生境片段化背景下的群落次生演替研究：从物种到性状

Habitat fragmentation is one of the most important drivers of biodiversity loss and community dynamics. However, few noticed that plant community has its own directional succession despite that there are lots of long term studies due to the limitations in their study sites: different forest fragments have varied succession directions and rates. Based on this, our project will chose 29 plant communities located in the islands in Thousand Island Lake, where secondary succession and habitat fragmentation happened at the exact same time, as our study sites. To build models of succession patterns and rates in these islands, we will investigate the changes in species composition and traits composition after 5 years’ investigation in 2009 with a comparison to the nearby communities that have different succession stages. To understand the drivers of these differences among islands and within islands, we will measure the island metrics (e.g. area, isolation) and correlate them with parameters of succession processes. Finally, this project can build a complex succession-fragmentation model which will reveal the underlying drivers of community dynamics in fragmented habitats and provide meaningful guidelines on the management and restoration of the secondary forest.

生境片段化是影响生物多样性、群落结构的主要因素之一，然而大量研究却忽视了不同的片段化生境中，植物群落具有不同的演替方向和速率。因此，本项目选取人工陆桥岛屿千岛湖为研究对象，探讨生境片段化效应和次生演替效应对岛屿上植物群落组成和结构的影响。同时，选取处于不同演替阶段的植物群落为对照，探究千岛湖岛屿内植物群落物种组成和性状组成变化的规律，及其与岛屿特征如面积、隔离度等的相关性，构建岛屿演替进程模型，从而揭示揭示千岛湖植物群落演替规律及其机制。本研究的实施将构建一个岛屿生境片段化-演替模型，并为大尺度生境片段化景观中植物次生演替群落的修复和管理提供建议。

研究背景：.生境片段化研究大多聚焦于老龄林破碎化之后产生的效应，但对次生林演替过程受片段化影响的研究还很少。该项目通过分析次生林中的演替指标，包括物种多样性，功能性状组成和群落结构等及其与景观参数之间的关系，结合种子传播者对生境片段化响应不一致的机理，探讨这些过程如何影响群落演替，进而影响生物多样性-生态系统功能关系等。..主要研究内容：.以千岛湖片段化生境中次生林群落为研究对象，分别于2009–2010年和2014–2015年调查了29个岛屿样方的木本植物物种多样性、功能性状和群落结构等，同时结合种子传播者的数据，..重要结果：..1.小岛上的森林群落（相对大岛而言）仍处于演替较早期阶段：物种少且以演替早期物种为主，而动物传播和耐阴的物种较少。.2.种子传播者对生境片段化敏感程度不一样。鸟类多样性和密度都随着岛屿面积增加而显著增加，然而兽类却存在小岛屿效应，即在一定面积阈值以下，大岛与小岛的兽类多样性无显著差异。由于鸟类传播大种子且鸟类传播的植物个体数量众多，因而大岛上群落权重的种子大小更小。这一结果与老龄林森林片段中显著不一致。.3.小岛具有和大岛上相似的单位面积地上生物量，主要归因于快速生长的优势种马尾松的贡献。因此，尽管大岛有更多的物种，但是其并不一定拥有更高的生产力。因此，生境片段化过程可能会影响生物多样性与生态系统功能之间的关系。.成果：.该项目建立了一个长期观测生境片段化对植物群落演替过程影响的动态样地。基于该项目，我们已发表了5篇影响因子>3的SCI论文和2篇中文核心期刊论文，其中核心结果发表在Journal of Ecology杂志上。..科学启示意义.该项目对于我国生物多样性保护和森林管理具有重要的启示意义。首先，基于成熟林得出的生境片段化效应范式并不一定适用于次生林。其次，维持较大面积的森林斑块是快速演替的关键，通过连接森林斑块能加速植物群落演替进程。第三，在被隔离的小森林斑块中引入大种子植物是很有必要的。