环境变化对生物多样性与生产力关系的影响

  • 作  者:   蒋斌
  • 导  师:   王永繁
  • 文献来源:   中山大学
  • 学位年度:   2016
  •  ISSN:  
  •  关键词:   生物多样性;生产力;稳定性;种间关系;环境
  • 机  构:   中山大学

▎ 摘  要

由于生物物种正以前所未有的速度在迅速灭绝,近30年来,生物多样性与生态系统功能的关系问题受到了极大关注。其中,植物群落生物多样性与生产力之间的关系存在很多争议。人们总是觉得群落生产力越高越好,只有证明了生物多样性对生产力有促进作用,才能显示生物多样性的价值。因此,生态学家试图从不同角度寻找“生物多样性—生产力”之间正相关关系的证据,而不愿正视其它关系的存在。本研究认为,积极面对“生物多样性—生产力”之间的各种关系,并研究其随环境变化的规律,可能是准确认识生物多样性价值的有效途径。另外人工草地试验容易滋生杂草,杂草干扰往往会夸大“生物多样性—生产力”之间的正相关关系,而消除杂草干扰能更准确地认识多样性和生产力之间的本质联系。本研究选取四种常见草本植物:三叶鬼针草(Bidens pilosa)、狼尾草(Pennisetum alopecuroides)、热痱草(Mosla dianthera)和豚草(Ambrosia artemisiifolia),建立多样性梯度为1、2、3、4的植物群落(同一多样性水平包含所有物种组合),开展盆栽控制试验。分别改变环境中的水分和养分条件,探讨“生物多样性—生产力”关系随环境的变化规律。试验前土壤经γ射线辐照,使杂草种子失活,以此消除试验过程中杂草的干扰。用相对邻体效应(Relative Neighbour Effect, RNE)来量化种间关系是某物种在多物种群落里个体的平均生物量、Yiso是该物种在单种群落里的个体平均生物量)。本研究取得了以下研究结果:(1)利用简单线性回归模型进行分析,在对照(不施肥)的情况下,生物多样性与生产力之间的关系是显著的线性正相关;当对植物群落施加1倍霍革兰氏营养液时(施肥处理),“多样性—生产力”之间无相关关系;对植物群落施加5倍霍革兰氏营养液时,“多样性—生产力”表现出线性正相关关系。在不同的水分条件下,生物多样性与生产力的关系均无显著的相关关系。线性混合模型的分析结果则显示,排除了群落个体密度的影响后,“多样性—生产力”之间的正相关关系进一步减弱。(2)RNE随着养分的增加先减少后增加,但不随水分的变化而改变。各多样性水平下的RNE值与相应的各相邻多样性水平间的“多样性—生产力”关系的斜率呈显著的正相关关系(P≤0.049),说明增加RNE(物种之间的正相互作用增多),会导致“多样性—生产力”之间的正相关关系逐渐加强。(3)环境中养分和水分的差异所导致的群落生产力的极差、标准差和变异系数,都随着物种多样性的提高而线性增加,部分线性正相关关系已达到显著水平(P<0.05),说明生物多样性的增加降低了群落稳定性。本研究表明,在没有杂草干扰的情况下,植物群落的“多样性-生产力”之间的正相关关系并不是普遍的关系形式,多样性对群落生产力的促进作用很有限。但是:’多样性-稳定性”之间负相关的结果,与国际生态学界的主流观点不一致,其形成机制有待深入探讨。

▎ 相关文献

▎ 相关专家

  • [1]  马克平;研究员 ;中科院植物研究所
  • [2]  李恒;研究员 ;中科院昆明植物研究所
  • [3]  宋亮;副研究员 ;中科院西双版纳热带植物园