普达措国家公园越冬期鸟类物种及功能多样性研究

摘要

解析维持群落生物多样性的决定因素是当前生态学研究的热点论题,研究不同区域典型生境的鸟类物种多样性和功能多样性的关系及其群落构建驱动机制,有利于生物多样性保护理论和物种共存理论的全面发展。研究区位于云南省香格里拉市普达措国家公园内,该地区位于“三江并流”世界自然遗产中心地带,生物多样性丰富,但关于该地区鸟类相关的研究甚少,本次研究共涉及了园区的四种生境:高原湖泊、高山草甸、针阔混交林以及针叶林。为了获得公园内碧塔海-属都湖片区四种生境中更为全面的鸟类物种多样性,2021年8月至2022年7月在片区内布设了8条总长17km的鸟类调查样线,并在2021年11月至2022年10月在片区布设了24个红外相机位点进行辅助调查。为了探讨普达措国家公园越冬期鸟类群落物种多样性、功能多样性格局以及物种和功能多样性之间的关系,在2021年11月至2022年3月,重点对普达措国家公园碧塔海-属都湖片区内四种生境内共30个样点进行了越冬期鸟类群落的调查。统计了3个物种多样性指数(Shannon-Weiner多样性、Simpson优势度、以及Pielou’s均匀度);通过15个鸟类功能性状计算4个功能多样性指数(FRic功能丰富度、FEve功能均匀度、FDiv功能歧义度和FDis功能离散度)。另外,越冬期间鸟类的迁入会丰富片区物种多样性,那随着物种丰富度的增加,鸟类物种如何被“添加”到群落中?且越冬鸟迁入后群落所占据的功能空间又会如何变化?因此我们利用越冬期样点法获得的数据,通过构建群落功能丰富度(FRic)和平均最近邻接功能距离(MNND)零模型,探讨环境过滤和极限相似性对越冬期鸟类群落多样性形成及维持的相对重要性,解析片区鸟类群落构建的主导驱动力。主要结果如下:(1)普达措国家公园碧塔海-属都湖片区共记录了13目42科114种鸟类,为该区域增加了74个野外记录鸟种,为公园开展后续的物种保护和管理提供了最新数据支持。(2)普达措国家公园碧塔海-属都湖片区四种生境中鸟类物种组成差异显著,针叶林和针阔混交林生境物种组成相似,但未完全重合,其中高山草甸生境鸟类物种丰富度最高。四种生境中食物资源不同,食性越广的鸟类物种生存范围越大,食性最广的大嘴乌鸦在四种生境中均有记录。针阔混交林鸟类群落的Simpson指数和Pielou’s指数最高。针阔混交林生境鸟类群落的功能均匀度(FEve)、功能歧义度(FDiv)及功能离散度(FDis)均高于其它生境。高山草甸鸟类群落的Shannon指数高于其他生境,其Pielou’s均匀度指数最小。(3)功能丰富度和Shannon多样性指数与物种丰富度呈正相关,功能歧义度和功能均匀度与物种丰富度呈显著负相关。Simpson丰富度指数与Shannon多样性指数呈显著的正相关关系。Pielou’s均匀度指数与功能离散度、功能均匀度显著正相关,与功能丰富度呈显著负相关。对于功能多样性指数与物种多样性指数及其各指数之间的关系,可呈正相关、负相关或不相关的关系。不同生境背景下物种多样性与功能多样性的关系存在差异,这些变化模式表明在计算群落功能多样性及其构建过程中应当考虑物种多度信息,同时也证实了物种多样性与功能多样性指征生物多样性不同方面的特性。(4)四种生境鸟类群落的功能空间体积随物种丰富度的增加而增大,而平均最近邻接功能距离随之减少,即物种在功能空间中的聚集程度增加,但功能空间的增加和物种在功能空间中的堆积程度随物种丰富度增加而增加的速率均逐渐降低。表明功能空间的增大和物种在空间内的聚集程度都受到了限制。(5)基于非限制性零模型分析发现,在给定物种丰富度前提下,观察到的功能空间通常小于期望值,功能体积受到限制;同时也检测到平均最近邻接功能距离的观察值大多小于期望值。基于限制性零模型分析发现,在功能空间受限制的群落中物种间平均最近邻接功能距离的观察值大于期望值的情况明显增加,与非限制性零模型呈鲜明对比。环境过滤限制了该区域越冬期鸟类群落功能空间的增加,使物种在功能空间中分装更加紧密;同时极限相似性作用在物种聚集同时会阻止物种过度堆积的发生。说明片区环境将适宜生存的鸟类经过层层过滤筛选入群落,使得群落中的鸟类功能性状趋同,因此鸟类物种间由于相似加剧了竞争导致竞争排斥,使生态位分化从而促进物种共存。综上,物种通常会被“添加”到群落现有的功能空间中,环境过滤将适合度高的物种筛选入群落中,同时具有相似生态位的物种通过极限相似性作用共存在群落中,即强烈的极限相似性作用可以发生在受非生物环境限制的功能空间内。(6)高原湖泊和高山草甸是该片区最主要的鸟类越冬地,且16种越冬鸟只出现在这两种生境中。越冬鸟类的迁入显著扩大了越冬期鸟类群落的功能空间,但显著减小了功能空间中物种的平均最近邻接功能距离。表明原群落在生态位中留有空白,而冬候鸟占据并利用了可用的空白功能空间,使越冬期鸟类群落分装更紧密,功能结构的稳定性更高。

