浮游植物物种丰富度对集群生物量与稳定性影响的研究

【摘要】： 生物灭绝速度的加快促使人们开展了大量研究工作来描述物种多样性—生态系统功能的关系,并试图揭示二者关系背后的内在机制。本文以近海常见单细胞藻类构建浮游植物集群,设计了4个实验来检验物种丰富度和集群生物量、比生长率、稳定性(抵抗、恢复力、时间变异性)的关系,主要结论总结如下: (1)物种组成与物种丰富度物种组成与物种丰富度均对集群生物量和指数生长期的比生长率均有一定的影响,其中物种组成的影响更大;且物种丰富度与集群生物量不具有线性相关性。在本实验设定的营养盐条件下,营养盐水平高低对集群指数生长期的比生长率影响较小,但其对集群指数生长期的持续时间影响较大,进而对集群生物量产生影响。 (2)生物量增长模式集群的生物量随物种丰富度的增长模式并不是单一的。当物种数低于5时,各集群生物量随物种丰富度增加单调上升;当物种数高于5时,各集群生物量随物种丰富度或继续保持单调上升、或下降、或呈现饱和型上升。 (3)互补与抽样效应的检验运用“超产”、相对产量之和(RYT)、子集分析法和多因素方差分析法对实验数据进行分析。“超产”分析表明,除s=3(“s”为物种数)的集群外,其余各集群发生超产的比例均较高(≥1/3);且随着物种丰富度的上升,发生“超产”集群的比例有增大趋势。RYT分析结果表明,各物种丰富度梯度上,RYT值均大于1,随着物种丰富度的上升,RYT呈近似钟型曲线(Hump-shaped)变化。子集分析结果表明,s=2的集群中“+”的出现几率(Fplus)约为0.5,s2的集群中Fplus大于0.5,也就是说Fplus随物种丰富度的增加有增大趋势。运用多因素方差分析检测了集群内的抽样效应,结果表明抽样效应也是存在的,但与互补效应相比较弱,且抽样效应大小随着时间推移没有明显的规律性变化;分离加性方程法分析结果表明:在整个生长稳定期,抽样效应总体上为负,而互补效应与净生物多样性效应则总为正。 (4)稳定性实验运用生物量相对变化值法计算了升温扰动中各集群抵抗力和恢复力;运用相对产量之和分析法(RYT)检验了升温前后集群内互补效应的变化情况;并用分离加性方程法分别计算了升温前后集群的抽样效应、互补效应及净生物多样性效应。结果表明:各集群生物量在升温扰动中有增加趋势,且这种趋势在物种丰富度高的集群中更为明显;升温扰动中,集群的抵抗力与恢复力均随物种丰富度的增加呈升高趋势;升温扰动前后,各物种丰富度梯度上RYT的平均值均随物种丰富度的增加呈上升趋势,且这种现象随升温扰动更加明显;升温扰动前后,抽样效应均为负,而互补效应和净生物多样性效应则均为正。