近日，生態(tài)與自然保護(hù)學(xué)院全球變化生態(tài)學(xué)科團(tuán)隊(duì)在中科院一區(qū)TOP期刊《Functional Ecology》發(fā)表研究論文，揭示了草地植物空間聚集規(guī)則及其對(duì)生產(chǎn)力的影響。論文第一作者為2019級(jí)博士研究生程昌錦，指導(dǎo)教師為何念鵬研究員和孫建新教授。
植物群落結(jié)構(gòu)與生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系一直是生態(tài)學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)之一。過(guò)去幾十年中，有大量學(xué)者開(kāi)展了關(guān)于生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系（BEF）的研究。然而，近些年來(lái)不少學(xué)者對(duì)BEF能否為我們應(yīng)對(duì)全球變化提供有價(jià)值的信息提出了質(zhì)疑。質(zhì)疑的一個(gè)重要基礎(chǔ)是，BEF的觀測(cè)和控制實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并不一致。盡管許多研究人員認(rèn)為，在物種相互作用十分強(qiáng)烈的局域群落，多樣性參數(shù)與群落動(dòng)態(tài)的薄弱聯(lián)系是BEF結(jié)果不統(tǒng)一的重要原因，但目前人們還并未找到合適的解決方案。面對(duì)這一科學(xué)難題，我們提出，可從植株個(gè)體鄰域空間結(jié)構(gòu)的視角重新審視群落結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)力的關(guān)系。理論上，對(duì)于固著的植物而言，植物之間的相互作用主要發(fā)生在其鄰域空間尺度。因此，植株個(gè)體鄰居的身份（同種或異種）將與群落動(dòng)態(tài)及生產(chǎn)力密切相關(guān)（圖1C）。
圖1（A.B.C.D.E） 草地群落鄰域空間結(jié)構(gòu)（ Ms com ）及其與生產(chǎn)力空間變異關(guān)聯(lián)的理論框架、量化方法和科學(xué)假說(shuō)
研究將每株檢尺定位的方式應(yīng)用于草地生態(tài)系統(tǒng)的野外樣帶調(diào)查，并采用多樣帶比較的方法探討了黃土高原（LP）、蒙古高原（MP）和青藏高原（TP）草地群落的空間構(gòu)建機(jī)制及其對(duì)地上凈初級(jí)生產(chǎn)力（ANPP）的影響（圖2）。在具體研究過(guò)程中，采用了物種隔離指數(shù)（ Ms com ）來(lái)量化群落尺度的種內(nèi)/種間聚集狀態(tài)，其值越大表明植株個(gè)體的鄰居為不同物種的可能性越大（圖1A）。基于ArcGIS的鄰域分析工具確定每個(gè)植株個(gè)體鄰近植株的身份（圖1B）。
圖2（a.b.c） 蒙古高原（MP）、黃土高原（LP）和青藏高原（TP）上的樣帶分布
研究結(jié)論驗(yàn)證了如下兩個(gè)科學(xué)假設(shè)：（1）在海拔相對(duì)較低的溫帶草原（黃土和蒙古高原），更多的無(wú)性繁殖投入（RA）是種內(nèi)聚集的主導(dǎo)因素（內(nèi)源過(guò)程主導(dǎo)）；而在擁有極端環(huán)境條件的青藏高原，高強(qiáng)度的環(huán)境過(guò)濾效應(yīng)導(dǎo)致的物種多樣性差異主導(dǎo)了鄰域空間結(jié)構(gòu)的變異（外源過(guò)程主導(dǎo)）（圖3）；（2）與物種和系統(tǒng)發(fā)育多樣性相比，鄰域空間結(jié)構(gòu)（Mscom）對(duì)ANPP空間變異的影響更大（圖4）。
圖3（a.b.c.d） 生物（物種豐富度、繁殖分配）和環(huán)境因子（年降水、土壤綜合指標(biāo)）對(duì)物種空間隔離指數(shù)（Mscom）的獨(dú)立和交互效應(yīng)。RA：繁殖分配；SoilPCA1：土壤綜合指標(biāo)。
圖4（a.b.c.d） 物種空間隔離指數(shù)（Mscom）和多樣性（物種和系統(tǒng)發(fā)育多樣性）對(duì)ANPP的相對(duì)影響
該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金（32201260，31988102，42141004），第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究（STEP，2019QZKK060602）和國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查計(jì)劃（2019FY101300）的支持。
原文信息：Cheng CJ, He NP*, Li MX, Xu L, Sun JX*. 2023. Spatial assembly of grassland communities and interrelationships with productivity. Functional Ecology, 37: https://doi.org/10.1111/1365-2435.14306.
原文鏈接: https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/1365-2435.14306.
