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垂直梯度微氣候是附生苔蘚群落β多樣性格局形成的主要驅(qū)動(dòng)力
物種共存與生物多樣性維持機(jī)制一直是生態(tài)學(xué)研究的核心論題，同時(shí)也是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、確定生物多樣性優(yōu)先保護(hù)的關(guān)鍵。林冠被稱為“最后的生物學(xué)前沿”，蘊(yùn)含了全球40%~50%的陸地生物多樣性，它是生物圈中物種豐富卻最鮮為人知的生境之一。林冠附生植物群落因其極高的多樣性以及特有的生存策略可能為物種共存機(jī)制提供新的理論和證據(jù)。森林中的宿主樹(shù)彼此獨(dú)立，在功能上類似于“生境島”，每株宿主樹(shù)上形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的附生植物群落，而不同宿主個(gè)體上的附生植物群落共同組合形成群落集合，附生植物群落為生物多樣性格局與共存機(jī)制研究提供了理想的模式系統(tǒng)。然而，由于缺乏有效的技術(shù)手段進(jìn)入到樹(shù)冠，目前關(guān)于附生群落的研究多局限于接近森林地面的樹(shù)干區(qū)域或少數(shù)幾株宿主樹(shù)，嚴(yán)重低估了附生植物多樣性，且缺乏對(duì)宿主特性以及林冠三維空間微氣候的系統(tǒng)觀測(cè)和模擬，制約了我們對(duì)附生植物物種共存機(jī)制的全面認(rèn)識(shí)。
為此，版納植物園恢復(fù)生態(tài)研究組科研人員與合作者，充分利用2014年建于西雙版納熱帶季節(jié)雨林中的林冠塔吊平臺(tái)，在1.44公頃的熱帶雨林樣地中選取了12株喬木宿主，并依次在5個(gè)垂直高度上安放了林冠小氣候自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，進(jìn)行了為期3年的監(jiān)測(cè)，并通過(guò)隨機(jī)森林建模首次模擬了熱帶雨林三維空間內(nèi)的光照、溫度和濕度的分布格局（圖1）。研究人員同時(shí)調(diào)查了42顆望天樹(shù)上不同垂直高度的附生苔蘚群落，并應(yīng)用廣義不相似性模型，進(jìn)一步分析了附生群落物種周轉(zhuǎn)、系統(tǒng)發(fā)育周轉(zhuǎn)與宿主特性以及微氣候之間的相互關(guān)系。結(jié)果表明：垂直方向附生苔蘚群落物種周轉(zhuǎn)顯著高于水平方向，而其物種嵌套顯著低于后者（圖2）。垂直梯度的微氣候條件是附生苔蘚群落組成和系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)力（圖3）。隨著垂直高度差異增加，附生苔蘚群落的構(gòu)建機(jī)制由微弱的競(jìng)爭(zhēng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)發(fā)育保守占主導(dǎo)（圖4）。這項(xiàng)工作豐富了森林三維空間微氣候研究，揭示了熱帶附生苔蘚群落微氣候生態(tài)位的保守性，預(yù)示著全球氣候變化可能對(duì)附生植物的生存造成威脅。
相關(guān)研究成果以Microclimatic variation in tropical canopies: A glimpse into the processes of community assembly in epiphytic bryophyte communities為題發(fā)表在生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Journal of Ecology上，版納植物園2018屆碩士畢業(yè)生沈婷為該論文第一作者（受國(guó)家留學(xué)基金資助，目前正在比利時(shí)列日大學(xué)Alain Vanderpoorten課題組攻讀博士學(xué)位），恢復(fù)生態(tài)研究組組長(zhǎng)宋亮研究員和沈婷為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家留學(xué)基金、生物多樣性網(wǎng)版納植物園平臺(tái)林冠監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、云南省自然科學(xué)基金、中科院項(xiàng)目等支持，在此一并致謝。 誠(chéng)摯地感謝云南西雙版納森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站對(duì)野外工作和樣地背景數(shù)據(jù)的支持。
圖1 西雙版納熱帶季節(jié)雨林三維空間的微氣候格局
圖2 西雙版納熱帶季節(jié)雨林垂直和水平方向附生苔蘚植物β多樣性（周轉(zhuǎn)和嵌套）比較
圖3 不同環(huán)境變量對(duì)垂直梯度附生苔蘚群落周轉(zhuǎn)格局的解釋率
圖4 附生苔蘚系統(tǒng)發(fā)育周轉(zhuǎn)率隨垂直高度差異的變化趨勢(shì)
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