基于生态位理论研究群落构建的方法进展

理解群落构建过程可以解释生物多样性格局的形成和维持,对于生物多样性保护起到关键作用。生态位理论是群落构建研究的核心框架之一。该理论认为群落构建是生物作用和非生物作用将区域物种库中的物种选入局域群落的确定过程。近年来,随着该领域受到的关注越来越多,研究者不但从物种、谱系或功能等生物多样性维度来研究群落构建,所使用的多样性指数、零模型算法和物种库界定方式等也多种多样。本文回顾了从生物多样性不同维度研究群落构建的优势与局限,总结了群落构建过程中构建零模型和界定物种库时需要注意的一些问题,介绍了部分群落构建研究的最新方法学进展和研究成果。最后,结合近年来的研究案例提出了对未来群落构建研究的一些建议。     

不同程度人为干扰对古田山森林群落谱系结构的影响

群落谱系结构包含群落发育的历史信息,能从新的角度反映群落形成的生态过程.作者在浙江古田山自然保护区亚热带常绿阔叶林中选择了人为干扰强度不同的4种群落类型,以20 m×20 m为研究尺度探讨了不同干扰程度对群落谱系结构的影响.结果表明,人工林(类型Ⅰ)谱系结构发散;但间伐林(类型Ⅱ)、自然恢复林(类型Ⅲ)以及自然老龄林(类型Ⅳ)谱系结构聚集,且以类型Ⅱ和Ⅳ聚集度最高.进一步分析不同径级谱系结构发现,在中小径级(DBH≤5 cm和5 cm10 cm时,除了类型Ⅳ,其他3种群落都是谱系结构发散,这反映了在恢复早期种子扩散对这些林型群落构建影响较大:而皆伐后的演替和间伐增加了群落生境异质性,生境过滤作用增强,使类型Ⅱ、Ⅲ群落中小径级谱系结构表现为聚集;类型Ⅳ群落不同径级谱系结构均表现为聚集,可能与其稳定的生境过滤作用有关.     

不同时间和空间尺度上台湾水青冈群落谱系结构动态变化

群落谱系结构是了解群落聚群过程的一个基础研究内容。但是现有大部分研究内容集中在群落组成和结构的时空差异,对谱系结构的动态变化研究较少。以浙江省清凉峰国家级自然保护区的国家二级保护植物台湾水青冈(Fagus hayatae)林为研究对象,利用2006年、2011年、2016年3次群落动态调查数据,从10、20、50m的3个空间尺度上研究该群落在10a间的谱系结构动态变化,分析时空尺度对台湾水青冈群落谱系结构的影响,探究调控台湾水青冈群落动态变化的主要因子,为后期台湾水青冈林的保护提供理论基础。研究发现(1)在10a森林动态变化过程中,群落的MPD指数下降,MNTD指数增加。NRI和NTI指数在大尺度上随时间显著增加,但在小尺度上无显著变化。(2)随着空间尺度的增加,上述指数的动态变化趋势均不断增强。以上结果表明,2006—2016年间台湾水青冈群落总体谱系结构表现出不断聚集的趋势,而近缘种的谱系关系则不断疏远;群落谱系结构的聚集趋势随空间尺度的增加而增强。大尺度上的环境过滤和小尺度上的随机过程和种间竞争作用可能是导致该地区台湾水青冈群落谱系结构动态变化的主要生态学过程。     

柴达木盆地荒漠灌丛群落谱系结构研究

谱系信息是群落生态学和保育生物学研究的主要内容之一。为探究柴达木盆地荒漠灌丛群落谱系结构及其与环境因子的关系,该研究以柴达木盆地荒漠灌丛为对象,基于群落中物种存在与否的物种组成数据,使用R语言中picante软件包计算了灌丛群落谱系多样性指数和谱系结构指数,并且分析了谱系结构指数与年均温度、年均降水以及土壤含水量之间的关系,以揭示柴达木盆地灌丛群落物种之间的亲缘关系和群落生物多样性维持机制。结果表明:(1)柴达木盆地灌丛群落谱系结构与土壤含水量之间存在极显著相关性(P=2.77×10-6),随着土壤含水量的增加,群落谱系结构聚集程度逐渐降低,表现出生境过滤作用逐步减弱,生物间相互作用逐渐加强的变化趋势。(2)群落谱系结构与年均温度、年均降水之间无显著相关性。(3)典型荒漠生境灌丛和河谷(河漫滩)生境灌丛群落的谱系结构差异显著(P0.05),整体上分别表现为谱系聚集状态和谱系发散状态;河谷(河漫滩)生境灌丛群落的谱系多样性显著高于典型荒漠生境灌丛(P0.05)。(4)将群落谱系信息应用在生物多样性保护实践中,发现河谷(河漫滩)生境灌丛群落较典型荒漠生境的灌丛群落可能具有更高的保护价值。研究认为,将群落谱系研究与保育生物学理论结合将会使生物多样性保护策略更加科学有效。     

