邻体和生境作用对阔叶红松林群落动态变化的影响机制

Based on a 9-ha mixed broadleaved-Korean pine forest plot, we track a 15-year demographical dynamics (growth, mortality and recruitment) of woody plants to determine the drivers of biotic neighborhood and habitat on these dynamic components. We use the hierarchical Bayesian and mixed effect models and quantify different facets of ecological similarity among species (species identity, phylogenetic relationship and functional traits), to explore the relationship between the neighborhood effects and demographical dynamics across life histories, and the relationship between biotic forces and biodiversity maintenance; we measure main environmental factors (topography, soil nutrients and water, and light availability), to explore environmental effects on demographical dynamics across life histories; we compare the relative importance of biotic and abiotic drivers on determining these three dynamic components among life histories and functional groups, to determine the potential ecological processes of competition and habitat filtering that affecting the species coexistence and community assembly in this forest.

本研究依托于9公顷典型阔叶红松林动态监测样地，监测样地内木本植物的生长、死亡和增补等动态变化，揭示邻体和生境作用对温带老龄林-典型阔叶红松林木本植物动态变化的影响机制。运用层次贝叶斯模型及混合效应模型与不同生物作用因子（种内种间、谱系与功能性状差异），探究邻体作用强度与木本植物动态变化的关系及其随幼苗、幼树和成年树不同生活史阶段变化的影响机制，进一步揭示邻体作用与多样性维持的关系；联系生境因子（地形、土壤和林冠开阔度）与群落动态，探究生境作用对木本植物动态的影响及随生活史变化的差异；分析邻体和生境作用对木本植物动态变化和维持多样性的相对重要性及随生活史、不同功能群的变化规律。整合上述分析以揭示和检验影响典型阔叶红松林物种共存和群落构建的竞争和生境过滤等生态学机制。

群落动态是维持森林生物多样性及其生态系统功能的重要因素，解释其形成和维持是生态学研究的核心问题。因此，研究影响群落动态的因子和机制，对揭示温带森林物种共存以及生物多样性维持机制具有重要意义。本研究中我们发现在小兴安岭凉水阔叶红松林中，邻体效应和生境变量对个体存活的相对重要性随生活史阶段和林型而变化，并且生境变量在不同生活史阶段的个体存活中都扮演重要的角色。此外，树木死亡与生长和更新之间存在显著的种间权衡关系，死亡率越高的树种，其生长率和更新率也越高；反之亦然。值得注意的是，功能性状之间也能够通过协作或独立来影响植物生长和存活动态。功能性状变异在生活史和环境驱动的群落动态变异中起到了很重要的作用，植物菌根类型能够调节植物种内、种间竞争趋势，从而影响群落动态和生物多样性格局。我们的研究结果有助于理解物种共存及多样性的维持机制，并为揭示温带森林物种共存及群落动态的影响机制提供科学依据。