周一至周五 | 9:00—22:00

期刊论文网 > 生物与环境论文 > 植物学论文 > 最新植物学论文 云南省植物空间分布格局及其影响因子

最新植物学论文 云南省植物空间分布格局及其影响因子

2019-03-12 15:56:31来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要: 生物物种丰富度是当今生物地理学研究的热点问题之一,物种丰富度的空间格局及其影响因子一直是生物地理学和生态学所研讨的重要内容。云南省是我国目前植物多样性最为丰富的地区,也是全球25个生物多样性热点地区之一。本文通过收集云南省114个县区植物的标本数据,结合19种气候因子和地理因子,运用线性回归的方法分析云南省植物物种丰富度及其与环境因子的关系,分析植物特有性分布格局及其与环境变量的关系,以了解云南省物种分布格局及影响其分布格局的影响因子。从而作出相应的保护政策,和保护方案,以最大程度来保护云南物种的多样性。研究结果表明,(1)云南省植物物种丰富度也呈现出显著的空间异质分布,其与经纬度均呈极显著的二次曲线关系,即随经纬度的增加,物种丰富度先下降,后上升的趋势;(2)影响其分布的主要因素多是由降水量和气温控制。

  关键词: 云南省植物,物种丰富度,空间分布格局

  1.研究背景

  1.1研究区概括

  云南省地处中国西南的边陲,位于东经97°31′至106°11′,北纬21°8′至29°15′之间,总面积占全国第八位,有8个地级市、8个自治州。是全球25个生物多样性热点地区之一,也是我国植物多样性最为丰富的地区,被称作我国的“动、植物王国”。因此其丰富的物种多样性受到了广泛的关注。

  云南省地貌地形复杂,地理位置较特殊,主要位于低纬度高原。主要是由于南孟加拉高压气流影响形成的高原季风气候所导致的,全省大部分地区气候四季如春,冬暖夏凉。年温差较小,日温差较大,降水较为充沛,干湿分明,分布不均,因此也造就了云南植物群落的多样性格局。形成了其独特的植物区系,主要表现为以下几个特征:1植物种类丰富;2植物历史起源比较早,留下了很多的古老植物;3地区特有种丰富,特有属成分繁多,主要表现在干热河谷地区,滇西北横断山区和滇东南的石灰岩地区;4,植物区系有过渡性。在自然地理和生物地理上属于热带亚洲生物区系向东亚亚热带—温带生物区系的一个过渡地带(生态交错区),同时也是中国—日本植物区系与中国—喜马拉雅植物区系的交汇过渡地带。

  1.2研究目的意义

  了解植物物种的组成,群落的种类和丰富度的分布格局及其与环境因子的关系对优化和发展物种多样性保护策略、利用植物资源和可持续管理具有重要的指导意义,但目前,我国在这些方面的研究十分薄弱,尤其是对于各个区域深入的研究更是缺乏,然而这些知识又是当前急切的需要。

  云南省是目前中国生物多样性最为丰富的省份,但由于省境内特殊的地貌地形、复杂的气候环境,云南省物种多,但种群稀少、数量较少、分布区域较小、生态适应能力也很低,对外界干扰非常敏感,如果一旦遇到自然灾害或人为破坏,很容易陷入濒危境地甚至灭绝。本实验主要是以云南省植物物种为研究对象,通过采集植物标本数量调查云南省物种分布丰富度,以得到云南省物种分布格局和其影响因素,为云南省植物资源保护提出了充分的数据支持,以便更加方便的提出相应的保护策略,制定出更准确的保护方案。也为将来云南省的资源可持续利用提供依据,未来保护区的建立以及生态系统的管理提供有用信息。

  1.3国内外研究进展

  目前,国内外对于云南省植物的研究,主要集中在与对其多样性的保护,地区内植物空间分布,如冯建孟等利用云南植物分区为单位,探究了环境因子和人类活动与云南地区外来植物物种丰富度的空间分布格局的关系;唐鸽等以云南省木本植物组成为原始数据,建立系统发育树,从而研究云南木本种子植物系统发育多样性及结构的格局;李若愚等通过分析云南省生物多样性,外来物种入侵以及生态安全这三者之间的关系,提出了生物多样性资源是我国的核心竞争力所在的观点;马婷等利用文献和标本为基础资料,经过相似性分析和聚类分析的方法,讨论了云南省藤黄属植物的区系特征和地理分布。

