生态位理论 vs.负密度制约假说:以千岛湖片段化森林研究为例

Niche theory and negative density-dependent hypothesis are the main theories to explain the coexistence of diverse species, which is the core process of the origin and maintenance of biodiversity in nature. Most studies about species coexistence focuses on the part of the whole life history in the continuous forests (in fact, most forests are survived in fragments in the world). The limitation of the studying object and region and lack of the controlrable experiment leads the dubious results in different research. Based on the fixed sampling plots established in previous study, we sample the data of adult trees, seedlings and seeds respectively on the islands in the Thousand Island Lake. We will study the spatiotemporal heterogeneity of population dynamics and spatial dispersal pattern on the species and phylogenetic level, and test the different hypothesizes of species coexistence by field work and controllable experiments. We also study the role of interspecies interaction in species coexistence. Finally we explore the mechanism of biodiversity maintenance penetratingly in forests. This study will improve the understanding of species coexistence and biodiversity maintenance, and will be important for effective conservation management in the fragmented habitats.

物种共存机制是生物多样性形成和维持机制研究的核心问题，其中生态位理论和负密度制约假说是解释物种共存机制的主要理论。迄今关于物种共存机制的研究主要集中在连续分布的森林中（而地球上的森林大多处于大小不等的片段中），且基本上只针对生活史的部分阶段，控制实验很少，因而对机制的解释尚存在很多争议。本项目以千岛湖片段化森林为研究平台，在已有的森林固定样地调查的基础上，以木本植物种子、幼苗和成树为研究对象，通过野外调查和控制实验，研究片段化森林中木本植物物种和谱系水平的空间分布格局和动态，以及种间关系在物种共存的作用，从而进一步探讨森林群落生物多样性维持机制。本研究不仅对物种共存机制研究具有重要的科学价值，而且为片段化生境的生物多样性保护策略的制定和实施提供更为有效和针对性的理论依据。

物种共存和群落聚群过程是生物多样性形成和维持机制研究的核心问题，其中生态位理论和负密度制约假说是解释上述问题的主要理论。迄今关于物种共存机制的研究主要集中在连续分布的森林中，且基本上只针对生活史的部分阶段，控制实验很少，因而对机制的解释尚存在很多争议。本项目以千岛湖片段化森林为研究平台，在已有的森林固定样地调查的基础上，以木本植物种子、幼苗和成树为研究对象，通过植物物种和谱系多样性分析、幼苗动态监测、种子雨动态、景观格局分析和幼苗控制实验等研究手段，整合不同生活史阶段的群落聚群格局，分析生态位假说和负密度制约过程对群落聚群过程和植物多样性的影响，以及不同功能型物种对生境片段化的差异性响应，阐明生境片段化对生物多样性和群落聚群过程的影响。结果表明千岛湖地区片段化生境中的物种共存和群落聚群格局主要是由生态位理论所调控的，具体来说，是生境片段化通过环境过滤作用来来改变原有生境的群落组成、结构、动态和功能的；不同类型的多样性，如物种、功能、谱系多样性需要协同分析，才能更好地估计生境片段化的作用；不同物种或功能型对生境片段化的响应各不相同，甚至完全相反；高多样性的植物群落中物种间的相互作用可以降低生境片段化的负面影响。本项目的完成将会帮助进一步理解生境片段化的生态学效应，同时有利于生物多样性保护和景观的可持续发展。