生态学中关键种与物种重要性的概念(英文)

在本文中,对关键种的概念进行了讨论,并介绍了关键种的典型特征及其在群落和生态系统中的判别。在对关键种的研究基础上,首次提出了物种重要性(SI)概念。物种重要性可以简单地理解为生态系统中物种的重要值,它由三个指数构成,即物种结构重要值(SIV)、功能重要值(FIV)和动态重要值(DIV)。本文同时评价了三大硬阔森林生态系统中乔木树种的物种重要性。     

山东半岛南部海域渔业资源结构及关键种的年际变化

关键种及其与群落中其他物种的联系,对维持整个生态系统的稳定性发挥了重要作用。基于2016-2018年山东半岛南部海域渔业资源调查与渔业种类食性文献数据,构建了山东半岛南部海域食物网拓扑结构并计算了拓扑重要性指数,筛选了群落关键种并分析了其年际变化。2016-2018年山东半岛南部海域食物网包含物种20~22个,摄食关系数量59~65个,年际差异不明显;食物网拓扑结构密度范围为0.3048~0.3684,种间关联度为0.1451~0.1634;群落关键种均为鳀(Engraulis japonicus)和黄鮟鱇(Lophius litulon)。鳀作为关键被捕食者,黄鮟鱇作为关键捕食者,两者对群落结构的能量流动和信息传递起关键作用;鳀和黄鮟鱇在2016-2018年均为优势种,但鳀优势度逐年下降,细纹狮子鱼(Liparis tanakae)从2017年开始也成为优势种。     

莱州湾春季鱼类群落关键种的长期变化

关键种对生态系统结构和功能发挥了重要作用,其变化可以引起群落结构振荡和演替,导致生态系统功能紊乱乃至崩溃,因此,了解生态关键种的长期变化有助于解析整个生态系统演替过程。本研究基于莱州湾1959年、1982年、1993年、2003年和2015年春季(5月)底拖网渔业资源调查数据,构建了莱州湾春季鱼类群落食物网拓扑结构,分析了其关键种的长期变化。1959~2015年莱州湾鱼类食物网包含物种21~46个,摄食关系范围70~296个,食物网拓扑结构密度范围为0.155~0.300,种间关联度0.140~0.182,符合自然条件下群落种间摄食关系。1959~2015年莱州湾鱼类群落关键种如下:1959年为六丝矛尾虾虎鱼(Amblychaeturichthys hexanema)、花鲈(Lateolabrax japonicus)、蓝点马鲛(Scomberomorus niphonius)和黄(Lophius litulon),1982年为鳀(Engraulis japonicus)、黄和小黄鱼(Larimichthys polyactis),1993年为带鱼(Trichiurus lepturus)、鳀和蓝点马鲛,2003年为细纹狮子鱼(Liparis tanakae)、鳀和黄,2015年为细纹狮子鱼、大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)和六丝矛尾虾虎鱼;关键种由经济价值较高的花鲈、小黄鱼和蓝点马鲛等演变为细纹狮子鱼、鳀和六丝矛尾虾虎鱼等经济价值较低的种类;同时,关键种的栖息环境也由中上层与底层生境(蓝点马鲛、花鲈、鳀等)演变为底层单一生境(细纹狮子鱼、大泷六线鱼和六丝矛尾虾虎鱼);关键种的这种更替导致食物网拓扑结构向简单化发展,在某种程度上也增加了鱼类群落结构脆弱性。     

