片段化栖息地中的鼠类种子扩散及其对兽类群落变化的响应

论文摘要

栖息地丧失和片段化常常会导致大型兽类的丧失,进而使鼠类由于缺乏自上而下的调控作用或者资源竞争而数量增加,从而影响鼠类对植物种子的扩散过程。虽然鼠类是大型兽类丧失的栖息地中主要的种子扩散者,但是在大型兽类丧失程度梯度上分析鼠类种子扩散有效性的研究并不多见,并且对片段化效应如何影响鼠类种子扩散的潜在机制也尚不清楚。为此,本研究通过比较千岛湖中不同面积及隔离度岛屿上的兽类群落组成以及鼠类种子扩散有效性,回答如下科学问题:（1）不同森林覆盖面积及隔离度的岛屿上兽类群落如何变化?（2）岛屿上的鼠类多度变化是否会影响种子的扩散、萌发和幼苗存活,以及鼠类扩散种子的有效性?（3）岛屿森林覆盖面积及隔离度是否会导致大型兽类的丧失,进而对鼠类种子扩散产生营养级联效应?2015-2017年,我们在浙江省千岛湖地区选择了 21个研究岛屿,以鼠类-短柄枹（Quercus serrata var.breviptiolata）种子扩散系统为研究对象开展相关调查和实验。这些岛屿拥有不同的森林覆盖面积,隔离度和大型兽类丧失程度。我们使用红外数码相机和鼠笼对岛屿上的兽类丧失程度和鼠类物种组成及相对多度进行监测。同时,我们还估计了不同岛屿上的种子产量,并结合鼠类相对多度评估了鼠类对种子资源的竞争强度。此外,我们还开展了种子扩散实验并利用种子萌发实验来评估扩散后种子的萌发率和幼苗的存活率,以便基于种子扩散有效性层次框架对岛屿上鼠类种子扩散的有效性进行评价。主要结果如下:（1）不同体型兽类的物种丰富度只与森林覆盖面积有关,随森林覆盖面积的增加而增加。岛屿森林覆盖面积只对大型兽类β多样性中因嵌套而产生的组分有正向作用,而对小型兽类的总体β多样性和两组分没有显著影响。岛屿上的兽类丧失程度也只与岛屿面积有关。岛屿隔离度对兽类物种多样性没有显著影响。（2）鼠类的相对多度与大型兽类丧失及岛屿隔离度有关,而岛屿森林覆盖面积对鼠类相对多度没有显著影响;鼠类相对多度决定了鼠类对种子资源的竞争强度。在种子命运上,鼠类对种子资源的竞争强度变化会对种子捕食率、种子扩散率、种子贮藏率以及贮藏后存活率产生非线性效应。此外,种子鲜重也会对种子扩散率和扩散后贮藏率有显著的非线性效应但对贮藏种子存活率是显著的负效应。在种子扩散距离上,鼠类间的竞争强度对种子扩散距离有正向作用,但随着种子重量的增加,种子的扩散距离先增大后减小,种子鲜重约为2.07 g时,具有最远的扩散距离。（3）种子萌发阶段,围栏内种子的死亡因素主要为真菌感染,而围栏外主要为鼠类捕食;幼苗存活阶段,围栏内幼苗的死亡因素主要为其它非生物因素,而围栏外仍然为鼠类捕食,但其相对重要性有所下降。排除鼠类后,种子的萌发率和幼苗的存活率升高,且随着种子重量的增加,种子的萌发率和幼苗存活率也随之升高。同时,围栏作用与种子重量间存在相互作用,围栏内外种子萌发率的差异随种子重量的增加而增加,而种子重量对围栏内外幼苗的存活率差异没有显著影响。（4）森林覆盖面积对鼠类种子扩散有效性有显著的间接作用,即通过大型兽类丧失来影响鼠类对种子资源的竞争,进而对种子扩散有效性产生营养级联效应。同时,岛屿隔离度对鼠类种子扩散有效性有较强的直接作用。上述研究结果表明,栖息地的丧失和隔离作用会通过改变大型兽类群落组成来影响鼠类多度,从而改变鼠类间对种子资源的竞争强度,进而作用于鼠类对短柄枹种子的扩散过程,产生营养级联效应。这种鼠类与短柄枹之间相互作用的改变可能会影响千岛湖地区短柄枹的种群动态。同时,我们的结果还强调了栖息地片段化效应与大型兽类丧失对重要生态过程的综合作用,这种综合作用应在后续的研究中加以重视。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 前言
•   1.1 栖息地片段化
•   1.2 栖息地片段化对生物群落的影响
•     1.2.1 栖息地片段化对生物多样性的影响
•     1.2.2 栖息地片段化对种间关系的影响
•   1.3 片段化效应对动物种子扩散的影响
•     1.3.1 栖息地片段化对食果动物种子扩散过程的影响
•     1.3.2 栖息地片段化对分散贮食动物种子扩散的影响
•   1.4 种子扩散的有效性
•     1.4.1 种子扩散有效性层次框架
•     1.4.2 种子扩散有效性层次框架的应用
•   1.5 研究的目的
• 2 研究地点和数据获取
•   2.1 千岛湖概况
