正确的植物物种名称。
《曹二校园草坪杂草物种多样性调查》课堂活动单一、曹二小花园区域划分图 二、植物物种多样性调查步骤： 1、选择样方 2、调查与记录：物种种类及物种数量 3、物种多样性指数计算：辛普森多样性指数 三、调查器械及小组分工 调查器械：卷尺、竹桩、绳子、计算器
四、曹二草坪杂草物种多样性调查记录表 辛普森多样性指数 （） 数均为50，按辛普森多样性指数计算，则甲、乙两群落的多样性指数分别为：
生物多样性 2010, 18 (6): 569–576 Biodiversity Science http: //https://www.doczj.com/doc/7517262885.html, 植物功能性状与外来植物入侵 刘建1, 2李钧敏1, 3余华4何维明1于飞海5桑卫国1刘国方1董鸣1* 1 (中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室, 北京 100093) 2 (山东大学环境研究院, 济南 250100) 3 (台州学院生态研究所, 浙江临海 317000) 4 (中国医学科学院药用植物研究所, 北京 100193) 5 (北京林业大学自然保护区学院, 北京 100083) 摘要:揭示影响外来植物入侵性的功能性状及其生态机制是入侵植物生态学的核心任务之一。本文综述了植物功能性状与外来植物入侵性的研究进展, 通过分析植物功能性状对外来植物入侵的贡献以及外来植物的不同入侵阶段对其功能性状的需求, 探讨植物功能性状与外来植物入侵的相关性及其入侵机理。迄今研究较多的影响外来植物入侵性的功能性状主要包括形态性状、生长性状、生理性状、繁殖性状、种子性状、克隆性状、表型可塑性和遗传变异等。这些功能性状对外来植物入侵的贡献随着入侵阶段的不同而变化。在传播到达阶段, 种子性状对入侵具有重要影响; 在定居建群阶段, 与植物抗逆性和适应性相关的生理性状和繁殖性状发挥主要作用; 在扩散入侵阶段, 克隆性状和影响植物竞争能力的生理性状对植物成功入侵具有重要贡献。由于植物入侵性是其功能性状和环境因素互作的结果, 且功能性状的作用随环境因素和入侵阶段不同而异, 因此, 结合外来植物入侵阶段, 并考虑功能性状与环境因子的互作, 是入侵生物学中植物功能性状研究的发展趋势。 关键词:外来植物, 生物入侵, 入侵性, 植物功能性状 The relationship between functional traits and invasiveness of alien plants Jian Liu1, 2, Junmin Li1, 3, Hua Yu4, Weiming He1, Feihai Yu5, Weiguo Sang1, Guofang Liu1, Ming Dong1* 1 State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Bei- jing 100093 2 Institute of Environment Research, Shandong University, Jinan 250100 3 Institute of Ecology, Taizhou University, Linhai, Zhejiang 317000 4 Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100193 5 College of Nature Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083 Abstract: Understanding the functional traits and ecological mechanisms associated with successful inva-sions of alien plants is a key role of the field of invasion ecology. Through literature review and analysis of plant functional traits contributing to successful plant invasions and the demands for functional traits at dif-ferent invasion