森林—草原交错带动物群落结构与多样性研究

论文摘要

生态交错带（Ecotone）是相邻生态系统之间的过渡带,是生态结构和功能在时间尺度、空间尺度上变化较快的区域,是生物多样性出现区、全球变化敏感区、边缘效应表达区,而特定的生态交错带只能在特定的时间空间尺度才能监测到,因此,生态交错带的研究成为人们进行早期生态预警以及生态管理理论探讨和实践的核心问题。森林-草原交错带是陆地生态交错带的重要类型之一,目前有关我国森林草原交错带的研究主要集中在植物学的研究上,而有关我国森林草原交错带动物群落的研究尚缺乏资料系统报道。内蒙古高原东南缘森林-草原交错带位于河北省围场县至内蒙古自治区赤峰市克什克腾旗以及锡林郭勒盟多伦县的接壤处（116°32′-117°33′E,42°10′-43°18′N）,为内蒙古高原东南缘与大兴安岭和冀北山地的交汇地带,植被呈森林和草原镶嵌排列,系我国典型的大尺度森林-草原交错带。2004年4月至2007年10月,利用样带调查法,采取人工网捕法、高枝剪抽样法、全株调查法、Tullgren干漏斗法、Baermann湿漏斗法、样线法等方法对该地区节肢动物、土壤动物和脊椎动物的群落结构与多样性进行了研究,结果如下:内蒙古高原东南缘森林-草原交错带动物群落组成比较丰富。共有节肢动物2纲15目77科326种;土壤动物6门11纲27目（类）,陆生脊椎动物4纲23目54科126属195种。其中,优势类群和优势种类包括节肢动物的蜘蛛目、双翅目、同翅目、膜翅目;大型土壤动物的小蚓类、鞘翅目、柄眼目,中小型土壤动物的蜱螨目、弹尾目,湿生土壤动物的小杆目;脊椎动物的丽斑麻蜥,沼泽山雀、黄眉柳莺、三道眉草鸦、北红尾鸲、喜鹊、红尾伯劳,草兔、达乌尔黄鼠、花鼠等。动物群落结构与多样性随交错带水平环境梯度变化而呈现出明显的梯度变化。在各个动物类群中,交错带均具有最高的动物个体数、物种（类群）数和物种（类群）多样性,且高于或显著高于两侧的森林带和草原带,表明大尺度森林草原交错带具有显著的边缘效应;且脊椎动物（鸟类）物种替代速率随植被地带逐级发生显著变化,物种替代速率与环境梯度“陡度”有密切关系。不同植被类型之间动物群落差异显著,但不同动物类群表现出不同的变化规律;节肢动物在林间带具有最高的物种数、个体数、物种丰富度和物种多样性,同坡向多数针叶林比阔叶林具有较高的物种丰富度与多样性;多数阔叶林中小型土壤动物的个体数与类群数高于针叶林。针叶林鸟类的物种数和密度高于阔叶林。动物群落结构与多样性随交错带垂直环境梯度变化而呈现出明显的梯度变化。节肢动物群落在林冠层、灌木层、草间层和枯落物层4个垂直层次之间有极显著差异,草间层具有最高的物种数、个体数、多样性指数和均匀度指数。土壤动物在枯枝落叶层、0-5cm层、5-10cm层和10-15am层4个垂直层次之间存在垂直变化,土壤动物个体数量和类群数均以枯枝落叶层最多,具有明显的表聚性;其中,从枯枝落叶层到0-5cm层这一阶段变化最为显著,0-5cm层到10-15cm层变化不显著,但油松林类群数具有反层的现象。鸟类群落在不同植被地带表现出不同的垂直变化规律;在栖息高度（地面、0～5m、5～10m、10～15m和＞15m五个层次）维上,森林带和森林草甸区物种多样性最高的范围是5～10m,草甸草原区物种多样性最高的范围是0～5m;在栖位（树干、树枝和地面三个层次）维上,各植被地带物种多样性最高的栖位均为树枝层。不同动物类群的群落结构与多样性均随时间变化而表现出明显的季节变化。节肢动物群落在7月下旬-8月初具有最高的物种数、个体数和多样性指数;土壤动物群落在夏季具有最高的类群数,秋季具有最高的个体数量和多样性指数;鸟类群落在春季具有最高的鸟种组成,春夏季节鸟类群落的主体是候鸟（夏候鸟）,秋冬季节鸟类群落的主体是留鸟。动物群落结构与多样性与环境因子密切相关。节肢动物物种多样性、均匀度与森林斑块数和森林覆盖率呈显著相关性,个体数、物种数均与森林斑块数、森林斑块平均面积和森林覆盖率呈显著相关性;土壤动物群落的个体数量和类群数量与土壤PH值和湿度呈显著的正相关,物种多样性与PH值呈负相关而与湿度呈正相关;鸟类物种数、密度和物种多样性与森林斑块数呈显著正相关。节肢动物群落和脊椎动物（鸟类）群落与大尺度空间环境因子密切相关,森林斑块数、森林斑块平均面积或森林覆盖率是影响其群落结构与多样性的主要因素。土壤PH值和湿度是影响土壤动物群落的主要因素。人工针叶林恢复对退化森林生态系统鸟类群落物种多样性和鸟类取食集团具有重要影响。经过40a人工恢复形成的人工针叶林提供了当地58.97%的鸟种数。同自然恢复相比,人工针叶林恢复不仅提高了鸟类群落的物种数,还显著提高了鸟类的密度,特别是显著提高了沼泽山雀、黄眉柳莺的密度。在鸟类4个取食集团中,经过40a演替的人工针叶林可以显著提高食虫鸟的密度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 国内外研究现状
