喀斯特退化天坑不同坡向植物群落系统发育与功能性状结构

摘要

喀斯特退化天坑地下森林主要分布在不同坡向的倒石坡上,探究环境过滤、竞争排斥和随机过程在天坑地下森林群落构建中的作用,有助于揭示天坑物种避难所价值,为天坑植物多样性的保护及坑外地表生态恢复提供科学的参考。以云南沾益深陷塘退化天坑为例,综合运用功能性状生态学和系统发育方法,研究不同坡向植物群落的土壤环境特征、功能性状变异、系统发育信号及系统发育多样性。研究表明:(1)不同坡向土壤环境差异较大,相对于南坡和北坡而言,东坡的土壤环境变异程度最大。(2)各坡向具有不同的优势种群,其中壳斗科植物种群多度较大,在北坡和东坡的黄背栎(Quercus pannosa)种群数量较大,在南坡则是青冈(Cyclobalanopsis glauca)多度最大。各优势物种功能性状在不同坡向存在差异,整体上变异程度中等,但南坡优势物种变异程度最大。(3)叶宽、长宽比、叶厚度、比叶面积具有较强且显著的系统发育信号(K>1,P<0.05),性状进化过程中受遗传因素影响较大;而叶长、叶面积、叶干重、叶干物质含量、最大树高系统发育信号弱(K<1),性状进化过程中受生境因素影响较大。(4)各坡向植物群落构建过程由生态位理论的环境过滤和竞争排斥作用主导,坡向从北坡—东坡—南坡的转变过程中,植物群落构建中环境过滤作用逐渐减小,竞争排斥作用逐渐增大。北坡可能较长时间内都是以旱生型植物为主要建群种,而南坡则可能最终演替成亚热带湿润气候型的顶极群落。