stages, we discuss the relationships between the functional traits and invasiveness of alien plants as well as related ecological mechanisms. Functional traits that have been studied in relation to their invasions mainly include seed characters, and morphological, developmental, physiological, clonal and propagation characteristics, as well as genetic variation and plasticity of phenotype. The impacts of these functional traits on invasion success vary from one stage to another. At the introduction stage, plant invasions are mainly affected by seed characters. At the establishment stage, stress-tolerance related physiology and propagation traits exert important influences. At the explosion stage, clonal characters and physiological traits related to competitive ability largely contribute to invasion success. Because plant invasions result from interactions between plant functional traits and environmental features, further studies on plant invasions —————————————————— 收稿日期: 2010-04-30; 接受日期: 2010-08-19 基金项目: 中科院重要方向性项目(KZCX2-YW-431)、山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(2006BS08008)和国家自然科学基金委创新研究群体(30521005) * 通讯作者Author for correspondence. E-mail: dongming@https://www.doczj.com/doc/7517262885.html,
湖北师范学院城市与环境学院植物地理学实习报告 植物多样性调查与分析 专业地理科学 班级1201 姓名盛爱华 学号2012119010131 成绩 日期
目录 一，实习目的 二，实习内容 三，实习路线 四，结果与分析 一、实习目的 通过对植物界各大类群代表植物的观察，了解并掌握植物的共同特点及各大类群的特征，了解植物从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等的进化发展过程。深入理解植物多样性。 二、实习内容 （1）通过比较和观察校园不同种类植物，了解植物的多样性。 （2）通过参观生命科学院标本馆，了解蜡叶标本的制作，并制作蜡叶标本。 （3）通过比较和观察植物界各大类群主要代表植物的形态特征，掌握植物界各大类群的形态特征及其与环境的关系。 （4）初步掌握植物检索表的编制方法和使用检索表鉴定植物的方法。 三、实习线路 1）.菌类植物代表类型的观察。 2）.被子植物代表类型的观察。 3）.蕨类植物代表类型的观察。 四、结果与分析
