植物多样性综述
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第1篇一、课题背景随着城市化进程的加快,城市绿化已经成为改善城市生态环境、提升居民生活质量的重要手段。
然而,城市绿化对生物多样性的影响是一个复杂的问题,既包括对植物多样性的影响,也包括对动物多样性的影响。
本课题旨在探究城市绿化对生物多样性的影响,为城市绿化规划提供科学依据。
二、研究目的1. 了解城市绿化对植物多样性的影响。
2. 了解城市绿化对动物多样性的影响。
3. 分析城市绿化与生物多样性之间的关系。
4. 为城市绿化规划提供参考建议。
三、研究方法1. 文献综述法:查阅相关文献,了解国内外关于城市绿化与生物多样性研究的现状。
2. 观察法:在选定的城市绿化区域进行实地观察,记录植物和动物的种类、数量及分布情况。
3. 问卷调查法:对城市居民进行问卷调查,了解他们对城市绿化的认知和评价。
4. 数据分析法:对收集到的数据进行统计分析,得出结论。
四、研究内容(一)植物多样性1. 植物种类:调查城市绿化区域内的植物种类,包括乔木、灌木、草本植物等。
2. 植物分布:分析植物在不同区域、不同生境的分布情况。
3. 植物多样性指数:计算物种丰富度、物种均匀度等指标,评估植物多样性水平。
(二)动物多样性1. 动物种类:调查城市绿化区域内的动物种类,包括鸟类、昆虫、哺乳动物等。
2. 动物分布:分析动物在不同区域、不同生境的分布情况。
3. 动物多样性指数:计算物种丰富度、物种均匀度等指标,评估动物多样性水平。
(三)城市绿化与生物多样性关系1. 分析城市绿化对植物多样性的影响,如植物种类、数量、分布等。
2. 分析城市绿化对动物多样性的影响,如动物种类、数量、分布等。
3. 探讨城市绿化对生物多样性的综合影响。
五、研究结果与分析(一)植物多样性1. 研究发现,城市绿化区域内的植物种类较为丰富,包括乔木、灌木、草本植物等多种类型。
2. 植物在不同区域的分布存在差异,如公园、广场等区域的植物种类和数量均高于住宅区。
3. 植物多样性指数较高,表明城市绿化对植物多样性有积极影响。
陆地植物群落物种多样性维持机制3尚文艳 吴 钢33 付 晓 刘 阳(中国科学院生态环境研究中心系统生态重点实验室,北京100085)【摘要】 从空间尺度和特定生物区系两个尺度对物种多样性的维持机制进行了综述1在大的空间尺度,简述了引起物种多样性存在差异的物理和自然因子的作用,包括植物群落的历史和年龄、梯度变化(纬度梯度、水分梯度、海拔梯度、土壤养分梯度)、面积效应和隔离程度;针对特定生物区系,从生物因素(生产力、种间关系、林隙动态)和非生物因素(演替、干扰及空间异质性、人类活动)方面论述其与物种多样性之间的关系.关键词 植物群落 物种多样性 维持机制文章编号 1001-9332(2005)03-0573-06 中图分类号 Q14,Q948115 文献标识码 AMaintaining mechanism of species diversity of land plant communities.SHAN G Wenyan ,WU G ang ,FU Xiao ,L IU Y ang (Key L aboratory of System Ecology ,Research Center f or Eco 2Environmental Science ,Chinese Acade 2my of Sciences ,Beijing 100085,China ).2Chin.J.A ppl.Ecol .,2005,16(3):573~578.The maintaining mechanism of s pecies diversity of land plant communities is a key and advancing edge in biodi 2versity study.Botanists and ecologists have presented many hypotheses and theories with controversies ,and no general theory system was available.In this paper ,the problem was reviewed mainly on two scales.The first was big spatial scale ,aiming at the physical and natural factors that affect the s pecies diversity ,including histories and ages of plant communities ,gradient changes such as latitude gradient ,water gradient ,altitude gradient and soil nutrients gradient ,area effect ,and isolation ;and the second was concentrated on a s pecial plant community ,and mainly discussed the relationships of biodiversity with biotic factors (primary productivity ,relationship between species ,and gap dynamics )and abiotic factors (succession ,disturbance and s patial heterogeneity ,and human ac 2tivity ).K ey w ords Plant community ,Species diversity ,Maintaining mechanism.3国家自然科学基金资助项目(40173033).33通讯联系人.2004-06-16收稿,2004-08-30接受.1 引 言物种多样性的维持机制是生物多样性研究的一个核心和前沿领域.