结合生态位理论和中性理论探索植物群落构建机制

物种共存和多样性维持机制是群落构建的基础。生态位理论和群落中性理论是当今解释物种多样性的两个基本理论。当前的中性理论并不要求共存物种间有生态位分化，而生态位理论又忽略了随机过程、个体迁移和物种分化等的重要性，并缺乏预测能力。本项目拟结合理论建模、野外调查、实验研究和计算机模拟的研究方法，在中性模型的基础上，融合生态位分化的稳定共存机制和随机漂变，发展具有广泛适用性的物种多样性维持理论和物种多度分布预测模型；在物种丰富度很高的高寒草甸草本群落中，结合演替这一自然的群落构建过程，评价生态位分化和群落漂变的相对重要性，对所建立的物种多度分布预测模型进行验证；并为退化草甸的恢复提供理论依据。

通过理论研究发现，在没有生态位分化的前提下，只有极端的更新限制和扩散限制才能够抵消种间微弱的竞争能力差异对物种共存的影响，并且更新限制和扩散限制对物种共存的影响不尽相同。在中性模型的基础上通过放松中性理论中关于种间从区域群落向局域群落扩散能力对称的强假设，发现种间扩散能力的微小差异会导致局域群落的物种丰富度急剧降低，稀有种的数量急剧减少。但中性模型仍然能够很好地拟合存在种间扩散能力差异的局域群落的物种多度分布，这说明中性模型的曲线拟合不能代表着群落服从中性机制。密度依赖不但可以抵消种间竞争能力差异对物种共存的负作用，延长物种共存时间，同时适度的密度依赖可以使得包含种间竞争能力差异的群落物种多度分布格局与中性分布格局一致。将生态位结构整合到中性模型后得到的生态位中性杂合模型能够很好地拟合珊瑚群落中的物种多度分布和个体分布，并且比单一的中性模型拟合要好。这些结果一方面强调了生态位分化对物种共存的重要性，另一方面说明了整合生态位理论和中性理论来解释群落构建和多样性维持机制的必要性。我们研究了青藏高原处于不同演替阶段的亚高寒草甸的物种多样性和功能性状，以及每个演替草地的环境和空间异质性对于其多样性的贡献率。我们发现物种丰富度（物种数）和物种群落组成（每个种的多度分布）都随着演替年限显著性变化，而且只需要10年，弃耕后的草地就能恢复到和自然草地差不多的物种数和群落组成。功能性状呈现与物种数和群落组成一样的变化趋势。但是物种的空间分布并没有随演替年限显著变化。而且尽管每个演替样地的环境类似，但是每个样地的环境和空间异质性对于其群落组成解释非常少，并且他们对于群落组成的解释并不存在一致的趋势。因此尽管每个演替草地存在不同的物种组成，环境和空间异质性，但每个草地的群落构建过程类似。根据上述结果，我们认为演替是一个大尺度过程，这个过程显著影响着物种库和群落的物种功能性状组成。因此，保护这一地区的草本植物多样性应该从区域出发采取相应的措施。沿着演替梯度物种丰富度与均匀度均呈现显著的负相关关系，并且这种负相关关系存在显著的抽样尺度效应。生态位分化在亚高寒草甸生物多样性维持中起着重要的作用。相关研究还表明种间正相互作用有助于高寒草甸的草本植物群落的多样性维持。