《成都生物所在生物多样性调查模型研究中获进展》

  • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: changjiang
  • 发布时间:2019-05-30
  • 野外生态调查费时费力,一次甚至若干次的野外调查几乎不可能彻底把研究地区里面所有的角落进行无间隙覆盖。而且很多时候,能进行野外调查的样点常常需要考虑研究物种的生境偏好与周围环境条件的限制。

    样线调查法可能是比较经济的生物多样性调查手段,经常用在植物、两栖爬行动物、鸟类兽类等几乎所有高等生物类群的调查当中。但是样线设计如上所述需要考虑环境的限制性和物种的生境特异性,往往实际的调查取样过程呈现非随机性,这在生态调查中是希望能尽量避免的。如何评估样线调查的非随机性,并利用带时间先后顺序的样线调查结果来评估群落水平上的物种共存式样,目前还没有解决方案。

    中国科学院成都生物研究所陈有华研究员联合江建平研究员、台湾中兴大学沈宗荏教授、美国著名生态学家Richard Condit和Stephen P. Hubbell(群落生物多样性中性理论的奠基人), 首次提出利用一种马尔科夫转移矩阵模型来刻画带有时间先后次序的样线调查生态数据,该模型的参数可以用在走样线的过程中先后遇到同样一个物种的个体的概率(称之为同种个体相遇指数)进行很好地估计。同时,该同种个体相遇指数可以非常好地评估区域水平上群落水平多物种的共存分布式样。该指数计算简单,甚至可以直接手算,不需要用到计算机,其相关统计属性亦被较彻底地研究。利用该指数分析巴拿马热带森林大样地数据、西南山地和越南两栖动物调查数据,结果显示,热带森林中的物种共存并没有呈现想象中的高聚集程度(与团队在Ecology的先期工作相吻合)。而与之相反,两栖动物在空间上呈现高聚集的分布式样。

    该研究成果以Inferring multi-species distributional aggregation level from limited line transect-derived biodiversity data为题,在生态学与进化生物学方法论国际知名期刊、英国生态学学会期刊Methods in Ecology and Evolution (2年IF:6.363;5年IF:9.881)正式接受刊出。研究得到了院B类战略性先导科技专项(XDB31000000)、国家重点研发计划(2017YFC0505202)与院相关人才计划项目的联合支持,博士研究生黄文忠与石胜超参与了部分的研究工作。

相关报告
  • 《成都生物所在生物多样性野外调查方法取得进展》

    • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
    • 编译者:陈方
    • 发布时间:2020-11-16
    • 样线法由于具有相对简单、快速和便捷等优点,是野外生态学调查的最基础方法之一,但这也容易造成野外采样的非独立性和非随机性。一直以来,样线调查方法主要被应用于物种密度的估计上,其在群落水平生物多样性的估计一直没有被建立相应的生态统计方法。 中国科学院成都生物所研究人员首次提出利用一种马尔科夫转移矩阵模型来刻画带有时间先后次序的样线调查生态数据,并提出了利用在走样线的过程中先后遇到同样一个物种的个体的概率(称之为同种相遇指数)来评估群落水平多物种的聚集分布式样。该指数的特色是计算相当地简单,其可以写成单个物种的同种相遇指数的加和。基于该性质,研究人员证明了同种相遇指数于描述空间自相关的莫兰指数有着巧妙的数学联系,即同种相遇指数可以写成单个物种的莫兰指数的加权平均形式,其权重大小由物种相对多度所决定。这个发现揭示了物种分布聚集度与空间自相关的内在联系,某种意义上物种分布聚集度等价于空间自相关。两个指数的数学联系,也为进一步研发新的基于样线调查法的生物多样性估计方法提供了重要启示。相关研究成果于2020年8月27日发表于Ecography上。
  • 《成都生物所在探索影响大熊猫栖息地森林生态系统植物多样性因素间耦合作用研究中获进展》

    • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:changjiang
    • 发布时间:2019-12-19
    • 在自然条件下,环境因素,生物因素及空间因素三者是相互关联或共同变化的。植物群落物种多样性受外部因素 (空间地理、土地覆盖和环境因素) 和内部因素 (生物特征,如生活史、功能特征) 双重控制。目前,大部分研究普遍认为当地环境因素及气候变化是了解群落物种多样性变化的关键,他们认为环境过滤等确定性过程将比随机过程更为重要。然而,至今大家仍不清楚物种/群落功能性状、空间限制在多大程度上影响植物多样性,以及驱动生物多样性变化各因素的相对重要性,和其耦合关系,特别是地形复杂多变的山地生态系统。 四川大熊猫栖息地分布于川西高原东部的的岷山、邛崃山、大相岭、小相岭、凉山以及秦岭狭长地带,横跨川、陕、甘三省境内,整个栖息地面积超过2万平方公里,主要分布在卧龙、白水江、佛坪等46个自然保护区。该地区是全球所有温带区域(除热带雨林以外)中植物较丰富的区域,被保护国际(CI)选定为全球36个生物多样性热点地区之一,被世界自然基金会(WWF)确定为全球200个生态区之一。大熊猫栖息地既是地球历史与地质特征研究的典型区域,陆地生态系统和生物过程研究的重点区域,也是长江黄河上游生态屏障的重要组分,对维系我国生态安全起到举足轻重的作用。 为了提高我们对影响大熊猫栖息地植物多样性的环境、空间限制及植物功能性状的直接、间接作用,及影响作用间相对重要性的理解,中国科学院成都生物研究所生物多样性与生态系统服务领域地表过程与生态系统管理项目组罗鹏研究员、李婷、熊勤犁等基于2017年大熊猫栖息地植被、环境影响因素、空间因素及植物形态功能特征——生理因素 (functional traits)等多因素耦合分析,利用结构方程模型探讨:1)外在环境影响因素、空间因素、植物内在生理形态在多大程度上影响植物物种多样性的变化,及各单个影响因素的相对重要性;2)各因素之间的耦合关系 (直接和间接),以及这种直接/间接影响对植物群落物种多样性变化的贡献率。该研究为理解和预测各影响因素如何直接和间接驱动山地森林生态系统植物多样性变化做出贡献,同时为探索植物物种组成空间变异的潜在原因提供更多的视角。 研究结果显示,影响栖息地植物多样性的主要影响因素有年均温,年降水量,纬度、空间距离、海拔高度、叶干物质浓度,乔木冠幅盖度。其中,通过结构方程模型分析显示纬度、年均温与年降水量不仅对植物多样性有非常强的直接作用,还通过叶干物质浓度与乔木冠幅间接影响群落物种多样性,且其对植物多样性的直接作用比间接作用更强烈。说明单一物种模型可以预测这些群落中气候因素的影响,因而可以利用气候变化、乔木冠幅、植物多样性三者之间的耦合关系,通过乔木冠幅变化间接预测气候变化对植物多样性的影响。 该研究得到重要物种栖息地监测与保护示范(2016YFC0503305)等课题支持。近日以“Direct and indirect effects of environmental factors, spatial constraints, and functional traits on shaping the plant diversity of montane forests”为题发表于Ecology and Evolution上。