自从1996年把“生物多样性起源、维持和变化”列为生物多样性5个核心组分之一,这一科学问题成为生态学家研究的热点问题[1].近年来,围绕陆地植物群落物种多样性的形成及维持机制,国外开展了一些理论探索.如Abrams [1]关于物种多样性及面积效应的研究;Waide [59]等对生产力和物种多样性关系的深入研究;还有人研究了群落内源扰动与斑块动态、生物多样性内物种共存、协同进化和群落内异质性的形成机制,并在此基础上形成了一系列的假说和理论,其中以Jeffries [34]提出的观点最为全面.我国在生物多样性维持机制方面的研究起步较晚,关于生物多样性维持机制的实际研究还很少,主要有海南岛热带林生物多样性维持机制研究[69],林隙动态和干扰与物种多样性维持关系的研究[37,38,41,68],以及有关生物多样性梯度、格局及维持机制等综述[4,25,31,70],多从一种空间尺度内针对特定的对象进行研究,未形成完善的理论体系,缺乏对物种多样性维持机制进行全面、深入的研究.本文主要从两个方面来论述陆地植物群落的物种多样性维持机制:一是从广阔的空间尺度内地理和自然因子对物种多样性维持的影响进行分析;二是针对某一特定生物区系,分析生物和非生物因素与物种多样性的相互关系,以期对研究状况有一个较为系统、完整的认识.2 全球尺度内物理因子对物种多样性的影响211 历史和年龄与物种多样性的关系生物是从共同的祖先经过不断的进化发展而来.生命从无到有,所有的类群都经历了起源与分化的过程,是一个物种多样性不断增加的明显过程.Jeffries [34]认为,生态系统形成的时间越古老,生物多样性越高.现已发现的化石记录充分证明了这个结论.时意专[53]以爪哇海的卡拉卡托岛为例,提出较古老、地质状况较稳定的地区比年轻的地区聚集更多的物种.地球上全部的物种数量是由物种形成和灭绝等一系列事件发生的历史所决定的,每当发生大规模的绝灭事件时物种多样性就会减少[53].但是从化石记录看,每次重大灭绝之后生物多样性增加都很迅速,每个类群都发生过指数式的适应辐射[29].关于物种多样性长期的增长模式与大绝灭所起应用生态学报 2005年3月 第16卷 第3期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Mar.2005,16(3)∶573~578的作用的观点有所不同.Benton[3]认为,从地质历史尺度而言,物种多样性呈指数增长,大绝灭在生物的分化过程中没有特殊的作用;而Courtillot等[13]发现,长期的分化增长模式符合逻辑斯蒂模型,但这种增长过程会被大绝灭事件中断.考察从生命起源迄今的全部演化历史可以发现,虽然地球生物已经历过5次大的灭绝和许多次小灭绝,但整个陆地生态系统的生物多样性和复杂性自生命起源以来在总体上不断增加.212 梯度变化与物种多样性的关系21211纬度梯度与物种多样性的关系 物种丰富度和多样性随纬度梯度的变化研究表明,在赤道地区物种丰富度达到顶峰,向两极逐步降低[49].在我国,南、中、北部温带森林植物群落和亚热带森林群落的物种多样性研究都证明了这一规律.这种趋势的科学解释有两点:一是认为由温度、湿度、物质和能量所决定,二是认为热带地区比其他地区包含更大的面积所致.G entry[18]利用积累的全球范围的74个1000 m2的样方表明,除了从高纬度到低纬度表现出的植物群落物种多样性和丰富度明显增加外,不同的热带森林之间的物种多样性的差异要远比温带森林和多样性较低的热带森林之间的差异大;此外,在南北半球,从低纬度向高纬度生物多样性的减少速率是不对称的,温带森林之间的物种多样性差异要较热带森林差异小.Malyshev[43]在研究大不列颠、西德及东欧20°~30°E范围内植物物种丰富度的纬度梯度变化时,用数学方法对物种数目进行了很好的预测,认为物种丰富度与生长季节的积温存在着线性关系.21212水分梯度与物种多样性的关系 地球表面的水热条件及其组合是决定植物群落分布的主要因素.由于有效的水分因子指标度量因子不同(如有的用年度降雨量,有的用湿度),导致了对于水分梯度与植物群落物种多样性关系的研究存在很大的差异.研究表明,热带森林和荒漠化草原的树种多样性随降水的增加而增加,随降水变率的增加而降低[20,36],我国温带锡林郭勒草原的研究和亚寒带祁连山植物群落的研究得出了同样的结论;但是,山地垂直带盐沼森林群落却沿湿度梯度中间位置物种多样性高;疏林类型则是最干燥坡向物种多样性高.由此可见,不同的地区、不同的地形条件多样性和水分梯度表现的关系不一致,遵循了G lenn2Lewin[21]得出的规律性.他认为,多样性与环境之间在一个区域可能存在着一定关系,而在其它区域,这些关系可能发生变化,甚至相反.贺金生等[29]将植物物种多样性与水分梯度的关系归结为6种情况,基本上囊括了所有的可能性,但是针对不同的地区,还应进行具体的分析和研究.21213海拔梯度与物种多样性的关系 海拔梯度是生物、土壤、气候等环境异质性的综合体现,海拔差的大小充分反映了环境间的差异,不同海拔差群落间的相异性不仅反映了群落间环境的异质性,也在一定程度上反映了物种的适应性.可见海拔梯度是影响物种多样性格局的决定性因素之一[39,71].几个世纪以前,人们已经认识到了物种多样性随海拔梯度变化的现象,但至今尚未形成普遍共识[39].许多研究表明,中海拔往往拥有最大的物种多样性,如热带雨林.但也有许多相反的例证,如随着山体海拔高度的增加,物种多样性逐渐降低,呈现出立体分布格局.