不同尺度上环境因子对常绿阔叶林群落的谱系结构的影响

群落的谱系结构是反映作用于群落组成的各种生态过程的综合指标。通过研究群落的谱系结构, 能够有效地推断形成群落谱系结构的生态过程。该文从环境因子(海拔、地形、pH、土壤湿度和土壤元素等)对群落谱系结构的影响这一视角出发, 采用圆形随机取样, 在半径为5、25、50、75和100 m 5个尺度上, 深入研究了古田山24 hm²永久样地群落的谱系结构。研究发现: 古田山样地在所有研究尺度上(半径 > 5 m)都表现为谱系聚集, 随着尺度的增加, 群落的聚集程度呈现出先增加后下降的格局。采用多元线性回归模型分析环境因子对群落谱系结构的影响时发现: 随着尺度的增加, 环境因子对群落谱系结构的影响逐渐增强; 在小尺度上, 环境因子对谱系结构没有显著影响, 这可能是由于小尺度上近缘种之间较强的竞争排斥作用所致。当尺度达到100 m半径时, 高海拔区域表现出谱系发散格局, 而低海拔区域保持谱系聚集, 这可能是由于古田山样地海拔较高的地带生境异质性较强和较大的干扰所致。该研究在所有的尺度上都表现出显著的谱系聚集, 与中性理论所预测的群落是物种的随机组合、无谱系结构相反, 因而为生态位理论提供了证据。     

功能、谱系多样性在机场鸟类群落研究中的应用——以扬州泰州国际机场为例

随着航空业的发展,野生动物与飞机之间的冲突愈发密集,机场鸟类群落多样性研究引起了大量关注。研究鸟类群落对生境类型的使用状况,可以掌握生境类型与鸟击风险的潜在关系,为机场环境改造提供理论依据。本研究于2019年7月至2021年11月,采用样点法对扬州泰州机场及周边8 km范围内的农田、湿地、林地和城镇4种生境中30个样点的鸟类群落进行调查。利用鸟类群落多样性指数,包括丰富度、多度、香农威纳多样性指数、辛普森多样性指数以及均匀度指数来表征群落的物种多样性,以及功能和谱系多样性,阐明机场周边4种生境的鸟类群落多样性差异。同时,基于多度加权的平均成对功能距离（MFD）和平均成对谱系距离（MPD）来表征群落的功能和谱系结构,探究群落构建机制,量化各多样性指标间的相关性。研究共记录扬州泰州国际机场鸟类88种,分别隶属于14目36科,目、科中数量最多的为雀形目（Passeriformes）和鹬科（Scolopacidae）。谱系和功能多样性在生境间差异显著,功能分散度在农田最高,城镇最低;谱系多样性指数在城镇最高,湿地最低。标准化效应值分析表明,随机生态过程影响了湿地鸟类群落功能和谱系的构建过程,农...     

