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森林的生物过程

标签: 群落 生态学 生物多样性

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  在生物多样性与生态系统功能方面,张全国等将多样性对生态系统功能作用机制的有关假说分为统计学与生物学两大类:前者从统计学角度来解释观察到的多样性-系统功能模式,包括抽样效应、统计均衡效应等;而后者是基于多样性的生物学效应给出的,包括生态位互补、种间正相互作用、保险效应等。这方面还需要深入研究的关键问题包括:生物多样性怎样影响生态系统抵御不利环境的能力,或者说生物多样性与生态系统维持或稳定的关系如何?景观的改变如何通过影响不同水平生物多样性的变化而影响生态系统功能?物种之间相互关系怎样影响生态过程,继而影响生态系统功能?生态系统的关键种及其作用如何?生态系统中是否存在物种冗余?不同类群的生物怎样影响生态系统功能等。

  植物多样性的测度与取样尺度密切相关,植物多样性随不同取样尺度的明显变化存在着复杂的作用机制。不是某一种过程决定各种不同尺度上物种丰富度变化,而可能是不同的过程决定着不同的空间尺度下的植物多样性,这需要深入地了解在小尺度上的物种共存机制和景观大尺度上依距离变化的物种组成的替代机制。

  森林生物多样性形成机制与古植物区系的形成与演变、地球变迁与古环境演化有密切关系;现代生境条件包括地形、地貌、坡向和海拔高度所引起的水、热、养分资源与环境梯度变化对森林群落多样性的景观结构与格局产生影响,从而形成异质性的森林群落空间格局与物种多样性变化;自然和人为干扰体系与森林植物生活史特性相互作用是热带森林多物种长期共存、森林生物多样性维持及森林动态稳定的重要机制。

  森林采伐一般对生物多样性产生影响。森林采伐后树种多样性随不同时空尺度的变化及其生态保护的意义目前国际上存在争议。人类活动引起的全球环境变化正在导致全球生物多样性以空前的速度和规模产生巨大的变化,而且生物多样性的变化被认为是全球变化的一个重要方面。在全球尺度上影响生物多样性的主要因素包括土地利用变化、大气二氧化碳浓度、氮沉降、酸雨、气候变化和生物交换(有意或无意地向生态系统引入外来动植物种)。对于陆地生态系统而言,土地利用变化可能对生物多样性产生最大的影响,其次是气候变化、氮沉降、生物交换和大气二氧化碳浓度增加。其中,热带森林区和南部的温带森林区生物多样性将产生较大的变化;而北方的温带森林区由于已经经历了较大的土地利用变化,所以其生物多样性产生的变化不大。

  群落中的物种如何共存是群落生态学研究的重要问题之一,目前已经有多种理论或假说,如种库理论(species pool theory)、更新生态位理论(regeneration niche theory)、资源比率/异质性假说(resource ratio/heterogeneity hypothesis)、竞争共存理论(competitive coexistence theory)、生态漂变理论(unified neutral theory)干扰假说(disturbance hypothesis)等,它们从进化、历史、资源共享、空间异质性以及生态尺度等方面来解释群落物种共存的机制。

  建立关于种群的数学模型是定量描述种群动态、种间关系等的重要手段。如单种群模型、多种群动力学模型以及变维矩阵模型、灰色系统模型、模糊数学模型、突变论模型等常被应用于种群的动态分析。在种间作用关系方面,涉及寄生-寄生者模型、捕食者-猎物模型、功能反应模型、多物种共存模型以及种间偏利模型、种间偏害模型等。

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