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山地植物群落生物多样性随海拔梯度的变化规律一直是生态学研究的热点[1]。海拔梯度作为生态学研究的天然实验室,综合了温度、水分和光照等多种环境因子,形成了显著的梯度效应[2]。沿海拔梯度的环境因子的剧烈变化导致物种分布呈现出一定的变化规律[3]。因此,海拔梯度成为生态学家们研究生物多样性格局的理想场所。国内外学者围绕物种多样性的海拔分布格局进行了广泛而深入的研究[4]。早期的研究发现,随着海拔的升高,物种多样性呈单调递减分布格局[5]。直到Rahbek (1995) 发表的综述,才让人们对物种多样性的海拔格局有了新认识,Rahbek在总结前人研究案例的基础上发现物种的丰富度在海拔梯度上呈先升高后降低的单峰分布格局,中海拔的物种丰富度最高,单峰格局的数量远远大于单调递减格局的数量[6]。目前有近一半的研究支持单峰格局,近25%的研究支持单调递减格局,并且在多种类群中得到了充分的验证[7]。由于低海拔受人为干扰比较严重,一些研究还发现物种多样性随着海拔的升高呈单调递增格局[6]。除了上述三种分布格局外,科学家们还发现,随着海拔的升高,物种多样性呈双峰、先下降后升高、无明显规律和基本保持不变等其他分布格局[8-10]。
研究发现不同生活型的植物种类沿海拔梯度的多样性分布格局存在差异[11]。例如,徐成冬对高黎贡山北段植物物种多样性的垂直分布格局研究表明木本植物物种丰富度随海拔升高呈递减趋势,草本植物随海拔升高呈先下降后上升趋势,海拔梯度上热量和光照的变化是影响木本植物和草本植物物种丰富度格局形成的主要原因[11];高辉等人的研究结果表明不同类别的环境因子是影响不同生活型植物物种丰富度的主要因素,乔木层随海拔变化呈单峰模式,灌木和草本呈双峰变化模式。乔木物种丰富度主要受干扰程度、坡向等的影响,灌木物种丰富度主要受海拔的影响,草本物种丰富度受海拔和湿度的影响[12]。
白马雪山自然保护区,隶属横断山脉东部云岭,是世界上高山植物区系最丰富的地区[13]、中国低纬度高海拔且生物资源保存完整的高山针叶林区[14],也是生物多样性保护的热点区域。本研究以白马雪山保护区响古箐片区海拔梯度上的森林植物群落为研究对象,开展森林群落植物多样性垂直格局研究,进一步探究白马雪山森林群落不同生活型植物在海拔梯度上的分布规律,为预测气候变化下物种多样性的变化规律提供数据支撑。
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在白马雪山响古箐2300~3500 m海拔跨度内的7块样地中共记录到145种植物,隶属于52科87个属(见表1)。其中乔木33种,隶属于15科26属,每个海拔样方内选择数量最多的物种作为优势物种,共获得乔木样方的3个优势物种:云南松 ( Pinus yunnanensis )、云南铁杉 ( Tsuga dumosa )和团花杜鹃 ( Rhododendron anthosphaerum) (见表1);灌木65种,隶属于27科37属,优势物种分别是地檀香( Gaultheria forrestii )、光叶栒子 ( Cotoneaster glabratus )和野扇花 ( Sarcococca ruscifolia ) (见表1);草本47种,隶属于27科40属,优势种为高山早熟禾 ( Poa alpina )、荩草 ( Arthraxon hispidus )和长穗兔儿风 ( Ainsliaea henryi ) (见表1)。
表 1 不同海拔内各生活型的优势物种
Table 1. Dominant species of different life froms at different elevations
海拔
Altitude /m生活型植物
Life form优势物种
Dominant species科
Familia属
Genus
2300乔木Tree 云南松 Pinus yunnanensis 松科 Pinaceae 松属 Pinus 灌木Shrub 地檀香 Gaultheria forrestii 唇形科 Lamiaceae 香薷属 Elsholtzia 草本Herb 高山早熟禾 Poa alpina 禾本科 Poaceae 早熟禾属 Poa 2500 乔木Tree 云南松 Pinus yunnanensis 松科 Pinaceae 松属 Pinus 灌木Shrub 地檀香 Gaultheria forrestii 唇形科 Lamiaceae 香薷属 Elsholtzia 草本Herb 高山早熟禾 Poa alpina 禾本科 Poaceae 早熟禾属 Poa 2700 乔木Tree 云南松 Pinus yunnanensis 松科 Pinaceae 松属 Pinus 灌木Shrub 光叶栒子 Cotoneaster glabratus 蔷薇科 Rosaceae 栒子属 Cotoneaster 草本Herb 荩草 Arthraxon hispidus 禾本科 Poaceae 荩草属 Arthraxon 2900 乔木Tree 云南铁杉 Tsuga dumosa 松科 Pinaceae 铁杉属 Tsuga 灌木Shrub 野扇花 Sarcococca ruscifolia 黄杨科 Buxaceae 野扇花属 Sarcococca 草本Herb 长穗兔儿风Ainsliaea