这种分布格局在我国的横断山区表现明显[67];此外,多样性与海拔梯度之间并无特定的关系[62].Lomolino[39]认为,多样性与海拔梯度格局的关系(正相关、负相关或单峰关系)在很大程度上依赖于环境变量之间的协变与互作.王国宏[60]对祁连山北坡中段植物群落多样性的垂直分布格局的研究认为,其他因子(如地形因子)对海拔梯度所框定的水热梯度进行着再修饰,尤其在地形变化复杂的山地环境,因此,特定海拔高程处生境的海拔梯度效应很可能因为地形等微环境的变化而得到削弱或加强.贺金生等[29]曾对国内外有关的研究进行了综述,总结出物种多样性与海拔梯度关系的5种模式,反映出不同地理区域山地上植物群落物种多样性沿海拔梯度的变化模式是不相同的,但这种格局的形成机制还不是很清楚.21214土壤养分梯度与物种多样性的关系 土壤养分梯度与植物群落物种多样性的关系已引起了普遍重视,并开展了广泛的研究[5,17,18].已有研究表明,土壤特征是最有可能影响热带山地雨林物种组成和多样性动态的因子[5],G artlan 等[17]的研究也显示,土壤中P、Mg、K的水平与热带植物群落物种多样性之间存在着显著相关关系.但是,G entry[18]却认为,在新热带,决定植物群落物种多样性的首先是生物地理因子或年降雨量,其次才是土壤养分.彭闪江等[47]对鼎湖山植物群落多样性进行主成分分析后发现,不同土壤类型对多样性的影响位于第二主成分内,次于干扰体系对群落多样性变化的影响.Brosofske等[5]的研究也发现林冠盖度是影响多样性的主导变量,土壤因素位于其后.已有研究表明,植物群落物种多样性随土壤养分梯度的变化规律性并不一致.G entry[18]的研究结果是随着土壤肥沃程度的增加,群落的物种多样性也逐渐增加,而Rosen2 zweig[52]研究得出在小尺度内可利用的土壤养分和植物多样性呈负相关.尽管如此,土壤养分对植物群落β多样性水平所起的重要作用是毫无疑问的[29].最近也有研究涉及人为增加系统中的养分对物种多样性的影响.除此之外,影响植物群落物种多样性的梯度变化还有许多,如经度梯度、干旱度、盐分梯度等,而所有这些梯度变化之间既有一定的相互关联,又有一定的独立性,对物种几乎有完全不同的作用,因此在考虑物种多样性维持的梯度变化时,要从一个系统、全面的角度出发,才能使结论更加具有生命力.213 面积效应与物种多样性的关系在生态学上,面积对植物群落物种多样性的影响显而易见,一个普遍的理论是更大的面积拥有更多的物种.这个观点已得到广泛的证实.但是,关于相同面积的一个大斑块和几个小斑块与物种丰富度的关系所得出的结论并不一致[6,9].Hakan等[27]研究发现,面积相同时,一个大的连续斑475应 用 生 态 学 报 16卷块比几个小斑块的联合拥有更多的物种;与此相反,Sim2 berloff等[54]在对美国草原2森林群落交错区的研究中发现,几个小斑块的总和比同样尺寸的大斑块拥有更多的物种,而且稀有种更常见在小斑块中.关于这方面的经验性研究较少,得出的结论也不尽相同,有待于进一步深入.Rosenzweig[52]总结出了4种关于物种多样性与面积关系的具体模式.其中,关于岛屿的物种2面积关系得到了最普遍的关注.Arrhenius是第一个引用数学公式来描述物种2面积关系的研究者,即S=kA r.S是属于一个特定分类群的物种数量,A是面积,k、r是常数.该公式适用于陆地和岛屿,在大多数野外调查中,r值介于011和014之间,虽然物种数量随着面积增加,但其速率逐渐降低.在岛屿上,r倾向于一个较大的值,r≈013;在陆地上,r值较小,r≈0115,常数k受到较少的关注,但是众所周知k的变化范围很大,主要取决于所测量的面积[53].近年来发展了许多模型用于研究物种2面积关系[45],还有用森林现存总量来探测物种多样性和面积效应之间的关系.214 隔离程度与物种多样性的关系MacArthur等[42]认为,岛屿生物种丰富度完全决定于两个过程:迁入和绝灭.就不同的岛屿而言,这种迁入率随其与大陆种库(种迁入源)的距离而下降.这种由于不同种在传播能力或定居能力方面的差异和岛屿隔离程度相互作用所引起的现象称为“距离效应”MacArthru2Wilson学说的数学模型可写作:ds(t)/dt=I-E其中,I是迁入率,E是绝灭率.模型中的迁入率和绝灭率是相互独立的,但实际上并非如此.同种个体的不断迁入,以及伴随着的遗传变异能力的增加,均可能减小岛屿种群的绝灭率[64].因此,隔离程度不仅会影响迁入率,而且会影响到绝灭率.随着隔离程度的增加,迁入率下降,绝灭增加.在实际的研究中,关于迁入率、灭绝率与隔离度关系的野外证据并不多.3 特定生物区系内影响因子与物种多样性作用机制311 生物因子对物种多样性的影响31111生产力与物种多样性的关系 长期以来,生态学家对多样性和生产力间的关系研究较多,所得结果并不一致. Foster[16]认为草地施用N肥后,降低了草地群落的物种多样性.这主要是由于生产力的增加有效地阻止了下层蕨类和本地种的萌发、存活与更新.然而,Pollock[50]在对湿地的研究中,发现在低中生产力水平及受中等洪水频率影响的样地,物种多样性高,而在低或高洪水频率及低生产力的样地,物种多样性低.Waide等[58,59]综合了沙漠、寒带森林、热带森林、湖泊和湿地等关于生产力与多样性关系的研究,揭示了大约200种关系,其中30%是单峰的、26%是正线性的、12%是负线性的、32%是不显著的.认为生产力与物种多样性的关系与所研究的尺度相关,在小范围局部群落内(≤20km),植物的多样性和生产力呈单峰曲线,即多样性在低水平时随生产力的增加而增加,但最终在达到足够高的生产力时反而降低;在区域和全球尺度内(≥4000km),植物多样性与生产力的关系是一种单调变化关系,即在生产力增加时,多样性也增加(可能会达到一个极值).