生态位分化、扩散和集合群落空间构型对于群落可重复性、物种稀有性和物种配置的影响

摘要

生态位理论和中性理论是解释群落构建机制的两个基本理论。这两个理论从相反的角度解释群落的物种多样性，即生态位理论强调的是物种间的生态位分化(niche partitioning)，而中性理论强调的是物种的生态等价性(ecological equivalent)和随机漂变(stochastic drift)。本文是基于这两个理论来研究群落组成的可重复性(repeatability of communlty composition)、物种的稀有性(rarity)和物种配置(species-sorting)。　　群落组成可重复性理论上是指在同一条件下同一群落的可重复程度。稀有种(rare species)是指在给定的区域中具有多度较小或频度较小的物种，它也是相对于常见种而言的。物种的稀有性可以通过群落物种多度分布(species abundance distribution)来表示。物种配置是物种分布模式的一种，它阐述了物种与生境之间的关系。这三者都从不同的方面表述群落组成结构及构建过程。　　群落组成的可重复性与群落组成的稳定性、可预测性、保护生物学和恢复生态学等密切相关。在中性模型和生态位模型中，迁移和局域扩散限制都能影响群落的组成，因此我们利用基于个体的空间明晰模型来研究迁移率和局域扩散限制强度对于中性群落和生态位群落可重复性的影响。结果表明：在中性模型中，群落的可重复性与迁移率之间是正相关关系，与局域扩散距离之间是负相关关系；而在生态位模型中，群落可重复性与迁移率之间是先减小后增加呈现倒的单峰曲线，与局域扩散距离之间是正相关关系。只有当两种群落都具有较高的迁移率或者是生态位群落具有较大的局域扩散距离而中性群落具有较低的局域扩散距离时，中性群落和生态位群落之间的可重复性才比较高。因此，我们的结果显示群落组成的可重复性不仅与群落类型有关，而且与迁移率和局域扩散限制有关。　　中性理论和生态位理论都能解释群落中物种的稀有性：生态位理论认为稀有性与资源划分过程有关系，而中性理论认为统计上等价物种的随机漂变才是导致物种稀有的原因。本文研究的是将生态位和中性同时作用时物种稀有性的影响。在此利用网络式的集合群落，然后将生态位分化和随机的出生、死亡等过程相结合。结果显示在给定的生态位宽度下，局域群落稀有种数和迁移率之间呈现单峰曲线的关系，而物种丰富度和迁移率之间也是单峰曲线的关系。而且前者是导致出现后者的原因。因此将生态位分化和迁移结合起来能为生态群落中普遍存在的物种的稀有性提供一种新的解释。　　物种和环境之间的关系是要依赖于物种追踪喜好的环境条件的能力和应付量效应(mass effect)的能力与统计随机性(demographic stochastic)。在此我们研究了生境结构（空间结构和环境异质性结构）对于物种分布的影响。利用了网络式集合群落和空间环境的异质性，而且利用两种方式来度量物种分布和环境之间的关系强度：中性程度(neutrality)和物种配置强度(strength of species-sorting)。我们发现：当群落之间物种的扩散能力比较弱时，中性程度随着群落的中心度(centrality)的增加而增加，而物种配置强度则随之而减小；当群落之间物种的扩散能力比较强时，则出现相反的情况。同时我们也发现中性程度随着环境异质性的增加而减小，物种配置强度则随之而增加；物种配置强度和生态漂变(ecological drift)两个看似相反的概念并不总是相反，当出现较强的量效应时两者都很低。在研究物种分布时必须将环境的空间结构和扩散的空间结构都要考虑。　　为了能更全面的了解群落动态过程和分布模式，应将生态位理论和中性理论相结合，在此基础上研究群落的各种属性是以后工作的大方向。

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