1.前言 植物多样性包括物种多样性、遗传多样性、生态环境多样性。地球上的植物约有55万种，其中有花植物为23.5万种。植物种类多样性是植物有机体与环境长期的相互作用下，通过遗传和变异，适应和自然选择而形成的。植物进化仍在继续，新的植物种类还会出现。每一种植物都具有其独特的基因库和遗传组成。植物生长发育中基因表达在时间上和空间上调节控制的复杂性，是植物遗传多样性成多层次的表现，即表现在植物体的外部形态上，生理代谢和染色体的DNA分子水平上。藻类、菌类、地衣、苔藓、蕨类和种子植物他们都具有各自独立的遗传系统。平原，高山，沙漠，戈壁滩，盐碱地，赤道，极地，江河湖海及大气，无一处无植物生长。植物和动物、微生物与环境相结合，构成一个自我维持、自我更新、综合协调的生物系统。 2.内容 1）.菌类是个庞大的家族，它无处不在。现在，已知的菌类大约有10多万种。菌类植物结构简单，没有根、茎、叶等器官，一般不具有叶绿素等色素，大多营异养生活。菌类植物可分为细菌门、粘菌门和真菌门三类彼此并无亲缘关系的生物。其中粘菌是介于动物和真菌之间的生物。它在营养期为裸露的、无细胞壁、多核的原生质团，称变形体（与变形虫相似）。但在繁殖期，它可产生具纤维素细胞壁的孢子，又具真菌的性状。 代表植物： ①木耳木耳指木耳属的食用菌，是子实体胶质，成圆盘形，耳形不规则形，直径3-12厘米。新鲜时软，干后成角质。口感细嫩，风味特殊，是一种营养丰富的著名食用菌。 ②银耳 真菌类银耳科银耳属植物，又称白木耳、雪耳、银耳子等，有“菌中之冠”的美称。性平，味甘、淡、无毒。夏秋季生于阔叶树腐木上。分布于中国浙江、福建、江苏、江西、安徽等十几个省份。它既是名贵的营养滋补佳品，又是扶正强壮的补药。
植物群落多样性调查与分析 目的意义：过对植物群落多样性的调查，掌握群落多样性调查方法。通过对植 物群落多样性分析，掌握群落内多样性和群落间多样性分析方法；通过对校内外荒地杂草群落多样性的调研，分析人为因素对于杂草生长的影响。 调查内容： 调查的植物包括狗尾巴草（禾本科）、马唐（早熟禾科马唐属）、狗牙根草（禾本科狗牙根属）、灰枝笕、灰绿藜、葎草（桑科）、龙葵（茄科）、臭草（禾本科）、草熟禾、打破碗碗 花等常见野生杂草。 一．基本概念 物种多样性：物种多样性是生物多样性的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。在数学公式里用S代表。 物种的丰富程度跟纬度呈明显的反比关系。即使考虑高纬度地区地表面积减少等因素的修正，离赤道越远，物种就越稀少。 物种多样性的其它度量包括种群的稀有程度，以及他们具备的进化稀有特征的数量。 物种多样性是指动物,植物和微生物种类的丰富性,它们是人类生存和发展的基础。 群落物种多样性是群落生态学研究中的重要内容,是物种丰富度和分布均匀性的综合反映,体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。城市植物的多样性是维持城市生态平衡的关键,是其他生物重要的栖息地,是生物流动和能量交换的场所,并决定其他生物的多样性,是生态城市建设过程中不可忽略的重要指标之一。 通过调查研究，对植物群落作综合分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以及各类群落之间的相互联系。 二．用品与材料 1．测量仪器：测绳。 2．调查测量设备：钢卷尺，剪刀，标本夹，采集杖，各种表格，记录本，标签。 3．文具用品：彩笔、铅笔、橡皮、小刀、米尺、绘图薄、资料袋等。 4．采集工具：铁铲、枝剪、标本夹、标本纸、放大镜。 三．内容与方法 (一)样地的设置 1．取样数目 如果群落内部植物分布和结构都比较均一，则采用少数样地；如果群落结构复杂且变化较大、植物分布不规则时，则应提高取样数目。 2．取样技术
2012—2013学年专业必修课 《植物资源调查》实践论文 植物群落多样性调查与分析 学院：农学院 班级：植科112班 姓名：马宇丹 学号：2011010175 组员：马宇丹方辉李连军高波加孜依古丽·努拉泰
植物群落多样性调查与分析 摘要：根据学校内或学校周边的某些地区植物群落样地资料为基础，对学校周围的植物群落的多样性进行调查分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以及各类群落之间的相互联系。 调查时间：2012-12-10至2012-12-13 调查人员：高波,李连军,方辉,马宇丹,加孜依古丽 调查地点：杨陵镇西北农林科技大学北校区及其周边村庄 关键词：群落多样性取样测定 正文： 物种多样性是生物多样性的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。在数学公式里用S代表。物种的丰富程度跟纬度呈明显的反比关系。若考虑高纬度地区地表面积减少等因素的修正，离赤道越远，物种就越稀少。