生产力和多样性间的关系是目前被广泛提及的,其中单峰模型建立在竞争排斥理论基础上.Grime[22,23]最早注意到了在生产力与多样性之间有这样一种单峰关系.近年来,在所有提出的生产力和多样性关系的假说中,该模型是唯一得到实验和理论上的支持[33],但所有的描述都隐含了一个事实,即竞争程度的增加是导致高生产力时多样性降低的原因,同时,高生产力将降低有限资源的空间异质性,使生境变得更为均匀.31112种间关系对物种多样性的影响 在种间作用方面,多数研究集中在种间协作、互惠共生、物种共存、竞争和草食等对物种多样性的影响.种间协作可以改善和提高幼年个体的补充与更新,从而减少死亡率和促进定居(或萌发)[63]; Hacker等[26]认为,互惠和共生可以增加那些通常在高自然干扰、胁迫或捕食等条件下难于生存的种类,从而增加群落的物种多样性;并且,物种共存对维持雨林的物种多样性具有重要作用.此外,有的学者对群落的花期不同步性进行了研究,认为花期不同步性是植物种间在生长发育时间上的不同步性,是物种间共存和群落多样性维持的重要机制之一[15].研究证明,植物间的竞争影响个体的适合度成分和种群的丰富度,也影响群落的成分[70],竞争排斥和由此引起的生物多样性的减少是同时栖息于同一地区的物种竞争的不可避免的结果[24].G ivnish[20]认为,在热带,高降水量、低降水变率的水分条件很适合两类重要的植物天敌———昆虫和真菌的生存,而昆虫和真菌可直接增加密度制约植物的死亡率,从而增加树种多样性.31113林隙动态对物种多样性的影响 林隙干扰是属于森林群落所固有的内源干扰,相对来说是连续的、必然的事件[69].无论是温带林还是热带林,林隙及其动态在生物多样性的形成与维持方面都具有重要作用[32].Hubbell[32]在对1200多个林隙长达13年多的研究基础上,提出了由树木死亡所形成的林隙干扰对热带森林物种多样性的维持其主导作用的假说.Chazdon等[10]认为,林隙最迅速、最重要的影响是达到森林较底层的直接光照和持续时间的增加,促进了下层树苗的更新和生长.我国近年来也有较多关于林隙特征及其更新规律的研究[37,41,68].总之,通过林隙微环境的形成、变化以及不同物种对其的占据、利用和竞争,在不同时期内,处于不同空间的森林群落小片断形成了一个个组成不同、年龄各异、结构有别的镶嵌复合体,从而保证了生物多样性的维持.312 环境因子(包括时间)对物种多样性的影响31211演替对物种多样性的影响 有关植物群落演替的概5753期 尚文艳等:陆地植物群落物种多样性维持机制 念和理论,一直是生态学理论的中心问题[2],然而大部分研究都集中在对不同演替阶段群落的物种组成、演替模型以及演替顶级理论方面,对演替过程中物种多样性变化的研究资料非常有限.Bazzaz[2]对Illinois南部落叶阔叶林区弃耕地演替过程中物种多样性的研究表明,随着演替进程,物种多样性增加; Tilman[56,57]在明尼苏达的22块废弃田里通过观察和一定时间的研究,得到了同样的结论.Nicholson&Monk[46]提供了最长时间的数据,其中的一些田地废弃以后未受干扰的时间长达200年,结果与Uilman相同.但也有相反的结论. Houssard等[30]检验了法国Montpellierais地区的物种多样性,发现经过长达10年的稳定后,植物的多样性开始下降; Loucks[40]对威斯康辛南部的森林群落演替研究结果表明,在100年的演替过程中,物种多样性首先增加,然后下降,并且峰值出现在阳性树种和阴性树种同时出现在群落中的阶段.Preston[51]认为,在一个固定的地方逐年累计统计结果所列物种数一定是增加的,增加的具体形式应与物种2面积曲线相似,即在对数空间内是一条直线,并且有一个与物种2面积曲线相似的z值(斜率值).Bzaaza[2]认为,对于演替过程中的群落,当垂直和水平的异质性最大时,群落物种多样性可达到最大.对于演替后期的群落,当存在有很强的优势种,或优势种存在化学他感作用时群落物种多样性可能会很低.在演替过程中,群落的物种多度分布曲线由演替早期的几何级数分布逐渐变为对数正态型.贺金生[29]总结了在植物群落演替过程中物种多样性变化的4种模式,不同的条件下有所差异,但总体趋势相同.31212干扰、空间异质性与物种多样性的关系 干扰和空间异质性常被认为是植物群落中调节物种多样性的主要因子[25],两者常联系在一起.这是因为干扰是空间和时间异质性的主要来源[48].自然或人为干扰(如伐木)对物种多样性的影响是通过改变生境的异质性、资源的有效性以及种间的竞争平衡,从而形成特殊的生境来实现的[14,25].小尺度和中等频率的干扰可以增加温带和热带森林的物种多样性.热带森林在灾难性干扰后,其树种多样性随时间的增加而增加[20,61].在自然干扰中,树倒、火烧、洪水等因子对生物多样性的影响作用引起了许多生态学家的兴趣.洪水对植物物种多样性的影响很大.Pollock等[50]的研究表明,在阿拉斯加一湿地群落,受中等频率和高空间变化率洪水影响的样地,其物种多样性高;相反,受经常或很少或长期洪水影响、但洪水的空间变化小的样地,物种多样性低.这同时反映了干扰在很小尺度上的空间变化可显著改变干扰对物种多样性的影响[56].火对生物多样性的影响也较大,Collins等[11]在天然草场的实验表明,火烧会降低生物多样性.而强度较小、频率适中的地面火能烧掉地面上的枯枝落叶,使其中的养分释放出来,促进了森林的物质循环.同时,适度的火烧能对优势物种的生长起抑制作用,平衡了群落内生物的相互间的竞争,使原来受优势物种排斥的生物物种获得生存的机会,从而增加了森林内的生物多样性[65].有关干扰对生物多样性影响的理论中,普遍接受的理论之一是中度干扰假说,但是关于这一假定还有少许的争论和结果相反的实验[12],而且,由于“中度”的模糊性,中度干扰假说大多停留在定性程度上[35].