不同繁殖策略的植物对生境丧失与破碎化的响应

With the increase of human activity, more and more plants are facing habitat loss and habitat fragmentation, with cause many plants to die out or be facing the threat of extinction. To provide a scientific guidance for the protection and recovery of these plants, it is urgent and necessary to understand how plants responding to habitat loss and fragmentation. Our preliminary study showed that the effects of habitat loss and fragmentation on the dynamics of plants with different reproductive strategies are different. But the difference about extinction risk and fitness of plants with different reproductive strategies have not yet been identified. Besides, cloned integration is an important ecological strategy for cloned plants to adapt to destructed habitats. Therefore, based on the previous plant dynamics models, we modify the model by considering the clonal integration to achieve a reasonable and accurate model. This model is verified and modified by two controlled experiments. We simulate the dynamics (i.e., space-time distribution and density) of plants with different reproductive strategies under different habitat loss and fragmentation situations. And we analyze the stability conditions, extinction threshold and fitness. Then we wish to illuminate the response of plants with different reproductive strategy on habitat loss and fragmentation. This study will deepen the understanding about how plants with different reproductive strategy adapt to specific habitat, and improve the application of plant dynamic model on ecological protection and restoration.

人类活动增加导致植物赖以生存的自然栖息地正逐渐丧失和破碎化，迫使许多植物已经灭绝或面临灭绝的威胁。研究植物对生境丧失和破碎化的响应能够为植物保护与恢复提供科学指导。申请者前期研究表明生境丧失和破碎化对采用不同繁殖策略的植物种群动态影响不同，但是尚未明确有关不同繁殖策略的植物在丧失和破碎化生境中的灭绝风险和适合度差异。此外，克隆整合使不同斑块生境中的分株之间资源共享，是适应破碎生境的重要生态策略。因此，本项目拟在原模型基础上，加入克隆整合作用，构建一个合理准确反映植物生态过程的模型，并设计两个控制实验对模型合理性与准确性进行验证与修订。在不同生境丧失与破碎化下，模拟不同繁殖策略植物的时空分布、密度，分析稳定条件、灭绝阈值及适合度，从而阐明不同繁殖策略的植物对生境丧失与破碎化的响应。本项目将有助于理解植物在特定生境中繁殖策略潜在选择机制，完善植物种群动力学模型在生态保护与恢复中的应用。

探索生境丧失与破碎化对植物个体生长、种群动态的影响是生态学研究的核心议题。本项目从控制实验与理论建模分析两方面入手，探讨了生境丧失与破碎化对不同繁殖策略植物生长影响。控制实验结果显示：土壤养分（模拟小尺度生境丧失）显著影响植物地下/地上生物量，表明小尺度生境丧失影响植物地上、地下生物量的分配，从而优化植物的生长；土壤养分的空间构型（模拟小尺度生境破碎化）对植物的影响受生境中土壤养分含量的影响。另外，在原有模型基础上，考虑克隆植物在异质生境中的克隆整合作用，通过建立丧失与破碎化生境中的植物种群动力学模型，研究了不同繁殖策略的植物对生境丧失与破碎化的响应。模拟结果显示：生境丧失对种群的维持产生负作用，而生境破碎化的影响是多样化的，其与植物的繁殖方式以及繁殖率有关。本研究结果有助于全面地认识克隆植物在生境丧失与破碎化中的种群动态和其繁殖策略，为保护生物多样性和管理生态系统等方面提供理论指导。