渤海鱼类群落结构关键种

基于2012—2016年每年8月渤海鱼类资源量底拖网调查数据,对鱼类群落进行了CLUSTER聚类分析和MDS标序,根据组间差异种和组内相似种年际贡献率,筛选鱼类群落结构关键种,结果显示:(1)在29.93%~35.69%的相似性水平上,2012—2016年各年度渤海鱼类群落分组情况良好,相应MDS系数都小于0.2。(2)2012—2016年渤海鱼类组间种类组成差异都极显著(P=0.001),贡献组间80%累积差异性,且出现率超过50%的鱼类,4个年度共有的种有鳀(Engraulis japonicus)、3个年度共有的种有黄鲫(Setipinna taty);组间差异性贡献率大于10%,且出现率超过50%的鱼类,3个年度共有种仅有鳀,2个年度共有种仅有黄鲫。(3)贡献2012–2016年渤海鱼类群落组内相似性80%累积贡献率,且出现率超过50%的鱼类,2个年度共有的种有鳀、矛尾虾虎鱼(Chaeturichthys stigmatias)和矛尾复虾虎鱼(Synechogobius hasta);组内相似性贡献率大于10%,且出现率超过50%的鱼类,3个年度共有种有鳀,2个年度共有种有矛尾虾虎鱼和矛尾复虾虎鱼。(4)依据2012—2016年渤海鱼类群落结构相似性与差异性中各鱼种累积贡献率和单贡献率的大小和出现频率,推断鳀是渤海鱼类群落结构的首要关键种,其次为黄鲫,然后是矛尾虾虎鱼和矛尾复虾虎鱼。这4种鱼的站位平均资源量对中上层鱼类及底层鱼类站位平均资源量的比例及相关性和回归性,以及年度的优势度指数也证实上述关键种观点。综上所述,渤海鱼类群落结构首要关键种为鳀,其次为黄鲫,渤海鱼类关键种的研究可为渤海捕捞产业的调整和渔业资源的养护提供科学依据。     

莱州湾鱼类群落的关键种

关键种对群落结构稳定性起着决定作用,它的筛选对于整个生态系统的研究都具有重要的理论和实际意义。本研究基于2011年5月对莱州湾渔业底拖网数据,以摄食关系为基础构建了莱州湾鱼类群落种间相互作用关系网,运用网络分析法计算了该关系网的13种重要性指数及Key Player Problem参数(F、DF和DR)。根据13种指数的排序结果、聚类信息和3个Key Player Problem参数,对莱州湾鱼类群落的关键种进行了筛选。结果显示,13种重要性指数可划分为4个信息组:a(D、CC、IC、TI~1和TI~7)即基本信息组、b(D_(in)、H_(in)和K_t)即信息输入组、c(D_(out)、H_(out)和K_b)即信息输出组和d(BC和K)即信息控制组。细纹狮子鱼(D、D_(in)、BC、CC、IC、H_(in)、TI~1、TI~7、K、K_t、F、~DF和~DR)和六丝矛尾虾虎鱼(D_(out)、H_(out)和K_b)在莱州湾鱼类群落的网络分析结果中处于最高地位,密切联系着群落的其他种群,控制着群落的结构和能流,属于群落的关键种,其中细纹狮子鱼是关键捕食者,控制着群落中其他重要食物竞争者和捕食者密度,六丝矛尾虾虎鱼是关键被捕食者,通过维持捕食者的密度来限制其他被捕食者的密度。     

黄海秋季鱼类群落关键种的年代际变化

本研究基于1985、2001、2009和2018年秋季黄海渔业资源调查数据,构建了黄海鱼类群落食物网拓扑结构,分析了黄海鱼类群落关键种的年代际变化。结果显示,1985—2018年间,黄海鱼类食物网包含物种67~103个,摄食关系数量为300~449个,食物网拓扑结构密度范围为0.198~0.227,种间关联度为0.044~0.074,符合自然条件下的群落种间摄食关系。1985—2018年间,黄海秋季鱼类群落关键种为鳀(Engraulis japonicus)、黄鮟鱇(Lophius litulon)和小黄鱼(Larimichthys polyactis)。秋季黄海关键种并未发生变化,鳀为关键被捕食者,小黄鱼是控制群落离散变量的物种,两者的资源均出现衰退;黄鮟鱇作为关键捕食者,其相对资源量上升。1985—2018年间,秋季黄海优势种变化明显,由黄鮟鱇和银鲳(Pampus argenteus)转变为龙头鱼(Harpadon nehereus)、细纹狮子鱼(Liparis tanakae)和鳀;以重量和数量计算的丰富度指数(Rw和Rn)、多样性指数(H′w和H′n)逐步降低,2018年以后显著回升,均匀度指数(J′w和J′n)波动较小。研究表明,近30年秋季黄海关键种没有变化,但优势种变化明显,群落结构有波动,但仍处于较稳定状态。     

