1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
生物多样性的保护与研究不仅是全球生态学家和自然保护学家的主要任务之一,而且也成为社会各界高度关注的问题之一(magurran,2004)。量化生物多样性是回答群落生态学中最具挑战性问题的核心(cadotteetal.,2013)。然而传统的工作方式往往是通过计量物种的数量和分布来描述生物多样性关系的,即以物种多样性为中心展开的(andrewarthabirch,1954;macarthurwilson,1967)。尽管在长时间内以物种的生态学差异来解释生态学的格局和过程(raunkiaer,1934;grime,1979),但意识到这些差异是构成生物多样性的一个重要方面只是最近才出现的(walkeretal.,1999;webb,2000;petcheygaston,2002)。为了理解物种的共存机制和群落的构建机制,并回答人类影响带来的生态学后果,生态学家们必须从计数物种转向为物种做计量(cadotteetal.,2013)。无论是在理论上还是在方法上,物种生态学上的差异性或者相似性为群落构建机制提供了新的焦点(petcheyetal.,2004;poosetal.,2009)。
现在存在两种计量物种生态学上的差异的主要途径:(1)基于功能的途径(或者是基于性状的途径);(2)基于基于系统发育的途径(或者是计量进化的趋势)(cadotteetal.,2013)。这两种测定物种差异的途径可以在群落水平联合使用,以便以物种的功能、生态位或者是物种进化史的角度概括描述群落物种构成(cadotteetal.,2013)。
fdist(functionaldistances)通常沿一个单一性状轴或在多元空间内由物种属性之间的距离建立(garnieretal.,2001;diazetal.,2004)。在群落内,功能多样性可能包括种类、范围和特征值的相对丰度(diazcabido,2001;masonetal.,2005)。虽然对于一些种类的物种来说,功能特征已经被研究地较为透彻,提供了功能特征与环境梯度、物种生态位和生态系统功能之间的联系(lavorelgarnier,2002;westobyetal.,2002;wrightetal.,2004),但是我们在更多的物种上仍缺乏联系功能特征与群落构建的足够信息。
2. 研究的基本内容和问题
(1)验证使用fpdist指示提供的对物种的整体生态差异的估计强于单独地使用fdist或者pdist;并且在解释高寒草甸群落的构建机制时,使用fpdist指数较单独使用fdist或者pdist更好;
(2)使用合成的生物多样性测度指标mfpd,能够结合功能性状多样性和系统发育多样性,并且能够分析高寒草甸群落的构建格局;
(3)结合功能性状和系统发育距离两个方面,通过使用fpdist和mfpd等指标,用以对高寒草甸群落的构建机制提供解释。
3. 研究的方法与方案
在甘肃省甘南自治州合作市西山坡的弃耕和从未受到过人为种植干扰的样地上进行野外抽样调查:
(1)于8月份分别在弃耕1年、3年、5年、7年、9年和未受到过人为种植干扰的自然样地上随机选取30个0.5m0.5m的样方进行植物群落的抽样调查实验。对每个样方统计物种的丰富度、多度和每个样方所处的空间位置,同时对每个样方内的每个物种随机选取3-5个个体进行植株高度的测量;
(2)选取比叶面积、叶片的干鲜重比、植株高度、种子干重比等四个功能性状进行测定:
4. 研究创新点
(1)验证使用FPDist指示提供的对物种的整体生态差异的估计强于单独地使用FDist或者PDist;并且在解释高寒草甸群落的构建机制时,使用FPDist指数较单独使用FDist或者PDist更好;(2)使用合成的生物多样性测度指标MFPD,能够结合功能性状多样性和系统发育多样性,并且能够分析高寒草甸群落的构建格局;
(3)结合功能性状和系统发育距离两个方面,通过使用FPDist和MFPD等指标,用以对高寒草甸群落的构建机制提供解释。
5. 研究计划与进展
(1)7月:完成实验的设置和前期的准备工作;
(2)8月:在甘肃省甘南自治州合作市西山坡的弃耕和从未受到过人为种植干扰的样地上进行野外抽样调查:分别在弃耕1年、3年、5年、7年、9年和未受到过人为种植干扰的自然样地上随机选取30个0.5m0.5m的样方进行植物群落的抽样调查实验。对每个样方统计物种的丰富度、多度和每个样方所处的空间位置,同时对每个样方内的每个物种随机选取3-5个个体进行植株高度的测量,并对叶面积、叶片的干鲜重比、植株高度、种子大小等植物功能性状进行测定,并在该月份内完成野外实验工作;
(3)9月:对在实验地点样方内常见的物种选定4个基因片段进行测序,建立系统进化树;
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