植物入侵对不同尺度栖息地时空变异的响应及其预测

生物入侵是物种多样性丧失的最主要的因素之一，而人类活动引起的栖息地的时空变异也强烈地影响着物种多样性丧失和生物入侵的过程。本项目从不同尺度来研究植物入侵对栖息地时空变异的响应。首先建立有关植物入侵的多时间尺度多物种竞争的非自治动力模型，之后，将景观中性模型与元胞自动机相结合建立有关植物入侵的空间模型；通过野外调查和遥感图像解译来确定模型的参数，并调试验证。系统地研究：植物入侵对不同尺度栖息地时空变异的响应过程和时空格局；外来种与本地种的相互作用；不同尺度的异质栖息地中物种多样性与植物入侵的动力关系。以期能揭示不同时空尺度异质栖息地中植物入侵的动力机制，最终建立基于RS和GIS的植物入侵对不同尺度栖息地时空变异响应的空间模型，并应用于植物入侵的预测中，从而为植物入侵控制和物种多样性保护提供一定的学术参考和决策指导。

外来种入侵与栖息地毁坏是当前生物多样性丧失的两大重要因素，并且共同作用于生态系统中。在该项目的资助下，本项目基于空间隐性，显性和真实性模型，模拟研究了外来种入侵对不同尺度栖息地毁坏（栖息地面积丧失与栖息地破碎）的响应；同时，以互花米草为例，揭示了外来种入侵的机制，并基于GIS和RS，对互花米草的入侵进行了模拟与预测。主要研究成果有：1）建立了基于扩散-竞争均衡的外来种入侵的非自治动力模型，基于景观中性模型和元胞自动机的空间显性模型，以及基于个体，RS和GIS的景观真实性模型。2）栖息地毁坏与种间竞争共同决定着外来种入侵的成功与否。并且外来种入侵与本地种的关系即可能是竞争排斥作用，也有可能是相互促进。3）小尺度低密度的栖息地毁坏镶嵌在大尺度高密度的栖息地毁坏下，对群落中的优质种群影响较大，导致群落结构的改变，将会抑制竞争力强的外来种入侵；而小尺度高密度的栖息地毁坏镶嵌在大尺度低密度的栖息地毁坏下，则对群落结构的影响较小，将会促进竞争力弱的外来种入侵。4）以互花米草为例，揭示了混合繁殖的外来种入侵的基本机制：种子扩散决定了外来种入侵的扩散速度和增长速度，而克隆繁殖决定了外来种入侵的种群大小和密度。5）通过模拟发现，从外来种入侵的扩散前沿进行控制要比从外来种入侵的开始短，更为有效。研究成果将有利于指导制定外来种入侵控制策略，保护物种多样性。.关键词：外来种入侵，栖息地毁坏，非自治动力模型，空间显性模型，入侵机制