一、 基本模式:
1. 从低纬度到高纬度,物种多样性逐渐减小。
⏹纬度本身并未使生物多样性形成梯度,而是一些生物或非生物因素(如总的陆地面积、温度、降水、能量流动、动植物的互利共生等)及其相互作用在与纬度变化一致的多个尺度上影响了生物的多样性。
⏹这仅是大尺度规律。有些类群或栖息地中物种多样性不随纬度变化,甚至在多孔真菌、淡水浮游植物中多样性在温带地区有所上升。
⏹在有些生物类群中,纬度格局在南北半球的表现不同,如在南半球,树种多样性从赤道到温带比在北半球下降得快。
2.随着海拔增加,物种多样性逐渐减小
⏹物种——面积关系所致,因为海拔增加,可共生物生存利用的土地面积一般是减少的。而物种数和面积大小之间一般为正相关关系。
⏹能量流动和温度与海拔呈负相关,也是海拔升高引起多样性降低的原因。
⏹有些特殊地区,多样性沿海拔呈驼峰状分布,如亚利桑那Samta Catalina山有花植物的多样性。
3.随着气候干燥度的增加,物种多样性逐渐减小
⏹潮湿的热带森林物种多样性最高,面积仅占陆地的7%,但物种数超过已知总物种数的90%。无论是栖息地内、栖息地间还是景观等所有尺度上,这个规律都是真实的。
以上三点是物种多样性梯度变化的一般规律。对于植物群落来说,又有其特点:
⏹在温带陆生植物群落中,湿度中等的群落往往比潮湿或很干燥环境中的群落物种多样性高。
⏹在湿度中等的群落中,具密闭林冠而下木生长受抑制的森林群落,其物种多样性要比乔木稀少、下木和草本植物茂密的群落低。
⏹常绿针叶林要比落叶阔叶林的物种多样性低。
⏹中度扰动强度下,草地群落的物种多样性较高
其它因素也影响多样性分布。
⏹结构简单的生态系统,如海洋、草原、冷热荒漠的物种多样性较低。可通过能量流动和物质循环来解释。
⏹多样性与生产力有密切关系。过去十几年争论激烈。
⏹淡水生态系统中,盐度增加,物种多样性降低。
⏹岛屿物种多样性与其面积、与的距离有关。岛屿上生物定殖率低、灭绝率高、缺乏特殊资源,也引起多样性低。
第三节 生物多样性维持机制
关于生物多样性形成与维持机制,是生态学长久以来研究的核心问题之一,文献浩如烟海,假说众多,但均未形成完善的普遍接受的理论体系。这些研究多集中在物种多样性层次上。
一、假说
1. 进化时间学说 热带群落古老,进化时间较长,环境稳定,多样性高;而温带和极地群落从地质年代上讲比较年轻,遭受灾难性气候变化较多,多样性低。这就是说,随时间的推移,所有群落的种数越来越多,但年轻的群落可能没有足够的时间发展到高多样化的程度。
2.生态时间学说 考虑更短的时间尺度,认为物种分布区的扩大需要一定时间。据此学说,温带地区的群落与热带相比是未充分饱和的,物种从热带扩展到温带需要足够的时间。
2.空间异质性学说 空间异质性程度越高,环境的复杂性越大,物种多样性也越大。山区的物种多样性高于平原。群落的垂直结构越复杂,鸟类和昆虫的种类就越丰富。
4.气候稳定学说 气候越稳定,变化越小,动植物的种类就越丰富。热带有许多狭食性昆虫,有的甚至只吃一种植物。在高纬度地区,自然选择有利于具广适应性的生物。
4.竞争学说 在物理环境严酷的地区,例如极地和温带,自然选择主要受物理因素控制,但在热带,生物之间的竞争则成为进化和生态位分化的主要动力。因此,热带动植物较温带具有更精细的适应性,物种多样性更高。
6.捕食学说 捕食作用将猎物种群数量控制到较低水平,减轻了猎物的种间竞争,有利于更多的猎物种共存。适度捕食促进物种多样性提高,对于每一个营养级都适用。
6.生产力学说 如果其它条件相等,群落的生产力越高,生产的食物越多,通过食物网的能流量越大,物种多样性就越高。
上述 7 种学说提出时间较早,也较为常见。包括 6 个动力因素,即时间、空间、气候、竞争、捕食和生产力。这些因素可能单独起作用,更有可能是彼此之间相互作用,同时影响着群落的物种多样性格局。各学说之间往往难以截然分开,但在不同的生物群落类型中,各因素及其组合在决定物种多样性中具有不同程度的作用。下载本文