川中丘陵区人工柏木林林下群落谱系结构

探索人工林不同生长发育阶段林下群落的谱系结构,可以为森林群落构建机制的解释和生态修复等提供理论依据。本研究选择川中丘陵区不同林龄(15～24年、25～34年、35年以上)的人工柏木(Cupressus funebris)纯林为对象,基于被子植物分类系统Ⅲ谱系框架,选择净亲缘指数(NRI)和最近类群指数(NTI),研究不同生长发育阶段林下灌草层的谱系结构及其变化规律。结果表明：15～24年人工柏木林的林下灌草层物种的组成均表现出了谱系发散(NRI<0,NTI<0),即共存物种亲缘关系疏远;25～34年林下灌草层的谱系结构趋于谱系随机;35年以上的林下灌草层的谱系结构表现为聚集(NRI>0,NTI>0)。不同生长发育阶段林下灌草的谱系多样性指数均表现出显著正相关;不同生长发育阶段林下灌木层之间的NRI指数均呈显著差异,草本层之间NTI的指数也表现出同样的结果;处在25～34年和35年以上林下草本层之间的NRI以及灌木层之间的NTI均无差异,而与15～24年的相应指数呈显著差异。从同一林龄不同林下层之间的比较看,灌木层的谱系结构指数显著不同于草本层;不同生长发育阶段人...     

澳门生态一区和二区水鸟谱系多样性的季节变化

季节变化是鸟类群落的重要特征之一,其引起的环境变化决定着鸟类群落构建过程中不同驱动因子的作用力。因此,了解鸟类群落结构的季节变化,对于全面认识生物群落结构具有重要意义,尤其利用谱系多样性来探讨鸟类的季节性变化和推断群落聚集规律越来越受到关注。2018年1—12月,采用样线法对澳门生态一区和二区2块湿地进行逐月调查,记录水鸟的物种丰富度和多度,并分析水鸟谱系多样性的季节动态。结果显示,1)共记录水鸟37种,隶属于6目9科,目、科、种中数量最多的依次为:鸻形目Charadriiformes物种数为15种,鹭科Ardeidae物种数为11种,白鹭Egretta garzetta多度为540只。2)生态一区和二区水鸟的物种丰富度在冬季最高,其次为秋季;生态一区和二区的物种多度分别在秋季和冬季最高;谱系多样性和平均成对谱系距离的季节变化规律与物种丰富度的相似。3)生态一区和二区的鸟类群落分别在春、秋、冬季和秋季趋向于谱系发散,而在其他时间大多呈现出谱系聚集。谱系发散可能表明了种间竞争在群落构建中作用更大,而谱系聚集则表明了环境过滤对繁殖季水鸟群落构建具有重要作用。结果表明,湿地水鸟群落的驱动因子...     

卧龙大熊猫生境的群落结构研究

系统样方调查,研究了卧龙大熊猫生境的物种结构与群落特征。结果表明,大熊猫原 始生境群落特征表现为微个样方内的物种数平均为２１．５７个,盖度为１．６４,物种多样性指数为１．５７,优势度指数０．３８,最大平均树径达７９．４ｃｍ,平均每平方米竹类生物量为６．７３ｋｇ。大熊猫对生境的群落结构也有较广的适宜性,在卧龙落叶直林, 叶－针叶混交林及针叶林３种植被型均可为它的适宜生境。但生境适宜性程度及生境质量主     

淮南地区粉螨群落结构及其多样性

在淮南地区仓储、人居、工作、野外4类生境中采集粉螨样本,行分离、镜检,共检获粉螨3 650头,隶属于7科20属,共32种。结果表明,其物种数S、丰富度指数R、多样性指数H′排序均为仓储环境>野外环境>人居环境>工作环境,野外环境中粉螨群落的均匀度指数最大,工作环境中粉螨的优势度指数最大。工作和野外环境的群落相似性指数最低,达到极度不相似水平。结果表明,粉螨群落的结构及多样性与其生境条件直接相关,人类活动是较为重要的影响因素。     

Logistic回归模型及其在昆虫学中的应用

介绍了应用Logistic回归分析对二值反应的试验数据进行分析的方法 ,以及Logistic回归分析模型参数估计及其统计检验的方法 ,并结合 1个实际例子说明了Logistic回归模型的应用。     

微卫星DNA标记技术及其在昆虫学上的应用

微卫星DNA标记作为一种多态性和稳定性高、重复性好、呈共显性的分子遗传标记技术,目前已被广泛应用于昆虫学的研究中。本文介绍了微卫星DNA标记的基本原理和特点,并综述了近年来该技术在昆虫种群遗传结构及分化、生物学特性与习性、遗传图谱的构建、基因定位以及系统发生等领域中的应用。     

