不同尺度下群落种多度分布模式对入侵过程的响应机制

The effect of biological invasion on species biodiversity is a long focus in ecology. But due to the factors of spatial scale dependence, up to now, there is still no consistent conclusion. For example, the introduction of exotic species often leads to extinctions in local community but seldom causes the same result at regional scale. Current works mostly consider the traditional biodiversity indexes but it is not always possible to observe or record the species extinction just within one limited time range. In fact, the response of community composition to invasion process should be firstly realized by the change of species abundance. Therefore, from that point of view, our project develop the idea of abundance rank consistency, and by checking the variation of this index, we explore the scale-dependent influence of biological invasion. On the alpine meadow, we implement fixed-point investigations of invaded-uninvaded sample pairs respectively from three biomes and measure the value of abundance rank consistency. Under the niche-neutral continuum hypothesis, we construct spatially explicit simulations which will be fitted by field data. By doing so, the invasion influence mechanisms could be explained on the bases of real ecological processes. Our expected results will further promote more studies about alien species invasion and also provide some new idea for the invasion research under community ecology framework.

生物入侵对物种多样性的影响是生态学家长期关注的焦点，但由于空间尺度依赖性等原因，至今还未有一致性的结论。如外来种引入常常造成局域群落的物种灭绝，而在区域大尺度范围内，入侵效果却往往不尽相同。现有工作主要基于传统多样性指数，且在有限时间内，观察、统计到物种灭绝并不现实。事实上群落组分种对入侵过程的响应当首先表现在物种多度的变化上，为此，本项目从群落种多度分布模式出发，提出多度等级一致性水平的概念和量化指标，并利用一致性水平的变化规律来解释生物入侵的影响机制；以高寒草甸为研究对象，定点观测不同生境类型下的入侵与未入侵样方对，开展生态学常规调查，比较和测定群落的一致性指标大小；同时结合中性-生态位连续统思想，进行空间显含模拟和预测，以期在自然群落实际生态过程的基础上，阐明生物入侵对本地物种的作用机理。预期结果将有利于生物入侵的相关研究，且能够为群落生态学理论框架下的入侵探讨提供新思路。

生物入侵对物种多样性的影响长期以来经历了从定性分析到定量研究，从空间隐含到空间显含的过程，是当今生态学研究的热点问题。由于空间尺度依赖等原因，生物入侵是否导致物种多样性丧失至今还未有一致性的结论。本项目将入侵过程引入经典群落构建理论，考虑空间因素并结合生态位-中性连续体思想，试图从物种多度分布角度来分析物种入侵在不同空间尺度上对物种多样性的影响机制。其中主要开展了两个方面的工作：（1）本地群落构建机制研究；（2）引入入侵过程并探讨外来入侵的空间尺度依赖影响。研究结果表明：a.经典群落构建理论有必要考虑环境异质性和扩散限制，同时多物种相互作用下的链式竞争模式也是物种多样性维持的原因之一。b.外来种入侵对群落多样性的影响具有空间尺度依赖性，局域尺度上较多地降低了本地物种数目，但区域尺度上则影响较小，种-面积曲线中表现为截距降低，斜率增高。该尺度依赖过程受到本地群落属性及入侵者生存力的共同调节作用。如生存力较弱的入侵者，总体上对群落多样性和多度等级一致性的影响都不大，但中性群落中物种数及多度等级一致性水平均有所下降，空间尺度依赖现象在随机生境条件下尤为明显。对于生存力较强的入侵种，聚集生境上的生态位分化群落具有较强的空间尺度依赖性。群落物种数有所下降且多度等级一致性水平上升。上述结果从理论上探明了生物入侵对群落多样性的影响机制，可为物种多样性保护提供理论参考。