种内变异在群落构建中的作用：以青藏高原高寒草甸为例

With deeply studying on scale-dependent process of community assembly, the role of intraspecific trait variation (ITV) in shaping and change of biodiversity in local community has become one of key topic in community study. Exploring the relative importance of ITV not only promote our understanding on the process of community assembly, but also could help us better known the role of ecological–evolutionary interplay in community structuring and functioning under changing environment. Yet, with few experiment study on the importance of intraspecific trait variation in community assembly, little is known about specific cause and consequence of ITV in community structuring and functioning. Based our research on ITV and community assembly, we propose a comprehensive, experimental research project set up in Tibetan alpine meadows, which will integrate four ongoing field experiments: i) plant transplant experiment with single and multi-species planting; ii) trait based species removal experiment; iii) established artificial grassland communities , and iv) field investigation. This was for address: i) the relative importance of various abiotic and biotic factors in driving shape of intraspecific trait variation; ii) the relationship between ITV and species coexistence in local community; iii) the relative importance of ITV in maintaining and change of plant community and ecosystem function. In short, we aim to clarify why and how the ITV plays important role in community structuring and functioning, at least in Tibetan alpine meadows.

随着对群落构建机理的深入探讨，越来越多的研究表明种内变异在局域群落生物多样性维持和变化中的作用不可忽视。深究种内变异在群落构建中的作用，便于理解环境变化下，基于个体响应和种群适应性的生态-进化反馈在现实群落结构和功能动态中的作用。当前，极少有实验验证种内变异在群落构建中的具体作用，我们对群落种内变异的成因以及其在物种共存与群落结构和功能动态中的贡献知之甚少。基于申请者前期有关种内性状变异和群落构建的研究，本申请拟在青藏高原高寒草甸开展系统野外实验研究—整合单物种和混合物种移栽实验、已建成的物种剔除实验和人工草地实验以及野外调查研究。主要探讨①各种非生物环境因子和生物相互作用与群落种内变异的关系；②种内变异与物种共存和群落植物性状多样性维持和变化的关系；③种内变异在群落生产力、稳定性等功能维持和改变中的相对贡献。以期阐明群落种内性状变异的成因及其在群落结构和功能维持与变化中的作用。

经典的群落生态学假设种内性状变异远远小于种间性状变异，从2010年起生态学家们开始注意到种内性状变异可能不远远小于中间性状变异，基于我们2015-2018年在青藏高原高寒草甸的调查，我们发现植物种内性状变异在草地群落功能组成变化中的作用不可忽视，其重要性甚至大于物种更替和多度变化。为此，本项目自2019年起聚焦于探索种内性状变异在高寒草地群落构建中的重要性。根据项目计划，我们详细调查测量了青藏高原高寒草地不同生境（环境严酷梯度），36个群落中所有植物群落组分种的主要性状变异；以及同环境下，增温和施肥处理中、不同物种剔除实验（8个剔除×7个重复）中植物群落组分种的种内性状变异等数据。通过理论探索、数据分析等多种方法，我们澄清了：① 随着环境的严酷程度的增加，植物种内性状变异在群落功能结构（功能多样性）、生产力、多样性和稳定性维持中的作用增强；② 与我们前期的研究类似，种内性状变异，而非物种周转主导高寒草甸群落功能组成对施肥和增温的响应，介导植物群落对气候变化的响应；③植物种内性状变异不仅主导高寒草地植物群落功能结构和组成的变化，而且深刻影响草地高原鼠兔适合度、土壤线虫功能多样性以及土壤微生物多样性。通过这些较系统的研究，我们基本确定植物种内性状主导高寒草地植物群落功能结构和属性对短期环境变化的响应，影响土壤微生物及食草动物，进而调控生态系统功能及服务。项目研究纠正了以往研究的不足，提出了整合种内性状变异的动态生态位概念及群落功能组成和结构变化新框架，为今后更深刻理解群落属性和功能动态提供了新思路。