森林循环动态中不同功能群树种幼苗的光适应与共存机制

森林循环动态中不同斑块内的光环境具有较强的异质性。光是影响植物生长、发育和生存的关键因子之一，不同功能群树种幼苗对森林循环动态中异质性光环境的不同适应方式是物种共存的有效机制。.大别山区是由亚热带常绿阔叶林向暖温带落叶阔叶林过渡带，常绿落叶阔叶混交林在该区具有代表性，具有重要的研究价值。通过野外调查、野外自然模拟和人工控光模拟等方法研究森林循环动态中林窗阶段、建立阶段、成熟阶段和衰退阶段四个斑块内光资源的异质性及不同功能群幼苗的形态结构和生理生化变化规律，系统分析不同光强及变化光强下不同功能群幼苗的生长和适应方式，深入探讨不同功能群如何通过在光资源轴上的生态位分化来实现物种共存，阐明森林循环动态中不同功能群物种的光适应及共存机制，为丰富和发展物种共存理论奠定基础。

群落中物种的共存与生物多样性的维持机制一直是生态学探讨的核心内容。森林循环理论认为，在森林群落中，存在着由干扰所驱动的森林循环。我们通过野外调查，将这一过程分为4个阶段，即林窗阶段、建立阶段、成熟阶段和衰退阶段。结果发现，森林循环动态中不同斑块内的光环境具有较强的异质性。群落内不同斑块类型的组成比例存在明显差异。不同斑块类型内, 环境因子(光照和温度等)的日变化差异明显。其中, 在林窗阶段的光照强度和土壤表面温度要比其他3个阶段变化更大。森林循环过程中, 不同大小个体和不同功能群仅出现在特定的斑块阶段；邻近斑块的 β多样性指数高于非邻近阶段；森林循环过程中, 生物多样性的变化为波形的。森林循环动态中，不同功能群幼苗的单位面积干重，叶绿素a+b含量，类胡萝卜素含量，叶氮均随着斑块光环境的变化而变化；但是，从林窗阶段到成熟阶段，落叶植物比常绿植物的最大光化学效率和光合作用变化更加明显。通过遮光及光恢复对植物光合作用及叶绿素荧光的影响，探讨植物对光的适应性。我们设置了4个光梯度，对照85%, 60%, 35%和10%，经过7d遮荫后进行恢复。结果表明，遮荫下，光饱和速率，光量子产量, 羧化作用效率、暗呼吸,光饱和点,光补偿点变得较低。最大荧光、光能量转换效率的PS II,实际的光化学效率PS II,光化学猝灭系数随着遮荫的增加而下降。不同处理下叶绿素荧光参数存在明显的差异。光恢复后，轻度遮光和中度遮光下生理特征可快速恢复，而在在重度遮光下很难恢复。为进一步拓展造成物种共存的机制，我们进一步的研究证实了森林群落次生演替的乔木幼苗更新过程中存在促进、抑制和忍耐作用，验证了群落演替的三重机制学说。采用典范变异分解和 Mantel 检验两种互补的方法，通过分离环境因子/距离（度量环境筛选）和空间因子/距离（间接度量扩散限制）对群落物种组成/距离的相对贡献，确定环境筛选和扩散限制对群落构建与共存中的相对重要性。考虑到真实物种局限性，为进一步模拟群落生物多样性和物种共存的机制，我们比较了6种物种分布模型的稳定性及预测精度，并设计出一个产生虚拟物种的软件（SDMvspecies，http://cran.r-project.org/web/packages/sdmvspecies/），下一步拟通过构建虚拟物种的方法对群落构建及物种共存进行动态模拟。