  国外最早开始探讨物种多样性分布格局及其成因因素的研究,这也一直吸引着国内生态学家和生物地理学家的兴趣,其中物种丰富度分布规律由赤道向两极逐渐递减是最重要的地理分布格局。在过去的研究中,学者们提出了许多种不同关于物种丰富度空间格局形成原因的假说,如环境能量假说;水分-能量动态假说;生境异质性假说,寒冷忍耐假说,并且对这些假说进行有效的运用。

  对于物种分布模型的研究,目前物种分布模型在动植物等研究领域都得到了广泛的应用。在气候变化研究方面,也发挥着重要作用。如何减轻气候变化对生物多样性造成的影响,制定适应气候变化效应的生物多样性保护策略,降低生物多样性保护成本已经成为一个重要议题。物种分布模型在对入侵物种进行风险评价、自然保护规划方面和验证宏观生态学理论方面也发挥着重要作用。如肖静等利用物种分布模型模拟了39种珍稀濒危物种在岷山地区的可能分布,通过鉴别观察出崛山地区珍稀濒危物种保护优先区,并提出了自然保护区空间选址的优化方案;姜炎彬等利用物种分布模型Maxent模拟出西藏天然草地四种植物功能群的分布,并表明分布范围和分布网点之间有一定的联系;于海彬等根据长花马先蒿叶绿体基因变异的单倍型空间分布格局,利用物种分布模型MXENT和最小成本的路径方法,模拟出长花马先蒿迁移路线.结果得到两条从青藏高原东南 部到高原内部的迁移扩散路线。

  2.研究方法

  2.1数据来源

  2.1.1物种分布数据

  通过收集有关资料,查阅相关文献,先从《云南种子植物名录》、《云南植物志》《中国植物志》,选取云南省的植物信息。再从国家标本信息基础设施(NS = 2 \* ROMAN II)获取云南省植物物种的存在信息,NSII是目前最全面的物种分布数据库。最后以县级行政单位为地理统计单元(共114个)建立物种分布数据库,记录其标本数量进行下一步的分析。

  2.1.2环境因子数据

  人们普遍认为,气候因素对于大尺度范围内的物种丰富度格局有着显著的影响,气候和地形等环境因子决定了物种的地理分布。因此,为了模拟云南植物物种分布模型,我们从WORLDCLIM 数据库中下载得到的了19个生物气候因子(1950-2000)。该库提供了全球1km ×1km分辨率近50年的月平均气温和降水数据。在其中选取与物种丰富度相关系数较大的六个气候因子:bio5最暖月最高温,bio8最湿润季节均温,bio10最暖季节均温,bio12年降水,bio13最湿润月降水,bio19最冷季节降水。

  2.2数据处理及分析

  通过Excel2016软件对植物分布数据进行处理之后,运用Arcgis10.3进行空间插值,并通过空间统计分析,获得云南省县级行政单位植物物种丰富度,预估物种丰富度,物种丰富度和预估丰富度差值图。以便更加清楚的看出其物种分布格局。

  运用spss22进行线性回归分析以探究不同气候因子与其地理因子,物种丰富度,预估物种丰富度,标本数量之间的关系,以阐明研究区的物种丰富度及气候因子的空间分布特征,并明确不同气候因子和空间格局之间的关系。

  3结果

  3.1云南省物种丰富度格局

  云南省的物种组成复杂,植被类型丰富多样,几乎集中了从寒带,至温带,亚热带甚至是热带的植物品种,在全国3万多种高等植物中,云南省就发现了274科,2076属,1.7万种。主要特色树种以望天树,跳舞草,橡胶树,云南松,三七,马尾松等为主。

  样方内植物种树为15—5833种,平均1372种,反映了云南省植物丰富,其植物数量分布较多在贡山独龙族怒族自治县,维西傈僳族自治县。景洪市,屏边苗族自治县,勐腊县,景东彝族自治县,德钦县,勐海县,大理市;其物种分布数量较少的主要在施甸县,鲁甸县,马龙县,祥云县,昌宁县,陆良县,姚安县,南华县(图1)。