物种多样性的其它度量包括种群的稀有程度，以及他们具备的进化稀有特征的数量。 群落物种多样性是群落生态学研究中的重要内容,是物种丰富度和分布均 匀性的综合反映,体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。城市植物的多样性是维持城市生态平衡的关键,是其他生物重要的栖息地,是生物流动和能量交换的场所,并决定其他生物的多样性,是生态城市建设过程中不可忽略的重要指标之一。 通过调查研究，对植物群落作综合分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以及各类群落之间的相互联系。 内容与方法： (一)样地的设置 1．取样数目。如果群落内部植物分布和结构都比较均一，则采用少数样地；如果群落结构复杂且变化较大、植物分布不规则时，则应提高取样数目。
合肥师范学院不同环境植物叶功能性状的研究 牛丽闫大山葛刚刘先进 【摘要】：采取校园内摘取不同地方的植物和实验室分析等方式，对合肥师范学院水生植物和旱生植物叶子的形态结构进行研究，结果表明，这两种生物在最长叶片长度，最长叶片宽度，叶几部的宽度，叶宽叶基宽的最大比值，叶长，叶尖的角度，叶片抬高的仰角，叶脉的数目，叶片的重量，叶片的气孔数目，出现了一定的差异性，在这两种植物中。旱生植物的叶通常较小，以减少叶的蒸腾面积。叶的表皮细胞较小，细胞壁增厚，外壁高度角化，表皮上常有浓密表皮毛，水生的叶子较大；水生植物叶肉细胞没有海绵组织和栅栏组织的区分，叶肉细胞排列较疏松。叶面没有角质层，气孔较少，接触水面的叶片没有气孔。旱生植物叶肉细胞分化为海绵组织和栅栏组织，上表面角质层较厚、气孔较少，下表面角质层较薄，气孔较多；旱生植物叶片的气孔通常分布在叶下表皮，多数陷于表皮之下，形成下陷气孔，有的植物甚至多个气孔同时下陷，形成气孔窝(如夹竹桃)，水生植物表皮上没有角质膜或很薄，没有气孔器，气体交换是通过表皮细胞的细胞壁进行的。表皮细胞具叶绿体，能够进行光合作用。 【关键词】：旱生植物，水生植物叶片结构适应性 【前言】：各类植物在生态上，根据他们和水的关系，被区分为旱生，中生和水生植物；这些在形态上各有特点，特别表现在叶的形态和结构上，生长在不同的环境中的植物，在演化过程中会形成一些适应环境的结构特征，该实验以了解旱生，水生，叶片结构特点为目的，进而理解环境条件对植物器官结构的影响。 1.【材料与方法】： 1.1实验材料：以眼子菜，睡莲，夹竹桃，芦荟叶的横切片永久装片为实验材料 1.2实验方法：显微观察法绘图分析法 2.结果与分析 2.1分析夹竹桃的叶片的结构 1）表皮细胞排列紧密，壁厚，外壁上有厚的角质层，下表皮有一部分细胞构成下陷的窝，窝内有表皮细胞形成的表皮毛，毛下有气孔分布。表皮细胞2~3层形成复表皮。 2）叶肉上，下栅栏组织之间，细胞层数较多，胞间隙不发达，在叶肉细胞中含有簇晶3）叶脉维管束发达，主脉很大，为双韧维管束。 2.2分析眼子菜叶片结构 眼但菜叶片表皮无气孔，也没有角质层，但表皮细胞中含有叶绿体。叶肉细胞不发达，有1
o岳北农林襦祉大学N O f t fl "W 6 S t A & F U I V 6 r S I t y 2012—2013学年专业必修课 《植物资源调查》实践论文 植物群落多样性调查与分析 学院：农学院 班级：植科112班 姓名：马宇丹 学号：2011010175
组员：马宇丹方辉李连军高波加孜依古丽?努拉泰 植物群落多样性调查与分析 摘要：根据学校内或学校周边的某些地区植物群落样地资料为基础，对学校周围的植物群落的多样性进行调查分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以及各类群落之间的相互联系。 调查时间：2012-12-10 至2012-12-13 调查人员：高波，李连军,方辉,马宇丹,加孜依古丽 调查地点：杨陵镇西北农林科技大学北校区及其周边村庄 关键词：群落多样性取样测定 正文： 物种多样性是生物多样性的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。在数学公式里用S代表。物种的丰富程度跟纬度呈明显的反比关系。若考虑高纬度地区地表面积减少等因素的修正，离赤道越远，物种就越稀少。物种多样性的其它度量包括种群的稀有程度，以及他们具备的进化稀有特征的数量。 群落物种多样性是群落生态学研究中的重要内容，是物种丰富度和分布均匀性的综合反映，体现了群落结构类型、组织水平、发展阶段、稳定程度和生境差异。城市植物的多样性是维持城市生态平衡的关键，是其他生物重要的栖息地是生物流动和能量交换的场所，并决定其他生物的多样性，是生态城市建设过程中不可忽略的重要指标之一。 通过调查研究，对植物群落作综合分析，找出群落本身特征和生态环境的关系，以及各类群落之间的相互联系。 内容与方法： （一）样地的设置 1.取样数目。如果群落内部植物分布和结构都比较均一，则采用少数样地;