因此,未来研究的趋势是运用野外调查与田间实验相结合方法,从系统的高度来综合研究干扰在生物多样性维持机制中的作用.31213人类活动与物种多样性的关系 人类活动对物种多样性有很大影响,进而影响生态系统的结构和功能[8].生物多样性的变化和物种灭亡的加速进行,主要是由于人类活动导致生境的改变,如森林的采伐、湿地的排水、草原的开垦和放牧.伐木对生物多样性的影响比较复杂.择伐会严重破坏热带雨林的结构,但可维持雨林高的树种多样性[7].在Ap2 palachians地区,伐木可以导致落叶阔叶林林下稀有草本数量减少,林下地被层种群也因不适应改变了的微气候而进一步减少等[44].G illiam等[19]研究了森林经营活动(如皆伐)对植物生物多样性的影响.若要维持植物物种多样性,最有效的途径是在营林时维持并培育资源与环境在时间和空间上的多样性[28].4 结 语 在自然界中,绝大多数植物群落是由许多植物种类在长期适应进化中形成的统一整体.在大的空间尺度上,如纬度地带性尺度、经度地带性尺度和海拔梯度等,以及在局部明显的环境异质性尺度上,植物群落物种多样性的差异很明显,在一个足够小的空间尺度内,许多物种能够共存,也是生物多样性的一个基本特征.本文仅就广阔的空间和某一特定生物区系两个尺度内物种多样性的主要影响因素进行分析,综述了国内外的研究进展,遗漏之处在所难免.为了得出关于生物多样性维持机制的更加全面、完善的理论,应该有更加广阔的视角,从不同的时间和空间尺度,在不同的对象层次上,全面、深入地研究各类因子与物种多样性之间的相互作用机理.参考文献1Abrams PA.1995.Monotonic or unimodal diversity2productivity gradients:What does competition theory predict.Ecology,76(7): 2007~20192 Bazzaz FA.1975.Plant species diversity in old2field successional e2 cosystems in southern Illinois.Ecology,56:485~4883 Benton MJ.1995.Diversification and extinction in the history of life.Science,268:52~584 Braakhekke WG,Hooftman DAP.1999.The resource balance hy2 pothesis of plant species diversity in grassland.J Veget Sci,10:187~2005 Brosofske K D,Chen J,Crow TR.2001.Understory vegetation and site factors:Implications for a managed Wisconsin landscape.For Ecol M an,146:75~876 Caley MJ,Schiluter D.1997.The relationship between local and re2 gional diversity.Ecology,78(1):70~807 Cannon C,Peart DR,Leighton M.1998.Tree species diversity in commercially logged Bornean rainforest.Science,281:1366~1368675应 用 生 态 学 报 16卷。
生物多样性可行性研究报告一、研究目的和背景生物多样性是地球上生物种类、基因和生态系统的多样性的总称。
它是生态系统的稳定性和功能性的重要保障。
然而,目前全球范围内生物多样性面临严峻挑战,生物种类灭绝速度加快,生物生境受到破坏,许多独特的生物资源遭到严重威胁。
为了保护生物多样性,加强对生物资源的管理和保护是当务之急。
本研究旨在探讨生物多样性保护的可行性,综合评估当前生物多样性保护的现状和存在的问题,提出可行的保护措施和建议,为保护生物多样性提供科学依据和参考。
二、研究方法1. 文献综述:对国内外有关生物多样性保护的相关文献进行搜集和综述,了解其研究进展和成果。
2. 野外调查:选取代表性生态系统,进行野外调查,了解当前生物资源的状况,掌握生物多样性的基本情况和存在的问题。
3. 统计分析:采集调查数据,进行统计分析,分析生物多样性的变化趋势和主要影响因素。
4. 专家访谈:邀请相关领域的专家学者进行深入访谈,了解其对生物多样性保护的看法和建议。
5. 访谈调查:对当地居民进行问卷调查,了解他们对生物多样性保护的态度和意见。
三、研究结果与分析通过对文献的综述和野外调查,研究发现当前生物多样性保护存在以下问题:1. 生物栖息地破坏:随着城市化进程的推进和工业化的加快,许多生物栖息地受到了破坏,导致生物多样性较之前有所下降。
2. 野生动植物种群数量减少:一些野生动植物的数量不断减少,甚至濒临灭绝,在保护区管理上存在一定的困难。
3. 生物资源利用不当:一些生物资源被过度开发和利用,导致生物资源稀缺,一些具有重要经济价值的物种濒临灭绝。
4. 社会认知不足:社会对生物多样性保护的重视程度不够,对保护区的法律法规宣传不到位,导致保护工作的困难。
根据研究结果,为了加强生物多样性保护的可行性,结合以上问题,本研究提出以下建议:1. 加强生态环境保护:加强对生物栖息地的保护和恢复,减少生态环境破坏的情况。
2. 加强生物资源管理:建立健全的野生动植物资源管理制度,加强对野生动植物物种的保护和管理,避免资源过度开发和利用。