•   2.2 研究岛屿概况
•     2.2.1 研究岛屿
•     2.2.2 种子扩散系统
•   2.3 数据获取
•     2.3.1 大中型兽类调查
•     2.3.2 小型鼠类调查
•     2.3.3 种子产量调查
•     2.3.4 种子标记及种子扩散实验
•     2.3.5 种子萌发及幼苗建立围栏实验
• 3 兽类群落的空间格局及大中体型兽类丧失对鼠类的影响
•   3.1 引言
•   3.2 研究方法
•     3.2.1 兽类群落调查充分性
•     3.2.2 不同体型兽类物种丰富度及其影响因素
•     3.2.3 不同体型兽类群落物种β多样性及其分解
•     3.2.4 大中型兽类丧失程度估计
•     3.2.5 鼠类相对多度
•   3.3 研究结果
•     3.3.1 岛屿地理参数对不同体型兽类物种丰富度的影响
•     3.3.2 岛屿地理参数对不同体型兽类物种β多样性及其分解组分的影响
•     3.3.3 物种替换组分的相对重要性
•     3.3.4 大中型兽类丧失及其影响因素
•     3.3.5 不同岛屿上鼠类相对多度及其影响因素
•   3.4 讨论
•     3.4.1 不同体型兽类群落变化及其影响因素
•     3.4.2 大中型兽类丧失及其对鼠类个体相对多度的影响
•   3.5 小结
• 4 鼠类变化对种子扩散命运及扩散距离的影响
•   4.1 引言
•   4.2 研究方法
•     4.2.1 鼠类对种子的竞争强度计算
•     4.2.2 种子的命运
•     4.2.3 种子的扩散距离及其影响因素
•   4.3 研究结果
•     4.3.1 岛屿上鼠类对种子的竞争强度
•     4.3.2 鼠类对种子的竞争及种子大小对种子命运的影响
•     4.3.3 鼠类对种子的竞争及种子大小对扩散距离的影响
•   4.4 讨论
•     4.4.1 种子命运的影响因素
•     4.4.2 种子扩散距离的影响因素
•   4.5 小结
• 5 鼠类变化对种子萌发和幼苗存活的影响
•   5.1 引言
•   5.2 研究方法
•     5.2.1 不同幼苗致死因素的相对重要性
•     5.2.2 鼠类捕食及种子平均大小对幼苗出现和幼苗存活的影响
•   5.3 研究结果
•     5.3.1 不同死亡因素在幼苗补员过程中的相对重要性评估
•     5.3.2 鼠类捕食及种子大小对种子萌发和幼苗存活的影响
•   5.4 讨论
•     5.4.1 不同死亡因素对幼苗补员的影响
•     5.4.2 鼠类捕食作用与种子大小对幼苗补员过程的综合影响
•   5.5 小结
• 6 大中型兽类丧失对鼠类种子扩散有效性的营养级联效应
•   6.1 引言
•   6.2 研究方法
•     6.2.1 兽类丧失程度评估
•     6.2.2 鼠类对种子的竞争强度
•     6.2.3 种子扩散有效性评价
•     6.2.4 数据分析方法
•   6.3 研究结果
•     6.3.1 鼠类种子扩散有效性及限制阶段
•     6.3.2 岛屿片段化效应对种子扩散的营养级联效应
•   6.4 讨论
•     6.4.1 栖息地片段化导致的鼠类种子扩散者角色转变
•     6.4.2 千岛湖短柄枹种子扩散的限制瓶颈
•     6.4.3 岛屿面积与隔离度对种子扩散的营养级联作用
•   6.5 小结
• 7 总结和展望
•   7.1 总结
•   7.2 展望
•     7.2.1 栖息地片段化效应对种子扩散网络的影响
•     7.2.2 大型兽类丧失对岛屿生物群落的及种间关系的影响
• 参考文献
• 附录
• 攻读博士学位期间主要的研究成果
• 个人简历

文章来源

类型: 博士论文

作者: 曾頔

导师: 丁平

关键词: 动植物间相互作用,大型兽类丧失,兽类群落,短柄枹,鼠类种子扩散,种子扩散有效性,千岛湖

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 浙江大学

分类号: Q958

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000554

总页数: 129

文件大小: 7094K

下载量: 60