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论文|生境异质性决定了破碎化景观中小生境岛的物种丰富度_Journal of Biogeography(含PDF原文)

日期: 来源:学研录收集编辑:

© Author(s) 2023  Journal of Biogeography 




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*内容以原文为准   

Article

-Habitat heterogeneity determines species richness on small habitat islands in a fragmented landscape

-生境异质性决定了破碎景观中小生境岛上物种丰富度


Yongzhi Yan, Scott Jarvie, Qing Zhang* (内蒙古大学) et al.


Date: 2023. 3. 13

https://doi.org/10.1111/jbi.14594


导读



【种-面积关系】描述了一种生物多样性变化的普遍规律,即物种丰富度随着采样面积的增加而增加。然而,种—面积关系中存在一个异常模式,当面积低于一定阈值时物种丰富度的变化与面积无关或关系减弱,被称为小岛效应
目前,小岛效应已成为岛屿生物地理学理论的一个重要组成部分,可为理解生物多样性格局变化提供重要的见解。然而,小岛效应通常在真实的岛屿中(海洋岛屿、路桥岛屿)被探讨,对于破碎化景观中残存生境岛屿(岛屿状生境斑块)的小岛效应认识非常有限。比如小岛效应在生境岛屿中是否存在以及受到何种因素的调控?如果小岛效应存在,何种因素驱动了小面积生境岛屿的生物多样性格局?这些科学问题仍然缺乏清晰的认识。
为此,内蒙古大学生态与环境学院张庆、闫勇智等以中国北方农牧交错带破碎化景观中残存草地斑块为研究对象,对其植物丰富度—面积关系的小岛效应以及影响因素进行探讨。
相关研究结果以“Habitat heterogeneity determines species richness on small habitat islands in a fragmented landscape”为题发表于Journal of Biogeography 杂志。

主要内容



中国北方农牧交错带位于半干旱地区和干旱地区的过渡地带,历史上经历了农业用地的急剧扩张,使得许多连续的草地转变为被农田包围的残存草地斑块(图1)。长期的生境丧失和破碎化造成了该地区草地植物多样性的降低和同质化,探讨残存草地斑块生物多样性格局和影响因素对于该地区生物多样性保护具有重要意义。
该论文选取中国北方农牧交错带典型区域—内蒙古自治区塔布河流域78个残存草地斑块作为生境岛(图2),采用分段回归、路径分析以及零模型等数据分析方法,分析了生境岛植物丰富度—面积关系是否存在小岛效应;进一步基于三种小岛效应的解释机制,即岛屿生物地理学理论、生境异质性假说、补贴岛屿生物地理学假说,采用多模型平均的方法分析了小面积生境岛植物丰富度格局的关键影响因素;最后,论文还探讨了该地区栖息地专才植物(草地特有植物)和通才植物(杂草)与小岛效应相关的格局及影响因素。


 

图2 | 
研究区内78个生境岛空间分布(面积为0.32-1
45.59公
顷)

研究方法



作者综合了83个在升高CO2条件下进行的实验的总植物生物量数据。数据被分为地上生物量和地下生物量,进行了混合效应的荟萃分析。

植物生物量响应的潜在驱动因素包括大气CO2浓度的增加,平均年降水量,平均年温度,实验开始时植被的年龄,植被类型,CO2富集技术,研究时间长度,优势菌根类型和N状态。


主要结果



中国北方农牧交错带,内蒙古自治区塔布河流域,残存草地斑块植物丰富度—面积关系存在显著的小岛效应,阈值为5.1公顷。当生境岛面积低于5.1 公顷的阈值时,植物丰富度与面积关系的斜率为0(图3)。


图3 | 生境岛植物丰富度—面积关系及小岛效应。蓝色趋势线代表最优种—面积关系拟合模型。该模型是依据AIC和BIC信息准则,通过比较分段回归模型和一般线性模型的拟合优度确定的。黑色虚线代表小岛效应阈值,灰色虚线代表该阈值95%的置信区间。


根据小岛效应阈值,面积大于5.1 公顷的草地斑块被定义为大生境岛,面积低于5.1 公顷的草地斑块被定义为小生境岛。
小生境岛和大生境岛之间物种组成存在显著差异。相比大生境岛,小生境岛承载了更多的杂草和更少的草地特有植物(图4)。

图4 | 小生境岛和大生境岛间物种组成差异。(a)草地特有植物所占比例,(b)杂草所占比例。**显著性水平为0.01.


多模型平均分析结果发现小生境岛的植物丰富度主要受到生境异质性的正向影响和生态系统不稳定性的负向影响,草地特有植物丰富度主要受到生境异质性的正向影响和隔离度的负向影响,杂草丰富度主要受到生境异质性和生态系统不稳定性的负向影响(图5)。

图5 | 小生境岛植物丰富度(a全部植物丰富度,b草地特有植物丰富度,c杂草丰富度)格局的影响因素。图中不同颜色代表四类影响因素,分别为生态系统不稳定性、隔离度、生境异质性、周边生产力。Distance: 到该地区最大生境岛的空间距离。Slope: 生境岛内的坡度。SD of elevation: 生境岛内海拔的标准差。Surrounding NPP: 生境岛周围300米缓冲区内的净初级生产量。NDVI variability: 2013-2019年生境岛内归一化植被指数的变异系数。*显著性水平为0.05,**显著性水平为0.01。


结论与意义



本研究提供了中国北方农牧交错带破碎化景观中生境岛植物丰富度—面积关系存在小岛效应的证据,未来在生物多样性保护中应予以关注。

本研究发现生境异质性是影响生境岛植物丰富度格局的关键因素,尤其对于小面积生境岛,专才植物和通才植物具有不同的小岛效应格局。因此,本研究强调考虑不同物种的生态特性有助于更好的理解破碎化景观中生境岛的小岛效应。



Reference(s)


Yan, Y., Jarvie, S., Zhang, Q., Han, P., Liu, Q., Zhang, S., & Liu, P. (2023). Habitat heterogeneity determines species richness on small habitat islands in a fragmented landscape. Journal of Biogeography,50,976-986.  https://doi.org/10.1111/jbi.14594

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输入百度链接:
https://pan.baidu.com/s/1hRbS-5_rGlkyVTqyECx-Fg?pwd=6e7h,提取码:6e7h。
内容来源:Wiley生态环境



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