亚热带森林群落的种内与种间竞争：空间格局、影响因子及其对物种多样性维持的作用

Understanding the mechanisms of species coexistence and species diversity maintenance is one of the basic and central goals in ecology, with important implications for conservation of biodiversity. For over a century, a great many of ecologists have devoted themselves to the studies of species competitions. However, the importance of competitions in species-rich community still remains controversial. The large forest dynamic plot where all stems larger than 1 cm diameter at breast height are identified, measured and mapped is quite suitable for the studies of tree competitions. This project will reveal tree competitions in a 25-ha subtropical forest plot by developing null models with explicit tree location and tree diameter information. Combined with additional data such as soil nutrients, phylogeny and functional traits, this project will: 1) demonstrate the spatial patterns of intraspecific and interspecific competition in this study plot; 2) evaluate the influences of soil resources, phylogenetic relationship and functional traits on competition; 3) assess effects of competition on species diversity. This project will enhance the understanding of mechanisms of species diversity maintenance and will provide references for subtropical forest resource managements and biodiversity conservation planning.

物种共存机制是生态学核心研究问题之一，是理解物种多样性维持机制的关键。竞争(包括种间和种内竞争)一直被认为是影响物种共存机制的主导因子之一，尽管生态学家对竞争的研究持续了上百年，但有关竞争作用在群落中的空间格局及其影响因子以及竞争对物种多样性的影响机制，仍颇具争议。大型森林固定样地的建立获取了大量树木空间位置和胸径大小信息，为研究局域森林群落中的竞争作用提供了理想数据。本项目拟利用湖南八大公山25公顷样地数据，通过构建新的零模型研究树木之间的竞争，结合土壤养分、功能性状和谱系等数据，1) 阐明湖南八大公山样地种内和种间竞争的空间格局；2) 揭示土壤养分、种间亲缘关系和功能性状对竞争影响；3) 评估竞争作用对物种多样性格局的影响。该项目的实施不仅有助于加深对物种多样性维持机制的认识，而且为亚热带森林资源管理和生物多样性保护提供重要的科学参考。

物种从区域种库和局域种库，经过扩散和环境筛选形成实际的局域群落，那么实际群落内不同物种之间如何得以共存这一问题长期以来困扰着生态学家。人们对实际群落中竞争的研究一直持续不断，但森林群落内竞争的研究是难点。项目利用湖南八大公山25公顷样地数据，通过构建零模型结合土壤养分、谱系和功能性状数据，项目研究发现：1）阐明了胸径7.5cm以上个体的种内和种间竞争格局，发现空间格局不是随机的，而且种内竞争总体强于种间竞争；2）竞争强度随土壤有效磷含量的下降而增强。该发现不符合Crime的CSR对策理论的预测，即资源环境丰富的生境中竞争更强。发现种间亲缘关系对竞争的影响有非常大的不确定性，只有13-26%的物种表现出亲缘关系越近的竞争越激烈，而绝大部分物种没有表现出此中趋势。研究发现常见种和竞争能力强的物种(高的潜在最大树高，大的叶面积，常绿种)种内竞争更强，而种间竞争功能更弱，这可能有助于物种之间的稳定共存。3）项目研究发现胸径7.5cm以上个体的种内、种间竞争与其多样性格局之间分别存在显著的负相关关系和不显著的正相关。即种内竞争越强的地方物种多样性越高，而种间竞争强的地方物种多样性有下降趋势。