henryi 菊科 Compositae 兔儿风属 Ainsliaea 3100 乔木Tree 云南铁杉 Tsuga dumosa 松科 Pinaceae 铁杉属 Tsuga 灌木Shrub 地檀香 Gaultheria forrestii 唇形科 Lamiaceae 香薷属 Elsholtzia 草本Herb 云南兔儿风 Ainsliaea yunnanensis 菊科 Compositae 兔儿风属 Ainsliaea 3300 乔木Tree 团花杜鹃 Rhododendron anthosphaerum 杜鹃花科 Ericaceae 杜鹃花属 Rhododendron 灌木Shrub 南烛 Vaccinium bracteatum 杜鹃花科 Ericaceae 越橘属 Vaccinium 草本Herb 砖子苗 Cyperus cyperoides 莎草科 Cyperaceae 莎草属 Cyperus 3500 乔木Tree 急尖长苞冷杉 Abies georgei var. smithii 松科 Pinaceae 冷杉属 Abies 灌木Shrub 染用卫矛 Euonymus tingens 卫矛科 Celastraceae 卫矛属 Euonymus 草本Herb 砖子苗 Cyperus cyperoides 莎草科 Cyperaceae 莎草属 Cyperus -
对不同海拔梯度乔木层、灌木层和草本层群落的丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数的分析,结果表明:随着海拔梯度的上升,乔木层物种丰富度指数和Shannon-Wiener指数呈先上升后下降再上升的“双峰”分布格局。草本层丰富度指数和Shannon-Wiener指数呈递减趋势。灌木层丰富度指数和Shannon-Wiener指数呈先下降后上升趋势。乔木层、灌木层和草本层的Simpson指数和Pielou指数随海拔的上升均呈先下降后上升的“V”字型分布格局(见图1)。
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β多样性能够反映样地间或者海拔梯度间植物群落差异,通过对乔木层、灌木层和草本层物种β多样性沿海拔分布模式进行分析,结果表明:乔木层、灌木层和草本层的β多样性Cody指数在海拔梯度上均呈先增加后减小的“单峰”模式,这说明随着海拔梯度的增加,相邻海拔间植物群落物种更替速率先升高后降低,群落内生境异质性先增大后减小(见图2)。
Altitude Distribution Pattern of Plant Species Diversity in the Baima Snow Mountain Nature Reserve, Yunnan Province
More Information-
摘要: 为探讨白马雪山保护区内不同生活型植物的物种组成和多样性沿海拔的分布规律,以白马雪山自然保护区沿海拔梯度设置的7块样地 (2300~3500 m) 内的植物为研究对象进行调查。结果表明:1) 在调查的7块样地中共记录到维管植物145种,隶属于52科,87属。2) 乔木层的丰富度指数和Shannon-Wiener指数随海拔升高呈先上升后下降再上升趋势,灌木层丰富度指数和Shannon-Wiener指数沿海拔升高整体呈先下降后上升趋势,而草本层以上两个指数呈下降趋势;乔木层、灌木层和草本层的Simpson指数和Pielou指数均随海拔升高呈先下降后上升趋势。3) 乔木层、灌木层和草本层Cody指数沿海拔升高均呈先上升后下降趋势。综上所述,不同生活型植物物种多样性沿海拔梯度表现出不同的多样性分布格局,对环境异质性和气候的敏感程度不同可能是影响植物物种多样性分布格局的重要因素。Abstract: In order to explore the altitude distribution of plant species composition and diversity in Baima Snow Mountain Nature Reserve, the plants in 7 plots along the elevation gradient (2300-3500m) were investigated. The results showed that: 1) There were 145 species of vascular plants belonging to 52 families and 87 genera in Baima Snow Mountain Nature Reserve were recorded in 7 plots investigated. 2) The richness index and Shannon-Wiener index of tree layer first increased, then decreased and then increased with the elevation, while the richness index and Shannon-Wiener index of shrub layer first decreased and then increased with the elevation. The two indexes of herb layer showed a downward trend. The Simpson index and Pielou index of tree layer, shrub layer and herb layer all decreased at first and then increased with the elevation. 