植物学研究的英文综述Botany Study – A Literature Review.Botany, the scientific study of plants, encompasses a wide range of disciplines, including plant morphology, anatomy, physiology, genetics, ecology, and evolution. The field has a long and rich history, dating back to the earliest civilizations.Plant Morphology.Plant morphology is the study of the form and structure of plants. It includes the study of plant organs, such as roots, stems, leaves, flowers, and fruits. Plant morphology is important for understanding how plants grow and develop, and for identifying and classifying different plant species.Plant Anatomy.Plant anatomy is the study of the internal structure ofplants. It includes the study of plant tissues, such as xylem, phloem, and parenchyma. Plant anatomy is important for understanding how plants transport water and nutrients, and for providing support and protection.Plant Physiology.Plant physiology is the study of the functioning of plants. It includes the study of plant metabolism, transport, and growth. Plant physiology is important for understanding how plants respond to their environment and for developing new ways to improve crop yields.Plant Genetics.Plant genetics is the study of the inheritance oftraits in plants. It includes the study of genes, chromosomes, and DNA. Plant genetics is important for understanding how plants evolve and for developing new plant varieties with improved traits.Plant Ecology.Plant ecology is the study of the interactions between plants and their environment. It includes the study of plant communities, plant populations, and plant succession. Plant ecology is important for understanding how plants adapt to their environment and for managing plant communities for conservation and sustainable use.Plant Evolution.Plant evolution is the study of the evolutionaryhistory of plants. It includes the study of plant fossils, plant phylogenetics, and plant molecular biology. Plant evolution is important for understanding the diversity of plants and for understanding how plants have adapted to changing environmental conditions over time.Conclusion.Botany is a vast and complex field of study. It encompasses a wide range of disciplines, each of which contributes to our understanding of plants. Botany isessential for understanding the natural world and for developing new ways to use plants to meet human needs.植物学研究——文献综述。
沉香属植物的遗传多样性及分子鉴定研究进展陈志晖;陈京锐;韦素娟;蒋子肖;刘洋洋;LEE Shiou Yih【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2024(51)5【摘要】沉香是世界性名贵的传统药材及天然香料,应用历史悠久。
瑞香科沉香属(Aquilaria Lam.)植物是目前生产沉香最主要的树种。
