谱系相关的种间与种内相互作用对亚热带森林群落物种共存的影响

How hyper-diverse species coexist in forest communities was an enduring challenge to ecologists. As one of the most influential paradigms of community ecology, 'competitive exclusion principal' positing that co-occurring species with highly ecological similarity cannot coexist , was important in the development of niche theory. Chesson (2000) and Adler et al. (2007)precipitated this view within a density-dependent perspective that niche differences would cause species to limit conspecifics more than they limit their competitors and nearly all coexistence theories involve these concepts. Recently, substantial progress has been made to apply evolutionary processes to community ecology with the increasing availability in phylogenetic data and promote the understanding of the consequences of assembly rule driving community assembly. Advances in evolutionary theory and empirical evidences have revealed that niches difference will not only exacerbate intraspecific interaction but also affect several closely related species since closely related plants will share natural enemies (e.g. herbivorous and pathogens) and utilize the similar vector of limiting resources which will intensify the interspecific competition . Thus, it is necessary to extend the prediction of niches beyond just limiting conspecifics and to assess the accumulative consequence of asymmetric species interaction in diversity maintenance. .Here, we integrate fully-census dataset,seedling dynamic data, functional traits and DNA barcode phylogenies from Gutianshan 24 ha forest dynamic plot to evaluate how phylogenetic related species interactions structure forest community assembly by quantifying: 1)neighborhood effects on focal seedling dynamics;2) abiotic factors' influence on species interaction;3)species-specific effects on neighborhood species,phylogenetic and functional diversity, and thus we can assess accumulative consequence of asymmetric species interaction in diversity maintenance and the respective roles of conspecific and interspecific interaction.

生态位分化是经典的生物多样性维持理论，与中性理论不同，生态位理论强调物种间的差异对群落生物多样性的影响，认为生态位分化所导致的种内竞争强于种间竞争是物种能够共存的根本原因。目前，虽然大量的理论和实验研究都表明生态位分化对群落生物多样性维持产生了较大的影响，但是很少有研究结合物种间的谱系以及功能性状关系来定量的探讨种内竞争与种间竞争在森林群落生物多样性维持中的相对重要性。本研究拟以我国亚热带常绿阔叶林作为研究对象，利用浙江开化古田山24公顷大型森林动态监测样地幼苗动态监测数据、功能性状数据以及基于DNA barcoding的群落物种谱系树，通过研究幼苗动态与周围邻居的相互关系、种间关系对环境因子的响应以及种间关系对群落物种、谱系以及功能多样性的影响，评估种内竞争和种间竞争对森林群落物种共存的相对贡献，继而阐明由生态位分化导致的内稳性机制是否足以维持森林群落现有的生物多样性格局。

理解森林群落生物多样性维持机制是群落生态学家所面临的最重要挑战之一。传统生态位假说认为物种间资源利用方式差异导致了物种间共存，从而形成生物多样性丰富的群落。但是，由于生态位的定义往往基于抽象概念，生态位分化的物种共存理论很难得到观测数据验证，同时由于限制资源的维度有限，模型模拟的结果表明生态位分化只能导致少量物种稳定共存，近年来，生态位假说对群落多样性维持的作用受到了中性理论的巨大挑战。本项目主要基于浙江开化古田山24公顷大型森林样地幼苗长期监测数据，通过DNA barcode的分子谱系树以及关键植物功能性状定义共存物种间的生态位和适合度的差异，评估物种间差异对群落多样性维持和群落构建的作用，预测气候变化背景下森林群落结构和多样性变化趋势并揭示潜在的关键驱动机制。我们的研究结果发现：1）生境过滤和种间相互作用对物种分布的影响在树木生活史初期就已有所体现；2）群落内普遍存在种内功能性状差异，这不仅能够影响种群的稳定性，也能影响物种的共存能力。因此，同时考虑种间和种内功能性状的差异，有利于揭示个体分化对局域群落构建和群落生态系统功能的影响；3）负谱系密度依赖相互作用对热带森林群落结构产生显著影响，但是对亚热带森林的影响较小。在所有森林群落中，同种负密度制约效应是决定群落谱系结构最重要的生物间相互作用方式，但是并未发现这种效应存在纬度相关格局；4）植物间功能性状的差异能够用于预测群落对气候变化的直接响应，但是幼苗存活的年际变化主要受到气候变化所导致的间接效应的影响，这可能是由于物种间相互作用对降水和温度的依赖所导致的。总之，幼苗阶段是森林群落更新的瓶颈, 研究木本植物幼苗组成和分布格局对正确认识森林群落构建以及多样性维持机制具有十分重要的意义，我们结合物种功能性状和谱系关系对群落结构、动态的影响进行了实验验证，并首次从气候变化角度阐明了功能性状、种间关系对亚热带群落生物多样性维持的影响。