三维几何形态学概述及其在昆虫学中的应用

长期以来二维（two-dimensional, 2D）数据是几何形态学（geometric morphometrics）分析的最主要的数据类型,在推动几何形态学的发展过程中起到了奠基性的作用,并也解决了很多重大的科学问题,展示了几何形态学强大的科学计算能力与问题解决能力。但有些特殊的科学问题或者特殊的形态结构,无法通过二维数据完美解决,亟需大规模、大尺度三维（three-dimensional, 3D）数据的支持,这对几何形态学的三维化发展提出需求。更重要的是,随着三维数据获取成本的日渐降低,大量三维数据涌现出来。因此,三维几何形态学应运而生。本文对三维几何形态学的原理及其应用进行了概述,重点探讨了三维几何形态学与二维几何形态学的异同点,并对前者的两个发展阶段（少量样本的形态模拟与准定量比较及大量样本的定量比较）进行了概述,评价了四维数据和有限元等方法的应用,指出了该方法在昆虫学领域的发展潜力,最后对该方法在样本量增加、硬件提升、数据分辨率提高、新算法的开发、分析结果的呈现及3D打印等方面的发展趋势进行了展望。     

分子遗传标记技术及其在昆虫科学中的应用

分子遗传标记是随着聚合酶链式反应 (PCR)和Southern杂交等分子生物学技术的飞速发展而出现的遗传学标记技术 ,它突破了以往形态标记 ,细胞学标记和同工酶标记等表达型标记的局限性 ,在揭示物种的遗传变异性研究中发挥着独特的优势。分子遗传标记目前已出现了几十种 ,可依其涉及的位点和反映的多态性的基础分为多位点分子标记和单位点分子标记 ,多位点分子标记反映核苷酸序列的多态性 ,单位点分子标记反映基因座上等位基因的多态性。本文对一些常用的分子标记技术的特点和它们在昆虫系统进化、昆虫分类、昆虫生态、生物防治和特定基因标记等研究中的应用作了介绍。     

RAPD技术在昆虫学研究中的进展

综合论述了RAPD技术在昆虫分类学、物种的亲缘关系、系统发育、分子连锁图谱的构建、有害生物鉴定、害虫抗药性诊断、分子标记辅助育种和生态学这几方面研究中的应用,指出RAPD技术存在的问题,并提出一定的相关对策,阐明随着理论的发展和试验技术的进步,分子标记技术将使昆虫分子生物学研究迈上一个新台阶．     

分子标记法在昆虫学研究中的应用

比较分析了以Southern杂交技术、PCR及以重复序列为基础的3类分子标记技术。并对各种分子标记的优缺点及其在昆虫学上的应用进行了比较分析,分析探讨了分子生物学在昆虫学中的应用前景。     

PCR-SSCP技术在昆虫学研究中的应用

聚合酶链式反应-单链构象多态性(PCR-SSCP)技术是一种简便、灵敏的突变检测方法。随着该技术的不断发展和完善,其应用也越来越广泛。尤其是近年来该技术在昆虫学研究中涉及了:基因突变位点的检测、昆虫分类鉴定、多样性分析及连锁图谱的构建等多个领域。文章综述PCR-SSCP技术的发现、原理、在昆虫学研究中的应用及其优点和不足之处。     

MicroRNA及其在昆虫学中的研究进展

MicroRNA(miRNA)是真核生物中对转录后调控起着重要作用的一类非编码单链RNA分子,参与调控胚胎发育、干细胞分化、神经发生及细胞凋亡等几乎所有的生物过程。本文简要总结了miRNA的生物合成、命名、表达及功能等方面的研究进展,同时从昆虫miRNA的鉴定、表达及功能、miRNA的代谢等方面对miRNA在昆虫学研究中的最新进展做了综述。     

褪黑素及其在昆虫学研究中的展望

褪黑素是一种与光周期相关的内源激素。它在生物界分布广泛,并在复杂而漫长的生物进化过程中作为一种多功能分子保留至今。褪黑素在生物体内起着调节时间节律、免疫和抗氧化等作用,从而可使生物机体保持内环境稳定,更好地适应环境。开展昆虫褪黑素与昆虫行为发育关系的研究,尤其是分子生物学方面的研究,对进一步揭示褪黑素的生理功能具有重要的意义。作者根据近年来的相关研究及进展进行了综述。