随着沉香产业发展和市场需求增加,沉香属树种被过度开采,野生资源日渐枯竭,严重威胁到种质资源多样性和可持续发展。
为更好地利用及保护沉香资源,该文基于沉香属植物的遗传多样性及分子鉴定相关文献资料,结合国内外市场调研,分析沉香产业发展现状;深入国内广东、海南、广西、福建等省份,海外马来西亚、越南等国家,系统调查沉香种质资源开发利用情况;对国内外沉香属植物遗传多样性和分子鉴定研究进行总结和展望,从表型性状、DNA分子标记、DNA指纹鉴定技术、核基因组水平等4个方面综述沉香属植物遗传多样性研究进展,从DNA指纹图谱、核质基因片段的DNA条形码、DNA条形码组合其他分子鉴定方法等3个方面总结沉香属植物分子鉴定研究的现状,提出沉香属植物在分子遗传学研究中存在的问题和研究趋势,以期为沉香种质资源研究提供参考。
【总页数】12页(P81-92)【作者】陈志晖;陈京锐;韦素娟;蒋子肖;刘洋洋;LEE Shiou Yih【作者单位】中山大学生命科学学院/有害生物控制与资源利用国家重点实验室/广东省热带亚热带植物资源重点实验室;深圳市坪山规划和自然资源研究中心;广西师范大学生命科学学院;中国医学科学院&北京协和医学院药用植物研究所海南分所/海南省南药资源保护与开发重点实验室/中药质量国际联合研究中心;英迪国际大学健康与生命科学学院【正文语种】中文【中图分类】S769【相关文献】1.基于分子生物技术的栗属植物遗传多样性研究进展2.树木溃疡病病原真菌类群分子遗传多样性研究Ⅰ.——小穴壳菌属、疡壳孢属、壳囊孢属、盾壳霉属分类地位的分子证明3.芍药属植物分子水平遗传多样性研究进展4.核桃属植物分子水平遗传多样性与基因工程研究进展5.沉香属植物内生真菌多样性及功能研究进展因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
生物多样性 2016, 24 (8): 922–931 doi: 10.17520/biods.2015295 Biodiversity Science http: //•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 perspectivesLingjie Lei1, Deliang Kong2, Xiaoming Li1, Zhenxing Zhou1, Guoyong Li1*1 College of Life Sciences, Henan University, Kaifeng, Henan 4750042 Colleges of Bioscience and Biotechnology, Shenyang Agricultural University, Shenyang, 110866Abstract: 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@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。
植物多样性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:灌木层的变化与乔木层相似,因为演替初期只包含了少数阳性物种,随着演替进行,在竞争较强且郁闭度适中时能容纳更多的中性及阴性树种,演替后期郁闭度很大且种间关系稳定,容纳物种有所下降。
对于林下植物,其物种组成及其适应环境的能力与其所处的上层群落密切相关。
草本层多样性与上层特别是灌木层的郁闭度关系密切,演替过程中林下光照的变化是影响草本层物种多样性高低的重要因素,在演替中期林下较多的光斑是有利于许多中性及阴性物种生存的,一般此时的多样性最高。
这方面,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境异质化的响应、多样性功能方面发展。
二、海拔、土壤等因素对水平梯度物种多样性的影响水平梯度上,物种多样性的纬度梯度变化最明显。
大尺度上,从赤道向两极,物种丰富度和多样性是降低的;在南北半球,从低纬度向高纬度生物多样性的减少速率是不对称的;热带森林群落物种多样性之问存在极大差异,温带森林之间差异较小:南半球的温带森林和北半球相比,多样性较低。
区域环境内生物多样性的变化差异较大,北美树木物种多样性纬度变化不明显,与年蒸散有关。
在我国,随着从北到南纬度的不断降低,落叶阔叶林乔木层、灌木层的物种多样性指数不断增加,草本层的物种多样性先增加后又降低。
水平梯度上的另一种变化规律是经向的,水分是其主导因子。
植物群落物种多样性同水分之间的关系在不同地区是不一致的,而且不同植物群落或物种与水分的相关关系也是不同的。
海拔是植物群落物种分地带性气候所确立的水热组合影响。
山地植物群落物种多样性随海拔高度的变化规律一直是生态学家感兴趣的问题,群落内垂直层次结构及其物种多样性的动态是群落内垂直生态梯度的直接反映。
但是,物种多样性随海拔变化的规律是复杂的,在一般情况下,伍多样性的垂直格局基本符合“单峰”模式,B多样性随着海拔的升高而降低;也有多样性随海拔升高单调下降,大多与水热垂直差异明显相关。
另外,也有表现出中间海拔梯度群落植物多样性最高,这种情况下多样性同时还与群落生产力水平有关;还由于许多影响因子的作用差异较大,多样性沿海拔梯度无明显的规律。
多尺度海拔差值下的植物多样性梯度研究具有更强的可比性,可使多样性变化更明显。
植物物种多样性与土壤养分水平的关系,也是研究植物与环境间关系的重要内容之一。
它们间的关系是复杂的,土壤中的氮、磷和钾的水平与植物群落物种多样性之间存在着显著的相关关系;土壤许多酶的活性与植物多样性在不同程度上具有一定的正相关关系;土壤含水量和水解氮与乔木层物种多样性有一定的相关性。
