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《西华师范大学》 2019年 硕士论文
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秦岭地区隆肛蛙属物种的生态位动态与环境适应性

杨胜男  
【摘要】:物种的生态位特征体现了其对资源多维度的利用情况,生态位的变化能反映动物对环境条件的响应策略。两栖动物由于其独特的形态结构和生活史特征,对环境变化十分敏感,常被作为监测环境变化的指示物种。人类活动带来的环境改变是两栖动物种群数量减少的重要因素之一,但对于在不同程度的人为干扰环境中,两栖类的生态位特征会发生怎样的改变,以及在不同空间和时间尺度对环境资源的利用策略有何差异,我们还缺乏相应的了解。本研究利用稳定同位素技术,以秦岭地区隆肛蛙属(Feirana)物种为对象,通过分析该类群在群落水平、物种水平与个体水平上的生态位动态,以期探索两栖动物对环境的适应机制,为两栖动物保护提供科学支撑。主要结果如下:1.不同生境中隆肛蛙属的生态位差异城市化进程可能改变生物群落结构甚至威胁物种生存,影响物种在生态系统中的位置。根据植被情况与人类活动强度,本研究针对自然、村落和城市三种生境类型中的隆肛蛙属物种,利用稳定同位素技术量化了不同生境中物种的生态位特征,以评估城市化造成的环境差异对物种生态位的影响。通过比较不同类型生境中隆肛蛙属物种的生态位,发现在自然、村落和城市生境中物种的生态位宽度差异明显。物种在城市生境中的生态位宽度(SEA_B=6.14)依次大于村落(SEA_B=4.31)和自然生境(SEA_B=1.34)。这暗示了,物种在适应城市生境的过程中可能形成了更加多元的食物组成。三种生境类型中物种δ~(13)C比值差异显著(Kruskal-Wallis test:H=9.58,P0.01),城市生境中的δ~(13)C值最高(均值±标准差=-22.34±1.80)。这表明不同生境中的植被组成存在差异,城市生境中隆肛蛙属物种所处的食物链上C_4植物的比例更高。此外,三种生境类型中隆肛蛙属物种占据的生态位有所重叠,且δ~(15)N值无显著差异(H=1.83,P=0.40),由此推测物种在不同生境中可能拥有相似类别的食物来源,占据着大致相同的营养级,在各自生态系统中的营养水平基本稳定。2.同一类型生境中物种间的生态位变化城市生境中仅包含1个物种(即隆肛蛙),其个体专化程度(WIC/TNW)达0.99,表明该类型生境中所有个体都充分利用了种群的整体生态位,物种生态位的扩张是通过个体对资源利用的泛化程度增加来实现。在同一类型生境中,隆肛蛙属不同物种间生态位存在一定程度的重叠,重叠概率在1.7%到70.9%之间。村落生境物种间的重叠概率高于自然生境,在资源利用上更为相似,可能是生境中食物多样性的降低导致物种间资源异质性的减小,引起物种间的竞争强度增加。不同物种对资源的利用有差异。其中,δ~(15)N比值差异明显(自然环境:Z=-2.41,P=0.02;村落环境:H=17.45,P0.01),这反映了同一类型生境中种间竞争使得它们摄食不同营养级的食物,导致各自在食物网中的位置分离。3.个体发育过程中物种的生态位变化蝌蚪肌肉、成体肌肉和骨胶原代表的不同发育和食物同化周期之间δ~(13)C值差异显著(F=22.88,P0.01);不同组织间δ~(15)N值差异显著(H=7.24,P=0.03);蝌蚪肌肉中δ~(13)C与δ~(15)N值均最高。该结果表明在不同生长发育时期,物种对环境中食物资源的利用存在差异;从蝌蚪到成体的转变过程中,生态位变化不连续,成体所处食物链中C_4植物的能量供给比例下降。结合采样点环境情况,蝌蚪肌肉组织中的高δ~(15)N值可能是人类生活用水排放对水体带来的生物累积效应。对于成体,随着体长的增加,隆肛蛙属整体骨胶原和肌肉组织中δ~(13)C值呈现下降趋势,而δ~(15)N则呈现升高趋势,这可能与其生长发育过程中食物来源转变有关。成体肌肉和骨胶原代表的生态位特征有所差异,生态位宽度基本不变(肌肉:SEA_B=5.65;骨胶原:SEA_B=5.57),这表明在生长发育过程中,物种的食物组成发生了改变,但营养结构及在生态系统中的功能作用基本稳定。综上,本研究通过构建秦岭地区隆肛蛙属物种在不同时空尺度上的营养生态位,发现物种生态位随个体发育过程发生改变,种间竞争可能导致生态位分化,而城市化进程和人类活动干扰会造成物种生态位宽度的扩张及泛化种的形成。本研究结果有助于我们理解生物对环境变化的适应机制,为进一步掌握环境变化下两栖动物的群落结构和在生态系统中的功能变化奠定了基础,为城市化进程中两栖动物保护策略和种群恢复方案提供科学支撑。


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