陆地生态系统植物功能群研究进展

陆地生态系统植物功能群研究进展

作者：柳静阮鹏飞

来源：《科技资讯》2011年第11期

摘要:本文介绍了陆地生态系统植物功能群研究进展,综述了植物功能群概念的由来、划分标准及其生态学意义,详细介绍了植物功能群在生态系统功能、生态系统稳定性、全球变化等方面的研究成果,以及当前植物功能群研究中存在的一些问题和今后的研究方向。

关键词:功能群生物多样性生态系统稳定性全球变化干扰

中图分类号:Q941 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)04(b)-0139-01

生态系统的组成成分因其生物生态学特性的不同,对环境资源的捕获和利用能力的不同而各自占有一定的空间生态位和功能生态位。植物对有限资源的利用,直接关系到生态系统的动态和初级生产力的高低[1],而生态系统的动态过程和功能的发挥与系统中起主要作用的植物功能群有着直接的联系。因此为了促进对生态系统中生物多样性与功能多样性关系的了解,还需要按照是否具有一定的功能特征对物种重新分类,按植物群落中物种功能属性的差异将植物划分为不同的功能群[2]。

1 功能群的定义

对植物功能群的研究开始于上世纪中期,20世纪60年代末就有生态学家提出物种功能的概念,80年代以后,有关生态系统功能群的概念层出不穷,如生态种组、生态对策、功能群、功能型等。从本质上说,这些概念是同义词,是指具有确定的植物功能特征的一系列植物的组合,是研究植被随环境变化的基本单位,也是研究生物多样性对生态系统功能作用的重要特征。

2 植物功能群与生态系统稳定性

植物多样性、功能群多样性和功能群组成对生态系统有着重要的作用,它是影响植物生产力、植物全N含量和光透射的主要因子,而功能群多样性和功能群组成对生态系统过程具有更大程度的决定性[3]。目前国内外在该领域的研究多是以草原(地)生态系统为研究对象[4],研究重点侧重于功能群的划分、功能群的动态变化及功能群对群落生产力的影响。相关研究表明[5],对于由一个或一些物种占优势的草地群落,生产力和N素动态在更大的程度上是由植物组成的差异决定的,功能群组成比功能群丰富度对生态系统过程具有更大的影响。功能相似而环境

敏感性不同的物种稳定了生态系统过程[6]。功能群对异质性生境在生态适应性上表现出多样化,在功能群内部产生组分种之间的补偿作用,植物功能群组成对群落稳定性的影响就是通过功能群内部的这种补偿作用来实现的。不同植物功能群在资源利用上同样具有互补效应,较高的功能群多样性能够更有效地增加植物对资源(水分和养分)的吸收,从而提高了群落的生产力[7]。

3 植物功能群与干扰

干扰可以被认为是能够导致植被结构改变的环境制约因子的突然变化,无论是自然的还是人为引起的环境条件的改变都可能影响到植物群落的动态,因为植物群落的变化也是依赖于群落的组分物种对改变了的非生物环境条件的反应以及改变了的种间相互作用反应的结果。

植物功能型在干扰研究中表现出了明显的价值,越来越多的学者开始利用植物功能群来研究干扰对植被的影响。研究表明具有类似生物学特性的植物组群的多样性在中度干扰强度时达到最大[8]。董全民等[9]研究了牦牛放牧率对小嵩草高寒草甸暖季草场植物群落组成和植物多样性的影响,研究发现不同的放牧率和家畜对牧草的选择性采食导致群落内功能群的再生能力以及补偿性生长和超补偿性生长能力不同,使它们在相互竞争中处于非平等状态。

4 植物功能群与全球变化

植物功能型为联系植物生理、群落和生态系统过程架起了一座桥梁,是进行全球气候变化研究的有力工具,是一个合理的、有价值的分类框架[10]。这是因为:(1)功能型的组成成分以相似的方式影响着许多生态系统过程(生产力、蒸腾作用、养分循环)。(2)利用功能型可以预测植物对环境变化的响应和影响。(3)功能型组成成分对气候变化有一个潜在的迁移能力。在全球变化的模型研究中,用植物功能型代替具体的植物种,可以准确获得对全球变化响应的生态系统的本质反应信息。

5 结语

目前对植物功能群的研究多从功能群的划分、组成、动态变化对生态系统的影响等方面考虑,大量创新性成果不断出现。但同时在研究中也存在一些问题,大多数研究是以简单生态系统或是人为组合群落为研究对象,而对复杂生态系统(温带针阔混交林、热带雨林)的关注较少。植物功能群对生态系统功能的贡献已得到大量的证实,但是功能群的概念及其划分标准的不确定使功能群作为一种植物分类方法仍缺乏理论上的支持,虽然国内外学者已经意识到这一点,但目前仍没有标准的方法来解决。今后的研究重点是建立标准的方法来定量功能群多样性、功能群界定和划分,特别是对功能群间的相互作用及其对群落功能和稳定性的维持机制尚需进一步深入。

参考文献

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[2] 孙国钧,张荣,周立.植物功能多样性与功能群研究进展[J].生态学报,2003,23(7):1430～1435.

[3] TilmanD.,J.Knops,&D.Wedin et al. The influence of functional diversity and composition on ecosystem processes[J].Science,1997:277:1300～1302.

[4] 白永飞,张丽霞,张炎,等.内蒙古锡林河流域草原群落植物功能群组成沿水热梯度变化的样带研究[J].植物生态学报,2002,26:308～316.

[5] Bai Y.F.,Han X.G.Wu J.G.et.al.Ecosystem stability and compensatory effects in the Inner Mongolia grassland[J].Nature,2004,431:181～184.

[6] Chapin F.S.Walker B.H.Hobbs R.J.& Hooper D.U.Biotic control over the functioning of ecosystems[J]. Science,1997,277:500～503.

[7] Schlapfer F.& B.Schmid.Ecosystem effects of biodiversity:a classification of hypotheses and exploration of empirical results[J]. Ecological Applications,1999,9:893～912.

[8] Kleyer M.Distrbution of plant functional types along gradients of disturbance intensity and resource supply in an agricultural landsacape[J].J.Veg.Sci,1999,10:697～708.

[9] 董全民等.牦牛放牧率对小嵩草高寒草甸暖季草场植物群落组成和植物多样性的影响[J].西北植物学报,2005,25(1):0094～0102.

[10] Diaz S & Cabido M.Plant functional types and ecosystem function in relation to global change[J].Journal of Vegetation Science,1997,8:463～474.