基于种多度分布模式的高寒草甸植物群落构建机制的研究

The species abundance distribution (SAD) is the most important description of an ecological community structure. The most salient feature of the SAD is the fact that the species are not ‘labeled’ by having a species identity, and just shows the number of individuals of each species. Hence, the same tropical level communities with the different mechanisms of assembly, even the different tropical level communities have the identical SAD pattern. Another feature of SAD is that it describes the proportion of common and rare species of a community, but few studies have investigated the contributions of common and rare species to the turnover of community composition. Therefore, in this project, we will study the mechanisms of community assembly based on combining the SAD and similarity of community composition, and specify the contributions of common and rare species through field experiments and model. Our field experiments will be implemented at Tibetan plateau, and alpine meadow plant community is our study object. In the habitat gradient determined by moisture, we will verify the common and rare species and SAD of each community through surveying the community composition; specific the difference among the habitat types through measuring the factors of environment; and get the relation between species distribution and environment through analyzing plant functional traits of each dominant species. We will use an individual-based spatially explicit model in which the niche partitioning and stochastic process are going to be combined, and predict the SAD and similarity of community composition. This project can provide a theoretical reference for the vegetation restoration ecology.

物种多度分布(SAD)模式是描述群落结构的重要指标。然而，它仅仅给出了物种多度的数量分布，而未标示出群落中物种的具体组成。因此，不同构建机制导致的同一类型的自然群落甚至不同类型的自然群落皆有可能具有相同的SAD模式；虽然SAD直观地显示了群落中常见种和稀有种的比例，但较少有研究探讨常见种和稀有种在群落组成周转方面的作用。本项目结合野外实验和理论模型，综合SAD和群落组成相似性，阐释群落构建机理，明确常见种和稀有种的相对作用。野外实验在青藏高原高寒草甸进行，沿水分梯度，确认植物群落中常见种和稀有种及SAD模式；测环境因子，确认不同生境之间的具体差异；对每个群落中的优势种分析其功能性状，确认物种分布和环境间的关系。利用基于个体的空间明晰模型，整合生态位分化和随机过程，模拟群落动态，预测群落的SAD模式、具体物种组成及群落相似性等内容。本项目的研究可为植被恢复生态提供理论借鉴。

物种多度分布模式(Species abundance distribution, SAD)是描述群落结构的重要指标，同时也是验证群落构建机制的关键标准。但是，即便群落间的物种多度分布模式相同，其具体的组成可能有着极大的差别。因此，在研究群落结构时除了要刻画物种多度分布模式，还需分析群落的具体组成。本项目将野外实验和模型相结合，研究青藏高原亚高寒草甸植物群落中稀有种和常见种的作用以及分析其植物群落构建机制，理清物种多度分布模式和群落构建机制之间的关系；同时研究由南到北的坡向梯度上物种的多度分布模式，以及群落组成和物种多样性在生境梯度上的差异，依次分析环境异质性在维持物种多样性和群落组成上的作用；模拟研究物种库中不同的种多度分布模式对于中性和生态位-中性机制下群落的影响。.结果发现：1)常见种在群落组成方面起着关键作用，而稀有种在维持物种多样性方面起着关键作用；群落中的常见种由生态位分化所决定，稀有种由随机扩散来决定，处于物种多度分布中间区域的物种由生态位分化和随机扩散共同决定。所以物种多度分布模式与生态位-中性连续统相对应。2)模型和野外实验结果均证实由南到北坡向梯度上，群落物种的多样性在增加，相似性在降低，种多度分布模式符合对数级数分布。分析发现环境异质性是出现上述结果的主要原因，也是维持群落结构的重要因素。这与群落相似性随空间距离衰减理论有所差异，我们的研究认为即便空间上较近的群落，如果其环境类型差异较大，那么相似性也较低。3) 物种库中不同的种多度分布模式对中性群落组成影响较大，对生态位-中性群落组成的影响较小。连接对数正态分布库的生态位-中性机制下的群落种多度分布模式符合对数级数分布，在青藏高原的野外调查也验证了此结果，其它组合都符合对数正态分布。本研究为稀有物种的保护和生境的恢复提供了理论依据。