存在一般性的生物多样性垂直格局理论吗？

	存在一般性的生物多样性垂直格局理论吗？
其他题名	Is There a General Theory for Altitudinal Biodiversity Pattern?
	任海保
学位类型	博士
导师	马克平
	2004
学位授予单位	中国科学院植物研究所
学位专业	植物生态学
关键词	生物多样性垂直格局尺度地统计学物种丰富度均匀度
摘要	是否存在一般性的生物多样性垂直格局理论，是人们普遍关心的问题。为了解决这一疑问。本文设计了三个方面的问题作为研究的内容。一、标准化系统取样能够满足山地生物多样性研究的需要吗？二、山地植物群落中不同植物类群的物种丰富度沿海拔梯度有相同的格局变化吗？三、山地植物群落中，不同植物类群的群落水平多样性，包括物种丰富度、均匀度和群落多样性沿海拔梯度有怎样的变化？不同植物类群内，及不同植物类群间物种丰富度、物种均匀度和群落多样性之间的空间相互关系？为了解决上述问题，我们采用了模拟和试验两类数据（来自北京东灵山地区7条垂直样带），研究中着重考虑了数据的空间相关性或尺度依赖性，应用地统计学和多元地统计学的方法对数据进行分析，得出如下结论：一、标准化系统取样是不能满足山地物种多样性研究的需要的，它忽略了取样单元面积效应。理论上，文献所列的四种典型的生物多样性格局类型都可以随取样单元而相互转换；评价生物多样性垂直格局时，不存在唯一合适的取样单元尺度。通常在一定尺度范围内，多样性显现某一格局类型，超过了尺度阀值，格局类型会发生转换，但是存在一个最小取样单元尺度，小于这一尺度生物多样性的空间结构将不能正确显现；山地生物多样性分布具各向异性，垂直方向物种替代速率远大于水平方向，因此，不但取样面积，而且取样单元的形状也对多样性格局有重要影响。山地生物多样性格局研究中，以垂直方向作长边的长方形较为合适；本研究没有对物种多样性格局随取样单元发生转换的决定因素得出明确的结论，但多样性的空间分布可能是一主要因素。二、乔、灌、草和群落总的物种丰富度格局，大多数大尺度上呈现梯度格局，小尺度上呈斑块的聚集。物种丰富度垂直格局的尺度依赖性与坡向有密切关系，同一坡向的格局的特征表现出很强的一致性；乔、灌、草及总的植物物种丰富度垂直梯度格局与取样单元尺度的关系也表现出与坡向的密切关系，同一坡向合适的取样面积基本一致；总的来说，不同植物类群的物种丰富度垂直格局都表现出其独特的特点，不同坡向同一植物类群又表现出明显不同的特点。将我们的研究结果与其它山地物种丰富度的垂直格局研究进行比较，得出这样的推论：在山地植物多样性研究中，同一群落层次在相同的生物地理区（或气候带）内，物种丰富度具有一致的垂直格局类型，而在不同的生物地理区内具有不同的特点。分别研究不同群落层次物种丰富度在同一生物地理区不同地点，以及在不同生物地理区的垂直格局，有利于区别历史、进化因素和现时生态因素对生物多样性形成和维持的作用，形成一般的生物多样性理论。三、乔、灌、草三层的群落多样性Simpson指数和物种丰富的垂直格局类型基本一致，多样性和丰富度格局的相似性不但表现在格局的类型上，而且表现在对空间的尺度依赖上，如自相关范围、大尺度上梯度效应等都表现出了一致性；均匀度格局变化比较复杂，在乔木层、阴坡灌木层与物种丰富度有相似的格局特征，阳坡灌木层均匀度则基本不随海拔变化；草本层均匀度很高，表现出与物种丰富度、多样性相反的格局。我们认为物种丰富度、多样性、均匀度沿着环境梯度变化以及它们之间的关系还不能确定是否有一般性特征，它们可能不但与生物类群而且与垂直样带所处的环境有关。理论研究认为在大尺度上群落多样性的变化主要反映在物种丰富度水平上的变化，主要由均匀度引起的多样性的变化可能只存在小范围的环境梯度中，本文的研究为这一理论提供了佐证。理论模拟表明物种丰富度、均匀度和多样性之间是简单的强正相关性，丰富度和均匀度相互独立存在，我们证明了它们之间并非简单的正相关，丰富度和均匀度也非简单独立存在，它们的关系与尺度、坡向（环境条件）、植物类群密切相关，不同的生态过程或因素在不同尺度上的作用决定了它们的关系类型。乔、灌层间各多样性测度间总体呈正相关关系，并随尺度增加而降低；乔、草层间多样性测度间的关系与乔、灌层间明显不同，乔木层各多样性测度与草本层丰富度、多样性指数间显著负相关，与草本层均匀度间弱正相关，并随尺度增大渐弱；灌、草层间与乔、草层间情形相似，特别是阴坡。不同层次间多样性测度的相互关系还与坡向和尺度密切相关。通过本研究，虽然不能肯定回答是否存在一般性的生物多样性垂直格局理论，但是我们认为在同一生物地理区域内，对同一生物类群（具有相同或相似的生物、生态学特性，具有对外界环境相同或相似的适应方式），并匹配于适宜的尺度揭示生物多样性垂直格局，并比较不同生物地理区、不同生物类群的生物多样性垂直格局，可能会找出一般性的生物多样性垂直格局理论。
页数	136
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/14143
专题	植被与环境变化国家重点实验室
作者单位	中国科学院植物研究所
第一作者单位	中国科学院植物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	任海保. 存在一般性的生物多样性垂直格局理论吗？[D]. 中国科学院植物研究所,2004.

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200444.pdf（3440KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文