植物群落物种共存机制

B A
资源X
物种的零增长线(ZNGI)，受资源 X和Y的限制，并将X-Y组合分成 物种能存活和增殖，不能存活和 增殖的两个区域
两物种共存的条件：资源供应点落
入①区物种A、B不能生存；② ③ 物种A能，B不能生存；④A、B共 存；⑤⑥物种B 能， A不能生存；
Huston和DeAngelis（1994）模型
不足:
• 确定适应某种生境的物种数量需要调 查大量的数据;
• 难以用实验验证。
2 生态位分化与物种共存
2.1 竞争与生态位分化
传统生态位理论
d
d
每一个物种具有独特的 利用和竞争有限资源的
Species Species Species Species Species
1
2
3
…
S
w
w
能力，生态位分化是物
种共存的前提条件。
x
x2
1
x
竞争系数


exp

d
2

2w
生态位理论可以有效的解释物种相对较少的群落，但是 不能解释物种比较丰富的群落，例如热带雨林和珊瑚礁 鱼类群落，在这些群落中共存的物种数远远超过了生态 位轴的数量。 Mahdi et al. (1989) 钙质草地 Yodzis (1986) 林窗竞争模型 森林
dR a(S R) dN mN
dt
dt Y
N：种群密度；R：有限资源的浓度；r：种 群的最大生长率；k：半饱和常数；m：死 亡率；Y：每个体的资源要求；S：供应系 统的资源量；t：时间；a：资源供给率
资源比率/异质性假说图示
资
存活增殖 资源供应点
源
Y
不能存活增殖
不同的物种种子生产、传播和萌发所 需要的条件不同，营养体竞争不利的物种 可通过有利的繁殖条件得到补偿，这样竞 争优势在不同的生活史阶段发生变化，从 而促进物种共存。
Lusk& Smith (1998) 新西兰热带雨林 生活型 或物候习性的差异 Lavorel & Chesson (1995) 传播和萌发特性，扩 散与竞争能力之间的平衡等
2.2 资源比率/异质性假说（Tilman, 1982 ）
在异质性环境中两种或多种限制性资源 的比率较其绝对数量更为重要，与限制性资 源本身相比，其比率的变化很大，为生态位 分化提供了更多的空间。不同的物种在不同 资源供应比率条件下拥有竞争优势，多个物 种可以在同一区域内实现稳定共存。
dN rR m Ndt (R k)
1 种库理论
进化和历史过程
2 生态位分化与物种共存 3 竞争与物种共存 4 动因调节的物种共存
生态过程
5 生态漂变学说
中性理论
1 种库理论（Species pool theory）
⑴ 种库：广义上是指在特定的植物群落 中能够潜在共存的一组物种，即“原” 群落（Null community）（Zobel,
一个局域中，群落可拥有的物种的多 少取决于物种的形成过程，这与特定生境 类型的共性和特定区域的地质年龄有关， 一种生境类型占据的面积越大，地质年代 越古老，过去形成物种的可能性越大，适 应这种生境类型的植物物种就越多 （Taylor et al., 1990 ）。
Zobel (1992) 生物地理尺度上的历史过程
1992） 。
一个地区的植物种库大小由大时空 尺度上的进化和历史过程，如物种形 成、物种绝灭、物种迁移（迁入和迁 出）、地球气候变化等决定。
Partel 等（1996） • 区域种库（Regional pool） • 局域种库（Local pool） • 实际种库（Actual pool）
（2）种库假说（Species pool hypothesis）
年（月） Science 1996（1-12） 16 1997（1-12） 73 1998（1-12） 89 1999（1-12） 73 2000（1-12） 109 2001（1-12） 98 2002（1-12） 117 2003（1-12） 109
Nature PNAS ESAJ
0
2
0
23
7 53
高级森林生态学
植物群落物种共存 机制的研究进展
林学院 侯继华 hou_jihua@yahoo.com.cn
2007，9
主要内容
一 物种共存的基本理论 二 具体的研究工作
群落生态学的核心问题
1、物种丰富度：为什么群落内这么多的 物种？
2、物种均匀度：物种多度分布模式
几个重要刊物近年来发表的 生物多样性方面的文章统计
• 在一个足够小的空间尺度内，多物种共存 是生物多样性的一个基本特征。
• “这些物种如何得以共存？”是研究群落 物种多样性维持机制的最基本的问题。
• 物种多样性格局则是对物种共存格局特征 的一个基础的量度。
• 物种共存机制是认识物种多样性－生态系 统功能关系的关键所在
物种多样性－生态系统功能关系所处的 “ 生态关系网”背景（张全国等，2004）
假设 :
⑴ 在土壤介质中营养物质的提供具有空间梯度；
⑵ 植物营养吸收在根系统周围形成一个局部的 营养损耗带（A zone of local depletion）；
⑶ 营养物质的扩散具有时滞。
在这种情况下，植物个体周围具有不的 资源环境条件，多个潜在的竞争物种在该局 域内稳定共存是可能的。
2.3 更新生态位理论（Grubb，1977）
一 物种共存的基本理论
进化过程
历史过程
物种 共存
是什么尺度 的过程呢？
生态过程
Zobel（1992）
Mueller - Dombois 和Ellenberg（1974） 影响植物群落物种组成的主要因素 ⑴ 一个地区的植物区系； ⑵ 某一物种到达该地区的能力； ⑶ 植物的生态特性。
物种共存的基本理论
生物多样性是生物及其与环境形 成的生态复合体及与此相关的各种生 态过程的总和。包括植物、动物、微 生物和它们所拥有的基因，所形成的 群落和所产生各类生态现象。
2 物种共存（Species Coexistence）
从最简单的意义上讲，物种共存 的实质是某一时刻在某一地区出现的 物种的多度。
3 物种共存与生物多样性
74 15 56
119 27 58
106 24 83
Biblioteka Baidu
87
32 70
92 44 92
78
49 147
16 14
文 12 章 10 数8 量6
4 2 0
1980-1989 1990-1999 2000-2005
Nature 近年来发表的物种共存方面的文章统计
基本概念
1 生物多样性(Biodiversity)