中国蚂蚁宏生态学研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:airleon29
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探索物种多样性的空间格局及其决定机制一直是生态学和生物地理学的研究热点。随着人类活动和的全球气候的变化,生物多样性正面临着严峻的挑战。为揭示生物多样性的维持机制和变化规律,国内外科学家提出了许多生物多样性格局理论和假说。然而对中国的物种多样性空间格局和维持机制仍然缺乏全面的认识。现代生态学家普遍相信,虽然地质历史和物种的系统发育特征会在某种程度上给出一定的解释,当前的气候环境仍然是决定物种多样性空间格局的主要因素。中国幅员辽阔,气候梯度明显,海拔幅度大,生态系统类型多样,几乎包含所有从沙漠到热带雨林的所有植被类型,因此孕育了丰富的动植物多样性。成为生物多样性最丰富的12个国家之一。20世纪50年代以来,多次组织大规模生物多样性本地调查,为中国宏生态学的研究奠定了重要的基础。蚂蚁是生态系统中有着重要的地位,具有生物量大、分布广、能够改良土壤、帮助植物授粉和防治害虫等特点,对生态系统有着重要的影响;同时,蚂蚁对环境变化具有良好的敏感性,因此成为研究宏生态学的理想类群。本文基于收集的资料整合而成的省级尺度蚂蚁分布数据库和滇西北-藏东南蚂蚁丰富度和体型分布数据库,并利用气候、海拔和经纬度等环境信息,分析中国蚂蚁多样性、体型与环境因子的关系,探讨蚂蚁丰富度分布格局、beta多样性以及体型分布格局形成的主导因子。为进一步研究蚂蚁从群落到区域的分布特征、分布规律,以及蚂蚁生物多样性保护对策提供一定参考。本论文主要回答以下几个问题:(1)区域尺度上或省级尺度上,蚂蚁丰富度和beta多样性与环境因子的关系;(2)在群落尺度上,沿海拔梯度,蚂蚁丰富度和体长与环境因子的关系。利用方差分解和多层次方差分解的方法确定不同环境因子及相对重要性。得出的结论如下:在省级尺度上,蚂蚁丰富度与纬度呈明显的负相关,而与经度没有显著的线性关系。物种分布的热点地区主要集中在我国的南方省份,而北方、西北干旱区和青藏高原的北部(青海)等省份物种丰富度较低。不管是在属的水平上,还是在种的水平上,温度对蚂蚁丰富度分布格局的影响最大。研究结果表明,季节性因子也是一个重要的预测因子,如在属的水平上能够解释全部方差的65.1%,在种的水平上能够解释全部方差的52.8%。省级尺度上,蚂蚁beta多样性主要受环境影响,即生态位限制大于扩散限制,且优势明显。这在一定程度上解释蚂蚁在全球绝大多数地区均存在的原因。与北美相比不同,可能是由于末次冰期对北美地区影响较大,物种与气候还未达到平衡,因此在北美地区动植物主要受空间距离的影响。而冰期对我国的影响较小,气候与物种分布相对平衡,因此,物种分布受生态位影响较大。气候因子中最冷月均温和实际蒸发量对蚂蚁beta的影响较大,前者作为限制性较强的因子之一,其变化对蚂蚁的生理机能是一种挑战;而后者机理解释为:蚂蚁个体较小,蒸发量较大可能导致其脱水,可能导致其死亡。在海拔梯度上,蚂蚁丰富度与海拔呈负相关。根据方差分解和多层次方差分解结果显示,热量对其分布格局影响较大,这一点与省级尺度上得出的结果相类似。其机理解释为在低海拔地区,其环境能量较高,因此净初级生产力也较高,从而提高该地区的生物量,为动物提供更多的食物资源,最终结果就是该地区的物种种群规模扩大。而在高海拔地区,由于食物资源的短缺和低温,使得其新陈代谢较慢,延长其世代时间,最终导致其物种进化的速率和物种多样性。在海拔梯度上,蚂蚁体型随海拔的升高而变大,符合Bergmann法则,也与前人的研究结果相类似。主要是由于在海拔较低处,温度较高,新陈代谢速度较快,生殖器官发育快,成熟早,生命周期短,因而体型偏小,这同时也有利于在海拔较低处,温度较高,新陈代谢速度较快,生殖器官发育快,成熟早,生命周期短,因而体型偏小。而在高海拔地区由于拥有更多的资源,或者说由于高海拔导致的低温,死亡率较高,因而为了存活需要更多的食物和环境资源。并且高海拔地区其他物种数量也随之减少,这也降低了天敌的数量,依据生活史中的权衡假说,捕食者的减少会使得被捕食者的体型增大。并且由于海拔较高,需要长时间冬眠,为了避免在冬眠过程中死亡,因此增大体型有利于提高存活率。
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