植物多样性的观察 基础知识 自地球上出现原始生命以来，经过漫长的演化过程，至今在地球上２００多万种生物中，有一类能够进行光合自养生活的，对人类极其重要的生物——我们称它为植物，包括藻类、地衣、苔藓蕨类和种子植物等多种类型。各类植物的大小、形态结构、寿命和生活习性、营养方式、生态适应和生态习性等多种多样，它们共同组成了千姿百态、五光十色的植物界。 现存植物已知种类达４Ｏ余万种，它们广泛分布于地球表面。从热带的雨林、亚热带的常绿阔叶林温带的针叶阔叶混交林到寒带的草甸；从海底森林——褐藻、平原的栽培植物、丘陵山地的森林到高山的矮灌丛。这种多样性不仅体现在植被类型上，而且体现在形态结构上，如最小的植物要用显微镜观察，而北美的巨杉，可高达１４２ｍ；最简单的植物——衣藻只有一个细胞，而种子植物是具有复杂结构并有根、茎、叶等分化的植物体。植物寿命长短也不一，寿命长的可生活一千多年以上（银杏）、而短命菊只需一周就可完成整个生活史。有的植物生活在陆地上，有的生活在水中有的需要强烈阳光，有的则喜欢光弱阴暗的地方；绝大多数自养但也有异养—。植物的多样性，不是偶然产生的，而是植物有机体在和环境的相互作用中，经过长期不断的遗传变异适应和选择等一系列的矛盾运动有规律地演化而成的。其演化规律是从原核到真该从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等。 实验认知 实验一植物多样性的认识 实验二识别校园植物及参观植物标本馆 实验三植物标本的制作保存 实验一植物多样性的认识 一、实验目的 通过植物界各大类群代表植物的观察，了解并掌握各类植物的共同特点，了解植物从水生到陆生从简单到复杂、从低等到高等的进化发展过程。 二、实验材料 （一）藻类植物 颤藻、衣藻、水绵、紫菜和海带浸制标本及带片横切制片。 （二）地衣植物 叶状地衣、壳状地衣和枝状地衣的干制标本，叶状地衣的横切制片。 （三）苔群植物 地钱植株及雌雄生殖器托纵切制片、葫芦藓 （四）被子植物 常见被子植物分科 三、实验器材 显微镜解剖镜放大镜镊子解剖针滴管、载玻片盖玻片吸水纸和纱布等。 四、实验操作 （一）藻类植物 藻类植物属低等植物其植物体无根茎叶的分化主要生长在水中，在潮湿的土壤、岩石树
多样性指数 多样性指数是用来描述一个群落的多样性的统计量。在生态学中，它被用来描述生态系统中的生物多样性，在经济学中可以用来描述一个地区中经济活动的分布。多样性指数经常被用来估算任何一个群落，每个成员都属于一个独特的群体或物种。在很多情况下，多样性指数的估计量是有偏的，因此相似的值之间往往不能直接比较。 一些常用多样性指数将讨论如下： 种丰富度(Species richness) 种丰富度S便是生态系统中物种的数目。这个指数无法表示相对丰度。实际上，除了一些非常贫瘠的系统之外，记录一个生态系统真实的种总丰富度是不可能的。系统中物种的观察值是其真实物种丰富度的有偏估计值，并且观察值会随着取样的增加非线性的增长。因此在表示从生态系统中观察到的物种丰富度时，S 常被称作种密度（species density）。 香农多样性指数(Shannon's diversity index) 香农多样性指数用来估算群落多样性的高低，也叫香农-维纳（Shannon-Wiener）或香农-韦弗（Shannon-Weaver）指数。公式如下： 其中S表示总的物种数，pi表示第i个种占总数的比例(Pielou 1975)。当群落中只有一个居群存在时，香农指数达最小值0；当群落中有两个以上的居群存在，且每个居群仅有一个成员时，香农指数达到最大值ln k。 物种均一度（Species Evenness） 物种均一度用来描述物种中的个体的相对丰富度或所占比例。群落的均一度可以用Pielou均一度指数J表示（Pielou's evenness index，J）： 其中H'为香农指数，H'max是H'的最大值：
