生态交错带中生物多样性研究进展综述摘要:生态交错带是指群落之间的过渡带,人类活动将其边缘改变,随之会造成景观格局的一系列改变。其重要特征表现为边缘效应,边缘效应对群落环境的影响可分为正效应和负效应。研究生态交错带的尺度,明确群落之间的界限,保持消除边缘地带的动态特征,对群落和景观格局的演替具有重要意义。游动分割窗技术是研究生态交错带的重要手段,它在样方法的基础上加以发展,将样方数目及覆盖程度明显扩大,对景观的研究更充分、深入。关键词:生态交错带,边缘效应,游动分割窗技术景观单元大小是有限的,它们的交界处体现着不同性质系统间的相互联系和相互作用,具有独特性质。[1]生态交错带的概念适合多尺度的研究,不同生态单元之间的研究,平面和立体边界的研究。故生态交错带的主要特征可表现为:生态应力带、具有边缘效应,阻碍物种分布。明确其研究尺度后才能进一步深入分析。而生态交错带的重要特征--边缘效应对动植物、微生物的影响结果存在一定差异,故对生态交错带的研究应从多个角度进行。1、生态交错带的定义及特征1905年,生态交错带(ecotone)概念被Clements提出,主要用于描述相邻生态系统之间的过渡带。1987年在巴黎SCOPE会议上,将生态交错带定义确定为由临近生态系统相互影响的时间、空间和强度所确定的临近生态系统之间的过渡带。它可存在于群落、种群甚至更小尺度水平。生态交错带上的物种、能量、构成等与斑块内部有明显差别,具有独特的生物多样性格局。其时间空间格局都会随着人类活动而变化,也带来一些对环境的影响,所以研究生态交错带的尺度对生物多样性的保护具有一定意义。从环境类型来看,生态交错带有水陆、荒漠-绿洲等类型,通常这些都是生态环境脆弱的地方,称生态脆弱带。例如三峡库区水陆生态交错带,由于水淹,会形成一个具有一定高度的消落带,植物无法生长,土水争地,生境脆弱。除了三峡库区消落带以外,还有湿地生态系统等生态交错带,它们大多具有复杂的界面功能和生态系统多样性。城市农村交界处自然环境也会形成生态交错带,如果人类在不加以研究的前提下不断改变生态交错带的边缘,后果难以预料。1、边缘效应的正效应与负效应边缘效应是生态交错带的特殊功能,主要表现在种群力度、生产力、生物多样性的较大变化。正效应表现出该区域比临近群落更优良的特性,生产力提高物种丰富度增加;负效应表现为边缘地带生物量下降等特征。形成原因可能是各种生态因子的协同与相互刺激。奚为民等学者在缙云山森林群落临窗边缘效应的研究[2],通过在林窗中心,边缘,非林窗地区中设置29个样地调查乔木、灌木、的个体数,种类,高度,冠幅;草本植物的种类,个体,盖度。指出:林窗边缘地区的物种数和总个体数均大于林窗中心,群落结构也较复杂,且有继续增大的趋势。与边缘效应导致该区域物种丰富度增加的理论相符合。而在苏晓飞千岛湖陆桥岛屿植物群落结构的边缘效应[3]中,通过研究物种丰富度,Shannon指数,植株平均高度,植株平均胸径和密度,测定边缘梯度之间的差异。以0-10m为边缘梯度1,10-20m为2,延伸至5。边缘深度指森林片段边缘某个物理环境或生物量明显不同于林内最后点指林缘的距离。一般受到太阳辐射角、盛行风、斑块基质的影响。分析得,中等边缘梯度物种丰富度,Shannon指数,平均密度,平均高度显著升高。森林内部优势种马尾松平均胸径显著低于林缘外侧,平均株高、植株密度边缘梯度分别在20-30,10m左右。虽然植物群落的物种丰富度及数量在大致上与边缘效应的增大特征相符,但是边缘效应造成的群落特点却各有不同。原因可能有1)千岛湖属陆桥岛屿,森林斑块边缘及其明显,边缘树木受强风、强光影响较大。2)湖水涨落,边缘地区土地贫瘠,植株生长初期死亡率较高,更有利于其横向生长,即胸径增加。森林内部存在独立的生态交错带。在牟长城长白山森林/沼泽生态交错带群落和环境梯度分析[4]中指出,植物的多样性在典型的沼泽环境中最低,远离沼泽增高,临近森林处达到最大值。但由于受到地下水位下降以及沼泽特殊生境影响,植株的种类以及年龄呈不规律分布。所以边缘效应对群落丰富度影响不应直接判定为正效应,而应从土壤、气候、动植物分布等方面加以分析。2、生态交错带的判定及方法生态交错带植被定量判定方法主要有游动分割窗技术、植物变异的侧面轮廓图。游动分割窗技术是多个偶数样方组成的窗体沿样带逐个样方滑动,计算2个1/2窗体间的相异系数,将所得的距离系数沿样带序列作图,根据陡峭峰值区间判定交错带的一种技术。分割窗体的宽度也根据实际情况而定。在时项锋游动分割窗技术在景观界面影响域判定中的应用——以牛枝子-黑沙蒿群落界面为例[5]中,通过以样带上样地间的平方欧式距离系数为指标,采用游动分割窗技术判定了牛枝子-黑沙蒿群落界面的位置和宽度,结果显示最小窗体大小为8时,能较好地进行界面判定。石培礼在四川巴郎山岷江冷杉林线研究[6]中,采用游动分割窗技术辨析了交错带的位置和宽度,结果表明,平方欧氏距离更能直观准确地反映交错带植被的变异。但分割窗大小的选取仍会造成波峰噪点,故需要较长的样带,较多的样点进行分析。3、结束语在不同的划分条件下,生态交错带的大小,格局会有明显区别,人类活动的影响可能会引起生态交错带中栖息地的片段化,丧失,使边缘数目增加,造成边缘物种的改变。交错带生物多样性是群落结构和功能复杂性的度量标准,是群落组织水平重要生态学特征之一,表征着生物群落和生态系统的结构复杂性,体现了群落的结构类型。研究交错带生物多样性,有助于预测、研究群落的演替方向,对环境保护以及经济发展具有一定意义。关于研究手段,应该多结合GIS等系统,减少、避免人工实验造成的损失与误差。参考文献[1]余新晓,牛健植,关文斌,冯仲科.景观生态学.高等教育出版社.2006.1、[2]奚为民,钟章成,毕润成.四川缙云山群落林窗边缘效应的研究.植物生态学与地植物学报。1993,17(3):232-242、[3]苏晓飞,袁金凤,胡广,徐高福,于明坚.千岛湖陆桥岛屿植物群落结构的边缘效应[A].应用生态学报.2014,25(1):77-84、[4]牟长城,韩士杰,罗菊春,王襄平,长白山森林/沼泽生态交错带群落和环境梯度分析[A].应用生态学报.2001,12(1):1-7、[5]时项锋,许冬梅,邱开阳,谢应忠.游动分割窗技术在景观界面影响域判定中的应用——以牛枝子-黑沙蒿群落界面为例[A].草业科学.2010,04:30-33、[6]石培礼,刘兴良.游动分割窗技术在生态交错带定量判定中的应用——以四川巴郎山岷江冷杉林线为例.植物生态学报.2001,26(2):189-194、[7]GAOJixih,LVShihai,ZHENGZhirong,LIUJunhui.TypicalEcotoneinChina.JournalofResourcesandEcology.2012,3(4):297—307