3) The Cody index of tree layer, shrub layer and herb layer increased at first and then decreased with elevation. In conclusion, the composition of plant species in Baima Snow Mountain Nature Reserve was complex. The plants of different life forms showed different diversity distribution pattern along the altitude gradients, while the different sensitivities of different plant species to environmental heterogeneity and climate may be important factors affecting the diversity distribution pattern of plant species diversity.
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Key words:
- Plant community;
- Altitude gradient;
- Species composition;
- α diversity
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表 1 不同海拔内各生活型的优势物种
Tab. 1 Dominant species of different life froms at different elevations
海拔
Altitude /m生活型植物
Life form优势物种
Dominant species科
Familia属
Genus
2300乔木Tree 云南松 Pinus yunnanensis 松科 Pinaceae 松属 Pinus 灌木Shrub 地檀香 Gaultheria forrestii 唇形科 Lamiaceae 香薷属 Elsholtzia 草本Herb 高山早熟禾 Poa alpina 禾本科 Poaceae 早熟禾属 Poa 2500 乔木Tree 云南松 Pinus yunnanensis 松科 Pinaceae 松属 Pinus 灌木Shrub 地檀香 Gaultheria forrestii 唇形科 Lamiaceae 香薷属 Elsholtzia 草本Herb 高山早熟禾 Poa alpina 禾本科 Poaceae 早熟禾属 Poa 2700 乔木Tree 云南松 Pinus yunnanensis 松科 Pinaceae 松属 Pinus 灌木Shrub 光叶栒子 Cotoneaster glabratus 蔷薇科 Rosaceae 栒子属 Cotoneaster 草本Herb 荩草 Arthraxon hispidus 禾本科 Poaceae 荩草属 Arthraxon 2900 乔木Tree 云南铁杉 Tsuga dumosa 松科 Pinaceae 铁杉属 Tsuga 灌木Shrub 野扇花 Sarcococca ruscifolia 黄杨科 Buxaceae 野扇花属 Sarcococca 草本Herb 长穗兔儿风Ainsliaea henryi 菊科 Compositae 兔儿风属 Ainsliaea 3100 乔木Tree 云南铁杉 Tsuga dumosa 松科 Pinaceae 铁杉属 Tsuga 灌木Shrub 地檀香 Gaultheria forrestii 唇形科 Lamiaceae 香薷属 Elsholtzia 草本Herb 云南兔儿风 Ainsliaea yunnanensis 菊科 Compositae 兔儿风属 Ainsliaea 3300 乔木Tree 团花杜鹃 Rhododendron anthosphaerum 杜鹃花科 Ericaceae 杜鹃花属 Rhododendron 灌木Shrub 南烛 Vaccinium bracteatum 杜鹃花科 Ericaceae 越橘属 Vaccinium 草本Herb 砖子苗 Cyperus cyperoides 莎草科 Cyperaceae 莎草属 Cyperus 3500 乔木Tree 急尖长苞冷杉 Abies georgei var. smithii 松科 Pinaceae 冷杉属 Abies 灌木Shrub 染用卫矛 Euonymus tingens 卫矛科 Celastraceae 卫矛属 Euonymus 草本Herb 砖子苗 Cyperus cyperoides 莎草科 Cyperaceae 莎草属 Cyperus -
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