• 1.1 生态交错带动物群落研究进展
• 1.1.1 生态交错带及其基本属性
• 1.1.2 生态交错带动物群落研究进展
• 1.2 土壤动物群落研究进展
• 1.2.1 土壤动物群落的组成和多样性
• 1.2.2 土壤动物的群落结构
• 1.2.3 土壤动物群落与环境关系
• 1.3 节肢动物群落的研究进展
• 1.3.1 节肢动物群落组成与多样性
• 1.3.2 节肢动物的群落结构
• 1.4 鸟类群落研究进展
• 1.4.1 群落的组成结构
• 1.4.2 群落的集团结构、生态位和种间关系
• 1.4.3 群落与栖息地关系
• 1.4.4 群落的动态与演替
• 2 科学问题的提出
• 3 研究地区自然概况
• 4 交错带的划分
• 第一章 节肢动物群落结构与多样性
• 1 材料与方法
• 1.1 研究样地
• 1.2 调查方法
• 1.2.1 节肢动物群落调查
• 1.2.2 环境因子调查
• 1.3 分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 节肢动物群落的组成
• 2.2 节肢动物群落的水平空间结构
• 2.2.1 不同植被地带节肢动物群落组成与多样性
• 2.2.2 不同植被类型节肢动物群落组成与多样性
• 2.3 节肢动物群落的垂直空间结构
• 2.3.1 节肢动物群落的垂直空间结构变化
• 2.3.2 不同植被地带不同林分类型节肢动物群落的垂直变化
• 2.4 节肢动物群落的季节动态
• 2.4.1 节肢动物群落的季节变化
• 2.4.2 不同植被地带各林分类型节肢动物群落的季节动态
• 2.5 环境因子分析
• 3 小结
• 第二章 土壤动物群落结构与多样性
• 1 材料与方法
• 1.1 研究样地
• 1.2 调查方法
• 1.2.1 土壤动物采集
• 1.2.2 环境因子测定
• 1.3 分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 土壤动物群落的组成
• 2.2 土壤动物群落的水平空间结构
• 2.2.1 大型土壤动物
• 2.2.2 中小型土壤动物
• 2.2.3 湿生土壤动物
• 2.3 土壤动物群落的垂直空间结构
• 2.3.1 不同植被地带土壤动物群落垂直结构的变化规律
• 2.3.2 不同林型土壤动物垂直结构的变化规律
• 2.4 土壤动物群落的季节变化
• 2.4.1 大型土壤动物的季节变化
• 2.4.2 中小型土壤动物的季节变化
• 2.4.3 湿生土壤动物的季节变化
• 2.5 土壤动物群落与环境因子的关系
• 2.5.1 土壤动物与环境因子的关系
• 2.5.2 土壤动物群落参数与PH值和湿度的回归分析
• 3 小结
• 第三章 脊椎动物群落结构与多样性
• 1 材料与方法
• 1.1 研究样地
• 1.1.1 脊椎动物群落研究样地
• 1.1.2 鸟类群落研究样地
• 1.1.3 人工针叶林鸟类群落研究样地
• 1.2 调查方法
• 1.2.1 脊椎动物群落调查
• 1.2.2 鸟类群落调查
• 1.2.3 人工针叶林鸟类群落调查
• 1.3 分析方法
• 1.3.1 α多样性
• 1.3.2 β多样性
• 1.3.3 环境因子分析
• 2 结果与分析
• 2.1 脊椎动物群落的组成
• 2.2 鸟类群落结构与多样性
• 2.2.1 鸟类群落的水平空间格局
• 2.2.2 鸟类群落的垂直空间格局
• 2.2.3 鸟类群落组成的季节变化
• 2.3 鸟类群落与环境因子的关系
• 2.3.1 鸟类群落与大尺度环境因子的关系
• 2.3.2 鸟类群落与中小尺度环境因子的关系
• 2.4 人工针叶林恢复对退化森林生态系统鸟类群落的影响
• 2.4.1 不同恢复演替林型鸟类群落组成与多样性
• 2.4.2 不同恢复演替林型鸟类取食集团
• 3 小结
• 第四章 结论与讨论
• 1 结论
• 2 讨论
• 2.1 生态交错带的边缘效应
• 2.2 生态交错带高物种多样性的成因
• 2.3 生态交错带的物种替代速率（β多样性）
• 2.4 动物群落生态研究的尺度问题
• 2.5 土壤动物群落的组成与分布
• 2.6 人工针叶林恢复对退化森林生态系统鸟类物种多样性和取食集团的影响
• 参考文献
• 在读期间发表的论文著作
• 作者简历
• 致谢
• 附发表论文