目录

摘要

abstract

第一章 绪论

1.1 生物多样性的不同维度

1.1.1 物种多样性

1.1.2 功能多样性

1.1.3 系统发育多样性

1.2 生物多样性的形成及维持机理

1.2.1 生态位理论与中性理论

1.2.2 环境过滤与极限相似性作用

1.3 研究现状与趋势

1.3.1 群落构建机制的研究进展

1.3.2 鸟类群落多样性及构建机制研究

1.3.3 越冬期鸟类对群落功能空间的影响

1.4 普达措国家公园鸟类研究

1.5 创新点

1.6 研究目的与意义

1.7 科学问题与假说

1.7.1 科学假说

1.7.2 科学问题

第二章 研究方法

2.1 研究区地理环境概况

2.1.1 普达措国家公园

2.1.2 碧塔海-属都湖片区

2.2 野外数据获取

2.2.1 研究区域的鸟类物种多样性调查

2.2.2 越冬期鸟类群落调查

2.3 数据分析

2.3.1 群落物种组成

2.3.2 群落物种多样性

2.3.3 群落功能多样性

2.4 零模型构建

第三章 结果

3.1 碧塔海-属都湖片区鸟类物种多样性

3.1.1 碧塔海-属都湖片区鸟类物种丰富度

3.1.2 碧塔海-属都湖片区四种生境越冬期鸟类物种组成及物种多样性

3.2 碧塔海-属都湖片区越冬期鸟类群落功能多样性

3.3 多样性指数之间的关系

3.4 碧塔海-属都湖片区越冬期鸟类群落功能多样性格局

3.4.1 功能丰富度和平均最近邻接功能距离

3.4.2 越冬期鸟类群落功能性状结构

3.5 碧塔海-属都湖片区越冬鸟类对群落功能结构的影响

第四章 讨论

4.1 碧塔海-属都湖片区鸟类物种多样性

4.1.1 越冬期四种生境类型下鸟类群落物种多样性差异

4.1.2 越冬期鸟类群落物种多样性与物种丰富度关系

4.2 碧塔海-属都湖片区越冬期鸟类群落功能多样性

4.2.1 越冬期四种生境类型下鸟类群落功能多样性差异

4.2.2 越冬期鸟类群落功能多样性与物种多样性的关系

4.3 碧塔海-属都湖片区越冬期鸟类群落构建的驱动机制

4.4 越冬鸟类对群落功能结构的影响

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录