西北干旱区水生植物多样性空间格局及形成机制

作     者：周玉龙 

作者单位：湖北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李中强

授予年度：2017年

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

主      题：西北干旱区 水生植物 α-多样性 β-多样性 空间格局 

摘      要：物种多样性地理格局及其形成机制研究是生物地理学研究的核心问题之一,其研究对生物多样性保育和可持续利用具有重要意义。但水生植物多样性格局及形成机制的研究极为缺乏。本研究以西北干旱区水生植物为研究对象,研究采用野外生态学研究方法,于2015年7-9月和2016年7-9月两次对西北干旱区516个样点的水生植物群落种类组成、分布、生物量等展开野外调查。研究了该区域水生植物丰富度水平、垂直分布格局变化规律;西北干旱区水生植物丰富度空间格局形成机制并验证多样性格局的主要假说;水生植物β-多样性的空间分异;水生植物β-多样性空间格局影响因素。主要研究结果如下:1)两次调查共收集了西北干旱区水生植物134种,隶属于32科52属。其中,浮叶植物有3科4属5种,漂浮植物有4科5属5种,有8科9属39种属于沉水植物,和17科35属85种属于挺水植物。我们采集到的水生植物分别占西北干旱区记录的水生植物科、属、种总数的59.82%、81.25%和94.11%。2)西北干旱区水生植物水平和垂直分布格局具有一定规律性,在研究区内水平和垂直格局上均呈现―∩‖单峰格局,即在西北干旱区中部、中海拔地区(1000-1500m)具有最高的α-多样性,有一个明显的峰值。3)为了验证西北干旱区水生植物地理格局的几个重要假说,即几何限制假说,水分-能量动态假说和种-面积关系,采用多元回归和方差分解方法,研究了面积、气候和几何限制对水生植物丰富度空间格局的独立影响和协同作用,及其对各生活型群落影响的差异。几何限制、水分-能量动态假说和种-面积关系共同解释了97.7%,独立解释分别为27.3%,5.4%和2.7%,协同解释其物种丰富度格局的89.3%,63.1%和44.6%。几何限制(中域效应)假说对西北干旱区水生植物空间格局解释率最强,面积效应和水分-能量假说是对西北干旱区水生植物空间格局解释的重要补充机制,水分-能量动态假说对不同生活型物种解释力存在较大的差异。4)研究结果表明西北干旱区水生植物β-多样性在纬向上由南向北物种相似性增加,物种替代速率呈现先升后降格局,在纬度37.50°N范围内物种的相似性和替代速率相对稳定,而其他纬度范围内物种的相似性随样点之间的距离增大而变小,替代速率反之;经向上自东向西物种相似性增加,物种替代速率明显下降,在经度817°E范围内物种的相似性和替代速率相对其他范围最稳定。5)利用方差分解的方法分析气候变量、海拔变量、水质变量和空间变量对β-多样性分异的贡献率,解释了西北干旱区水生植物β-多样性变化机制。气候变量中的降水和温度等对β-多样性格局起着决定性作用,水质变量和空间变量对该格局解释比率相对较低,但各变量共同解释力较高。除了气候变量、海拔变量、水质变量和空间变量外,其他的环境因子可能对该区域水生植物β-多样性格局具有一定的影响。