片段化景观中马尾松林不同功能群植物动态及其驱动因素

In this project, we plan to choose the Masson pine forests that widely distributed on land-bridge islands and mainland in the fragmented landscape of the Thousand Island Lake region, and focuses on the individual-level growth, survival and reproduction dynamics of common species from three major forest plant functional groups, i.e. coniferous, deciduous broad-leaved and evergreen broad-leaved plant. By measuring the transcriptomes, individual-level functional traits and population-level trait variation of nine woody plant species within forest dynamics plots, we study the individual- and population-level physiological responses to multiple spatial-scale environmental factors of the fragmented landscape, and how they work together to drive the individual- and population-level dynamics for each species, in hope of uncovering the underlying driving mechanisms of species distribution and dynamics. Moreover, we aim to explore the differences in functional responses to habitat fragmentation between species and functional groups, in hope of uncovering the driving mechanisms of biodiversity pattern under habitat fragmentation. This project will greatly further our understandings of the functional ecology and transcriptomic based mechanisms of species adaptation and coexistence, and of biodiversity pattern and dynamics in fragmented landscapes. This project will also provide guidance to biodiversity conservation, as well as the design and management of natural reserve networks.

本项目选择千岛湖地区片段化景观中的马尾松林群落，在陆桥岛屿和大陆上已建的长期监测样地中，以不同功能群常见针叶、落叶阔叶和常绿阔叶植物为对象，研究其生长、存活和繁殖动态，以及在不同生境中的转录组和个体水平功能性状特征，测定景观、斑块和局部尺度的环境因子，在此基础上探讨各空间尺度的环境因子、不同功能群的转录组、个体水平功能性状和种群水平功能性状及其变异对个体和种群动态的作用，阐明不同功能群植物对生境片段化的适应特点和差异，进而揭示生境片段化对于生物多样性格局的驱动机制。本项目的实施，对于深入了解片段化景观的生物多样性格局、动态及其维持机制具有重要意义，还将为生物多样性保护、自然保护区网络设计和管理等实践提供新的科学依据。

随着全球范围内生境片段化现象的日益普遍和加重，该背景下生物多样性格局和种群维持及其驱动因素作为群落生态学和景观生态学的重要研究领域之一，研究意义日显重要。本项目以千岛湖片段化景观中的陆桥岛屿系统和周边大陆为对象，调查植物群落结构和组成、个体生长速率和繁殖力、植物功能性状、转录组特征以及环境因子，研究群落物种组成和多样性动态，不同功能群植物生长、繁殖、转录组差异，以及个体、种群水平功能性状特征及其与生境片段化的关系，进而揭示生境片段化对不同功能群植物的影响及其驱动机制。主要结果：岛屿与大陆植物群落的动态差异主要由阔叶物种介导；岛屿和大陆的物种组成存在显著差异，且片段化生境中性状-环境关系出现了分化；种-面积关系的面积阈值效应伴随着功能多样性的面积阈值效应，且与功能群的组成有关；常见种的年均死亡率，常绿阔叶物种低于落叶阔叶和针叶物种，补员率则反之；不同物种间生长率存在差异且总体与生境面积呈显著正相关；木荷个体繁殖力与生境面积相关，格药柃则无变化；马尾松、檵木、短尾越桔呈现显著的功能性状权衡，苦槠等物种则不显著；檵木、短尾越桔的功能性状受生境片段化影响，其中檵木幼苗性状的PC1与郁闭度呈正相关，短尾越桔幼苗性状的PC1与土壤全氮含量呈负相关，与土壤全磷含量呈正相关；边缘效应可以在植物个体建立初期推动一些木本植物的表型、种内性状的快速定向变化，岛屿内部的植物大小特征-复杂值范围小于边缘，尤其是小岛屿；马尾松、檵木、短尾越桔、黄檀和白栎在不同生境（大陆、大岛内部、大岛边缘和小岛）中的基因表达量均不存在显著差异，但物种间存在差异。项目的完成，加深了对片段化景观中种群维持及其机制的理解，并为生物多样性保护、自然保护区网络设计和管理等实践提供了新的科学依据。