热带雨林群落生物多样性机制：联系系统发育和功能性状探讨物种共存机制

把系统发育、功能性状结合到群落生态学是当前生态学的热点研究内容。热带雨林是物种多样性最高的陆地生态系统，是验证物种共存机制的理想选择。本项目依托西双版纳20公顷热带雨林动态监测样地(胸径≥1 cm的树木468种，隶属70个科213属)，测定与水分关系、碳循环和生长、种子传播和耐荫性等生态过程密切相关的20个功能性状，把树木分成幼树、杆树和冠层树分别测定叶片性状，建立该森林树木功能性状数据库；结合由DNA barcode建立的群落系统树，应用最新的系统发育归一化线性混合模型分析群落系统发育结构、物种分布对环境因子响应的系统发育学差异和系统发育相近物种的相斥作用、功能性状对物种分布及其对环境因子响应差异的解释，揭示雨林群落生物多样性维持机制，分析稀有种与常见种的功能性状及对环境响应的差异，探讨稀有种种群小的原因。研究结果将为深入研究热带雨林生态系统的服务和功能及生物多样性保育提供依据。

热带雨林植物多样性特别高，其物种共存机制是生态学重要研究命题。利用西双版纳热带雨林20公顷森林动态监测样地，研究了43种常绿植物和18种大戟科植物的功能性状，分子系统树与这些物种的空间分布与共存的关系。并且利用热带植物园对一些热带雨林特殊植物类群(如棕榈，苏铁，超大叶植物) 功能性状和生态适应性进行了研究。研究发现，在模型所采用的7个植物功能性状中，叶片密度，叶片膨压丧失点水势和枝条导水率与43种常绿植物的生境分布密切相关。膨压丧失点相似的物种在空间分布上聚集，植物的系统发育对物种空间分布没有显著影响。大戟科植物山脊和山坡分布种比沟谷分布种和广布种更耐失水。植物的耐阴性与抗旱性反相关。叶片耐失水能力，植物的耐阴性和比叶面积都与大戟科植物的丰度呈显著相关，同时单位叶干重光合速率与植物的丰度存在显著负相关。耐阴性高的植物在群落中密度较高，而耐旱的植物密度较低。棕榈科植物叶片普遍富积磷，使光合产物快速输出，减少了暗呼吸的底物，导致叶片暗呼吸速率低，碳的净合成效率高，有利于棕榈植物在林下生存。活化石植物--苏铁苏铁类叶片水分运输能力，光合能力，光合作用的氮养分利用效率比被子植物低，并且它们的光合能力受铁元素限制，不利于与被子植物竞争。但是它们的叶片结构和功能的“设计”的总体规律和被子植物一致，说明植物叶片经济学的古老性。海芋和芭蕉的超大型叶片结构和功能具有较大叶片水平的异质性，限制其功能和生态适应性。由于较高的叶面积指数和较高的冠层气孔导度，即使在雨季常绿树木比落叶树木消耗水分多。而且在土壤水分较充足的情况下，旱季常绿阔叶树增加水分蒸腾消耗，而落叶阔叶树在旱季落叶，避免水分消耗。常绿与落叶植物在森林中共存，利于在有季节性干旱的森林保持土壤的水分。我们的研究表明，植物功能性状与热带雨林植物在群落中分布，物种共存密切相关。获得的功能性状数据对研究热带生态系统服务功能，养分循环及其对全球环境变化的响应有重要应用价值。