三、桉树人工林对植物多样性的影响桉树是桃金娘科(Theaceae)桉属(Eucalyptus)树种总称,有795种(其中变种和亚种114种),它具有种类多、干形好、生长快、产量高、耐瘠薄、抗性强、适应性广、用途多、经济价值高等优良特性。
至今,有96个国家引种桉树,桉树人工林面积已突破2000万hm2,成为热带亚热带地区极为重要的速生造林树种。
中国引种桉树有110多年的历史,全国种植桉树的省(区)有17个,涉及600多个县,成为我国南方最重要的速生造林树种之一。
全国桉树人工林面积在200万hm2以上,在华南地区,有60-70%的桉树人工林属于短周期人工林,其中50-60%的林地采取连栽方式。
随着桉树人工林的大发展和连栽制度的全面推行,桉树人工林的生态脆弱性进一步凸现,“桉树争论”愈演愈烈,桉树发展已成为社会广泛关注的焦点。
要做到人工林既有高生产力,又维持生物多样性,是当代生态学所要解决的迫切任务,也是一个重大的科学难题。
长期定位实验研究表明,尾巨按成熟林分(7。
3年)的蓄积生产力水平为20—21m3/hm2·a,生物生产力水平约为19t/hm2·a。
对l代林和2代林的生物量和生产力进行差异显著性检验表明,连栽对2代林的生物量和生产力没有显著影响。
树干、树皮、树枝和根系的生物量和生产力均随着林分年龄的增长而增加,只有树叶的生物量和生产力表现为先增加后减少的规律。
林分生长后期,根系和树叶生物量增长缓慢甚至出现负增长影响了林分后期生产力的持续性。
连栽具有增加树皮、树枝和树叶生物量比例的趋势。
连栽导致林下植被生物量和生产力的显著下降,2代成熟林下植被生物量和生产力比1代林下降70%;从幼龄林(2.3年)到成熟林(6—7年),1代林下植被的生物量和生产力表现为缓慢的持续增长趋势,而2代林却表现为逐渐递减趋势。
采用长期定位实验研究方法,对不同连栽代数桉树人工林的物种多样性、土壤种子库及物种多样性维持机制进行了研究。
结果表明,桉树连栽导致人工林植物多样性减少,2代林的物种丰富度Shannon—Wiener指数分别比1代林减少39.39%和17.76%。
群落的B多样性中,1代林的Jaccard系数和Cody指数均显著高于2代林;代内群落的相似性系数高,为60%左右,而代问群落的相似性系数低,为30%左右,表明连栽引起大量物种丢失。
桉树人工林连栽不仅导致群落物种多样性降低,而且改变了群落的物种组成及特征。
与成熟林比较,不同连栽代数群落的生活型谱存在明显差异,第1代林以藤本高位芽和矮高位芽植物为主,2代林则以地上芽植物和矮高位芽植物为多;1代林的k-对策种和r-对策种分别为64.79%和35.21%,2代林则分别是51.02%和49.98%,连栽使草本植物、地上芽植物和卜对策种的数量增加,木本植物和l(-对策种的数量减少。
对土壤种子库的研究表明,不同连栽代数土壤种子库储量及多样性变化与地上植物多样性的变化规律基本一致。
土壤中种子库和营养体对物种多样性维持有重要作用,提出了桉树人工林群落物种多样性维持机制的初始植物繁殖体组成假说。
在一个经营周期内(6—7年),桉树人工林维持的植物多样性的高低取决于初始植物繁殖体组成的丰富程度,高强度干扰(如炼山和机耕全垦整地)的连栽制度使某些高竞争力的物种或仅以种子(果实)传播的物种丧失,造成下一代林地初始植物繁殖体组成多样性的降低,从而使连栽林地的物种多样性逐代减少。
土壤种子库的研究结果支持了这一假说。
四、秦岭对植物分布及其多样性的影响秦岭不仅是我国南北两大水系——长江和黄河的分水岭,在地形上成为我国东半壁的南北分界线,在气候上也有十分显著的影响。
它东西走向,位于中纬度地区,受大陆性气候和季风气候的双重影响,北方的寒流可直达北坡,东南暖湿气候沿河谷易入南坡。
且由于山体高大,使得潮湿的海洋气团不易深入到西北;同时也阻挡了北方的寒潮不致长驱南下,减小寒潮猛烈的侵袭。
因而形成秦岭南北两侧水热条件上的差异,成为我国亚热带和暖温带的分界线秦岭是我国温带植物区系最丰富的地区之一,它作为我国气候带的重要分界线,反映在植被分布上,秦岭以北属暖温带落叶阔叶林带,以南则属亚热带类型,有较多常绿闹叶树种的分布。
秦岭以南属亚热带气候,太阳辐射较少、气温较高、降水较多、气候湿润;秦岭以北则属暖温带气候,情况相反。
五、森林“面”从中国森林生态网络体系建设理论角度而言,“面”是整个网络系统中最为基础的、涉及面最广的系统元素,是网络系统的主体构成。
显然,“面”的建设对于网络体系的整体功能、对于国家或地区的生态安全有着最广泛、最重要的影响。
鉴于“面”的广泛性、基础性和复杂性以及我国“面”上的自然环境~般状况,我们认为“面”建设的基本技术途径应是“以封山育林为主,辅之以人工措施”。
对于广大的面来说,有林地带实现森林资源的有效保护与经营,无林地带实现植被恢复与形成植被群落,是其生态建设的基本目标,大量的成功实践已经证明采取封山育林,是有效保护森林资源、多快好省地恢复植被、形成适应而又稳定的植物群落的重要举措,同时,通过实施适当的人工措施,可以进一步加快植被恢复的进程,提高植被群落的质量,提升生态系统的功能,因此“以封山育林为主,辅之以人工措施”是中国森林生态网络体系中“面”的建设的基本途径。
六、苔藓植物在自然界中的作用长期以来,苔藓植物因其形态微小,净生产量低等原因,对其研究和利用的程度远不及藻类、真菌和其他高等植物。
实际上,苔藓植物不仅是生态系统的重要组成成分,而且在植物界的系统演化过程中具有特殊的地位,在环境保护、医药应用、环境监测、园林绿化等方面有着深远的应用前景。
在自然界,苔藓植物也是某些植被类型的组成部分在高纬度或高海拔地区,常常有大量的地衣和苔藓组成一望无际的苔原;森林、沼泽、草甸等植被中,常见苔藓植物成为饱含水分的地被植物。
苔藓植物因其强大的蓄水能力,对森林生态系统的水土保护具有重要的作用,同时,苔藓植物可促使湖泊陆地化、森林沼泽化。
苔藓植物虽体型微小,但其广泛的适应性和强大的繁殖能力,注定在自然界中起着举足轻重的作用。