  图1,云南省县级行政单位植物物种丰富度—原始记录数图

  Chao1在1984年最早提出生态学中常用来估计物种总数,它和均匀度、多度无关,但是它对稀有种很敏感。样方内,预估物种丰富度为26.9—7054.7,平均为1865.8,其植物数量分布较多在镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县,镇雄县,镇康县,云县,云龙县,元阳县,元谋县,元江哈尼族彝族傣族自治县;其植物数量分布较少在安宁市,宾川县,沧源佤族自治县,昌宁县,楚雄市,呈贡区,澄江县。

  图3,云南省县级行政单位植物预估物种丰富度图

  在稀有种方面,以丰富度与预估丰富度的差值作为参考,样方内,其稀有种数目较多的地区有云县,镇沅彝族哈尼族拉祜族自治县,镇雄县,贡山独龙族怒族自治县。二者比较接近的有呈贡区,江川县,富源县,昌宁县,江城哈尼族彝族自治县和建水县。

  图4,云南省县级行政单位植物物种丰富度和预估物种丰富度差值图

  样方内,标本纪录数量为22—48806,选取标本数量较多的地方有景东彝族自治县,维西傈僳族自治县,景洪市,屏边苗族自治县,德钦县,贡山独龙族怒族自治县;选取标本数量较少的地方有施甸县,鲁甸县,马龙县,祥云县,姚安县,南华县,昌宁县。

  图5云南省县级行政单位植物标本采集数量图

  云南省植物物种丰富度也呈现出显著的空间异质分布,其与经纬度均呈极显著的二次曲线关系,即随经纬度的增加,物种丰富度呈现先下降,后上升的分布趋势[21]。(图6)

  图6云南省物种丰富度随经度,纬度的变化趋势

  3.2云南省环境因子与植物物种之间的关系

  物种丰富度和气候因子之间的相关性显示,其物种丰富度与bio12年降水,bio13最湿润月降水,bio19最冷季节降水存在显著正相关(图,p<0.05)。其值越大,物种丰富度值也越高

  图7 云南省物种丰富度与气候因子之间的关系

  预估物种丰富度和气候因子之间的相关性显示,其值与bio12年降水,bio13最湿润月降水,bio19最冷季节降水存在显著正相关(图3,p<0.05)。且其值越大,物种丰富度值也越高。

  图8云南省预估物种丰富度与气候因子之间的关系

  标本数量值和气候因子二者之间相关性显示,其值与bio5最暖月最高温,bio8最湿润季节均温,bio10最暖季节均温存在显著负相关(p<0.05),其值越大,标本采集的数量值越小。

  图9,云南省标本数量值与气候因子之间的关系

  4.结论

  4.1植物物种丰富度格局

  物种多样性和丰富度随纬度梯度变化研究表明,在赤道地区物种丰富度达到最高值,向两级逐步降低然而实际上物种多样的经纬度格局在不同的地区并不一致,本次以云南省为调查范围。研究结果显示,云南省物种丰富度并没有表现出直接的线性关系,而是在随着经度和纬度的增加,其物种丰富度表现出先下降再上升的二次曲线关系。这表明云南省不同县区的物种丰富度格局不一样。

  4.2气候因子对物种多样性的作用

  在众多的气候因子中,能量因子和水分因子也被认为是影响植物多样性格局最主要的两类因子。在本实验中,降水量可能是影响物种丰富度,预估物种丰富度最主要的因子,主要体现在其年降水,最湿润月降水和最冷季节降水。因为降水量值越高,其物种丰富度值越大;气温可能是影响标本纪录数量最主要的因素,主要体现在最暖月最高温,最湿润季节均温,最暖季节均温。因为随着温度的上升,其标本记录数量的值反而却越少。

  4.3其他未知因素的影响

  在本实验中局限于气候因子和地理因子,没有对其他的一些因素进行研究。例如地形,由于云南省地形地貌等一些因素,也可能造成一些影响;海拔,没有考虑纵向上海拔的影响,云南省海拔变化也较大;土壤,没有考虑到土壤的不同,同时人为因素,例如采矿,不合理的农耕制度和开办工厂,对云南省植物物种丰富度肯定有一定的影响。以后我们也应在目前研究的基础上,进一步引入地形,土壤以及人为的因素,深入探讨其他未知过程的影响,更加全面的揭示云南省物种多样性的空间格局和其影响因素。

栏目分类