The Preliminary Studies on β Diversity and Phylogenetic Structure of Subtropical Forest Communities in Gutianshan, China

Abstract

群落的β多样性是群落在时空尺度上物种组成、谱系结构、功能组成等因素的变化，环境异质性和种子传播限制对群落β多样性影响的机理在热带地区已经得到了广泛的验证。中国具有典型的亚热带常绿阔叶林，但有关物种共存和群落生物多样性维持机制的研究远少于热带地区。本文以古田山亚热带常绿阔叶林24 ha固定监测样地为研究对象，分析和比较不同机理的多个模型在不同尺度下对群落间β多样性的拟合效果，试图揭示维持群落β多样性的生态学机制。 本文选取四种模型模拟产生群落，分别是：同质性泊松模型(Homogenous Poisson model)代表随机分布产生的群落结构；异质性泊松模型(Heterogeneous Poisson model)代表生境异质性控制的群落结构；同质性托马斯模型(Homogenous Thomas model)代表种子传播限制控制的群落结构；异质性托马斯模型(Heterogeneous Thomas model)代表生境异质性和种子传播限制共同影响下的群落结构。在不同取样尺度下，分别构建不同模拟群落间的相似性距离-衰减曲线，与真实群落的相似性距离-衰减曲线比较，通过AIC方法检验拟合效果，探讨维持群落β多样性的生态学机制。 结果表明，古田山样地群落有较高的β多样性，包括物种β多样性、谱系β多样性和功能β多样性；扩散限制和生境异质性的共同作用可以更好的解释β多样性维持机制；在较小尺度(10×10 m)，扩散限制作用对维持群落β多样性发挥更重要的作用，这与以往的一些研究结果一致，即在较小尺度，扩散限制作用是影响古田山森林群落结构的最重要因素；随着研究尺度的增加，生境异质性作用的相对重要性会增加；相似性指数的不同会对结果产生影响。 本文中还研究了在古田山保护区内，不同程度人为干扰对群落谱系结构的影响。群落谱系结构包含群落发育的历史信息，能从新的角度反映群落形成的生态过程。我们在浙江古田山自然保护区亚热带常绿阔叶林中选择了四种不同人为干扰群落类型，以20 m×20 m为研究尺度探讨了不同干扰程度对群落谱系结构的影响。结果表明，人工林(类型I)谱系结构发散，但间伐林(类型II)、自然恢复林(类型III)，以及自然老龄林(类型IV)谱系结构聚集，且以类型II和IV聚集度最高。进一步分析不同径级谱系结构发现，在中小径级(DBH≤5 cm和5 cm10 cm时，除了类型IV，其他3种群落都是谱系结构发散。类型I和类型II、III的大径级谱系结构发散反映了这些林型在恢复早期种子扩散对群落构建影响较大；而皆伐后的演替和间伐增加了群落生境异质性，生境过滤作用增强，使类型II、III群落中小径级谱系结构表现为聚集，类型IV群落不同径级谱系结构均表现为聚集，可能与其稳定的生境过滤作用有关