植物生态适应性特征及关键种选择研究进展

植物对生境特征的适应是其存活和定居的关键。植被适应性修复研究是退化生态系统修复的前提之一，已经引起科学家们的广泛关注。文中综述了植物生态适应性研究，主要有叶片生理生态特性、解剖结构和根系构型、生态学特征等，但这些研究少有辅助关键树种选择和植物群落结构调控；进一步分析了关键树种选择技术，主要包含与立地条件、生态因子的适应性和种间关系的和谐。为了提高退化生态系统适应性修复水平，未来需要加强以下3个方面的工作:划分树种适应性功能群，综合考虑光、温、肥与水的耦合作用关系，根系构型调控研究。     

黄河河口生态需水量研究

【目的】针对黄河入海口流量减少导致的河口生态环境破坏、生物多样性降低和生态系统退化问题,研究确定黄河口的生态需水量,为黄河口的生态系统平衡和环境改善、生物多样性维护及生态稳定提供参考。【方法】在分析历史文献和调查资料的基础上,进行关键物种的识别,确定食物网中优先保护的序列;分析河口生态系统的限制因子,建立入海径流量与近岸海洋站盐度之间的相关关系;根据优先保护物种的关键生命阶段,用相关分析方法计算黄河河口近海海域不同时期的入海流量和径流量。【结果】在近海生态系统中,鱼类是关键物种,鳀和黄鲫为优先保护物种。盐度为河口及附近海域生态系统的限制因子,鳀和黄鲫的优先保护生命阶段为4月、5-6月和7-10月3个阶段,盐度分别为27～31,28～32和27～31。根据黄河入海径流量与盐度的相关关系,确定黄河河口生态需水量约为124亿m³。【结论】关键种和关键性指数能够用于生态系统结构比较复杂的河口及附近海域优先保护生物类别的选择,根据关键种占优势的种类以及限制因子盐度,可以计算渤海河口及附近海域的盐度阈值,进而可以确定黄河入海径流量。     

生物多样性对岩溶地区生态保护、恢复及重建的意义

中国西南区岩溶为亚热带岩溶，波兰为温带岩溶，两者在地质、气候、土壤、水文等方面存在显著性差异。通过对两地解决岩溶生态环境问题的对比研究表明，虽然两地岩溶环境存在差异，但物种种类贫乏是两地退化生态系统的共同表征，因此植被恢复是解决岩溶环境问题的重要前提，而物种多样性的恢复与发展又是植被恢复的关键。选择适宜的先锋种和关键种是恢复与发展物种多样性的基础。对于中国西南而言，先锋种应具备石生、旱生、喜钙性等特征，关键种则应具备以下条件：(1）能耐贫瘠干旱土壤和昼夜温差的变化，在高温干燥的影响下，也能照常进行生理活动；(2)根系要特别发达，茎具有萌生能力；(3)适应钙质土壤。在此基础上，进行先锋群落的构建，最终达到岩溶生态恢复与重建的目的。     

杜鹃花科植物与兴安落叶松林关键种的探讨

本文研究了兴安落叶松与杜鹃花科植物的植物区系起源、种间关系、群落中分布与功能,从而界定杜鹃花科植物作为兴安落叶松群落关键种的合理性;以去除法研究杜鹃花科植物作为关键种的落叶松枯落物与横倒木分解与吸收、兴安落叶松根系固着力等生态过程对兴安落叶松建群种的影响;在上述基础上探讨森林关键种的定义,并从关键种与优势种的关系提出关键种的定义。其研究结果为大兴安岭兴安落叶松林定位观测研究提供科学依据,为兴安落叶松林健康的维护提供重点观测对象,也将为关键种定义的明确化提供实例和验证证据,并揭示杜鹃花科植物在兴安落叶松林中森林-湿地-冻土3种景观要素转化和维系的作用与地位。