中央民族大学生命与环境科学学院 暑期实习课题汇报 小龙门小生境特征与植物多样性关系
小龙门小生境特征与植物多样性关系 调查背景 小龙门景区位于京西门头沟区，地处北京最高峰—灵山脚下，平均海拔1300米，距北京144公里，总面积11567亩。四面群山环抱，通道敌台矗立，站在高出远眺，东、西灵山对峙。小龙门景区，是天然动植物园，有动物700余种，其中哺乳动物40多种，鸟类150多种，有植物844种。 小龙门森林公园不仅可供观赏，而且适于科研。中国科学院在小龙门建立了生态观测站，同时每年有众多首都学校的大学生及研究人员来此进行参观、实习和调研。 小龙门小生境特征与植物多样性关系 调查地点：小龙门森林公园森林浴场 调查时间：2012年7月6、9日 调查目的： 1、通过对不同道路干扰程度下的小生境划定样地进行生物多样性调查，分析道路干扰对植物群落的影响。 2、进一步分析和比较不同样方内植物的多样性差异，得到小龙门林场植物群落抗干扰程度的生态指标。 3、认识并学会辨别分类不同植物。 调查内容 1、对同一条道路不同坡向海拔（m、m）的样地（10m ×10m）及在同一海拔下远离道路干扰的阴坡阳坡样地进行生物多样性调查。其中包括对10m ×10m的所有乔木及灌木的物种类别、高度、胸径、盖度、株数，及大样方中5个1m ×1m的小样方（具体分布见图1）中草本的物种类别、高度、盖度、株数进行调查与记录。
小龙门小生境特征与植物多样性关系 2、根据所得数据计算出四个样方的生物多样性指数进行重要值分析，进而比较出不同道路干扰程度下的群落生物多样性差异。 主要分析指标 1、物种丰富度：样方内物种的数量之和。 2、重要值：重要值是群落中物种生态适应能力和物种在群落中所处地位的综合指标，其大小是确定优势种和建群种的重要依据。 计算公式：相对盖度+相对高度+相对密度 3、Shannon-Weaner指数（生物多样性指数）： H=-∑（Pi*lnPi） 其中Pi=n/M （n为物种株数，M为所有物种总株数） 通过计算得到每个样方的生物多样性指数、物种丰富度以及每个物种的重要值，定出每个海拔的优势种；在进行计算时，重要值应将乔木、灌木和草本分开进行比较。 样方一小生境特征
综述 前言 生物多样性（Biodiversity）是生物及其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，其内容包括自然界各种动物，植物，微生物和它们所拥有的基因以及它们与生存环境形成的复杂的生态系统。 一般认为，生物多样性包括了四个主要的层次：遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性。 植物多样性是生物多样性中以植物为主体，由植物、植物与环境之间所形成的复合体及与此相关的各种生态过程的总和。它是生物多样性的重要组成部分，在研究上二者都涉及到遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性四个层次。 正文 多样性研究渐渐从物种的组成与变化向多样性对演替过程中生物进化的响应、多样性功能方面发展。 植物多样性是物种多样性的重要组成。 一、群落演替过程多样性动态 物种多样性的恢复是群落和生态系统恢复过程最重要的特征之一，也是研究植被演替的重要手段之一。许多学者为了了解群落恢复过程与机理，并探求恢复和重建的有效途径，进行了大量与群落恢复相关的多样性研究。恢复过程中多样性的变化大体趋势为低、高、较高，但恢复的途径及自身特点有着明显的作用，如人工播种恢复可能不及自然恢复的起伏大，竞争、入侵、生态位分化等差异显著，因此多样性变化的规律可能不同。 当前，植被恢复过程中多样性的研究趋向于探讨多样性恢复的机制和多样性维持的机理，指导恢复和重建、保护和可持续发的实际作用。 植物群落的演替过程就是群落中物种组成不断发生变化、更替的过程。群落演替过程中的多样性特征是研究群落多样性时空动态规律的重要内容。 十九世纪以来，对群落演替的研究从描述方面渐渐向功能解释方面发展，在解释多样性变化的根本原因与本质规律上取得显著进步。近年来，许多学者研究了群落演替过程多样性动态、变化规律及其对不同演替阶段生态响应等。虽研究的区域不同，环境差异可能很大，但其变化趋势大体上是相似的，即随演替特别是次生演替的发展，先增加后降低。在群落的垂直结构中，随着演替进行，乔木层的物种多样性表现为单峰曲线，曲线的弧度在不同区域不同演替上差异较大：