森林群落物种多样性的纬度梯度性研究

摘要

森林群落结构和物种多样性的空间分异规律一直是生态学研究的热点问题。近年来，关于森林群落结构的描述与物种多样性的测定方法等研究也都有所发展，但这些研究大多是对森林生态系统的定性描述，而且方法不一，数据之间也缺乏可比性。
　　群落的组成结构是群落的重要标志，研究群落结构是研究群落物种多样性意义的理论基础，所以从群落组成结构的角度来探讨生物群落的物种多样性具有重要的意义，为进一步深入研究生物多样性功能及确定功能群提供理论基础。研究陆地森林群落物种多样性随纬度梯度的变化特征是揭示生物多样性与生态因子之间相互关系的重要方面。本研究尝试分析:1）从物种累积-面积曲线(speciesaccumulation-area curve)角度阐明群落结构的空间分异—在纬度梯度上的变化特征。2）从物种丰富度、多样性和均匀度的角度，定量分析其在纬度梯度上的变化规律，建立各多样性指标之间的联系。
　　本论文基于Gentry A.H.及其同事调查的全球226个0.1hm~成熟均一的森林群落样方的共享数据库，该数据库包含292科2910属10668个种。本研究采用统一的方法对数据进行整理、计算，然后运用EstimateS等软件对森林群落结构和物种多样性在纬度梯度上的变化特征进行数量化分析，为进一步研究森林群落结构和物种多样性的区域分布特征以及为预测全球变化背景下森林生态系统结构和功能的改变提供数据和理论基础。所取得的主要成果如下:
　　(1)森林群落结构与区系特征
　　幂函数种-面积曲线(S=c×A2)中的参数c和z，以及对数函数种-面积曲线（S=a+b×lnA）中的参数b与纬度之间均具有负相关性，即随纬度的升高而下降，对数函数种-面积曲线（S=a+b×lnA）中的参数a与纬度之间缺乏显著相关性。
　　幂函数种-面积曲线中，c的最大值为56.840，热带地区的平均值为24.837，温带地区的平均值为10.216，z的最大值为0.921，热带地区的平均值为0.683，温带地区的平均值为0.478。而在对数函数种-面积曲线中，a的最大值为43.610，平均值为12.873，b的最大值为106.300，平均值为36.388。两种种-面积曲线的拟合程度均比较高(0.992vs.0.975)。
　　(2)物种多样性的纬度梯度性特征
　　本研究主要选用了目前国内外最常用的反映植物群落多样性高低的Margalef丰富度指数、Simpson多样性指数与Shannon-Wiener多样性指数、反映群落中不同物种多度分布均匀度的Pielou均匀度指数和反映群落优势度高低的Berger-Parker优势度指数，测定森林群落的物种多样性，并分析各多样性指数与纬度之间的关系。结果表明:物种丰富度与纬度有明显的负相关性，随纬度升高而降低;Simpson指数和Shannon-Wiener指数与纬度的关系与物种丰富度类似，均呈现出随纬度升高而降低的趋势;优势度与纬度之间呈现正相关，表现为随纬度升高优势度增大的趋势。本研究在地理尺度上检验了森林群落均匀度的格局，发现它与纬度之间缺乏显著的相关性。
　　(3)群落物种多样性之间的相关性
　　物种多样性（Simpson多样性和Shannon-Wiener多样性）与丰富度之间呈显著正相关，丰富度越大，物种多样性越大;群落的优势度与丰富度和均匀度之间均呈显著负相关;均匀度与丰富度之间呈显著正相关;物种多样性（Simpson多样性和Shannon-Wiener多样性）与均匀度之间呈显著正相关。
　　另外，比较研究还表明我国亚热带地区的森林群落的物种多样性高于北美同纬度地区，而暖温带地区森林群落的物种多样性低于北美同纬度地区。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 森林群落结构

1．1．1 群落最小表现面积的确定

1．1．2 优势种

1．1．3 针叶和阔叶

1．1．4 常绿和落叶

1．2 森林群落物种多样性

1．2．1 物种多样性概念

1．2．2 物种多样性测定方法

1．2．3 物种丰富度指数

1．2．4 多样性指数

1．2．5 均匀度指数

1．3 研究目的及意义

1．3．1 群落结构

1．3．2 森林群落物种多样性的纬度分异规律

第二章 研究区域概况和数据来源

2．1 群落样方数据

2．2 统计分析方法

第三章 物种累积-面积曲线

3．1 材料与方法

3．2 结果

3．3 讨论

第四章 森林群落物种多样性的纬度分异规律

4．1 数据分析

4．2 结果

4．3 讨论

4．3．1 群落物种多样性的纬度梯度性

4．3．2 群落物种多样性之间的相关性

第五章 主要结论与展望

5．1 主要结论

5．1．1 群落结构与区系特征

5．1．2 森林群落物种多样性的纬度分异规律

5．2 研究展望

参考文献

致谢