“岛屿效应”对植物多样性分布格局的影响

1、“岛屿效应”对植物多样性分布格局的影响岛屿的植物物种分布格局及其影响机制一直是生态学和生物地理学的优先区域和研究热点。人类活动已成为导致植物生境丧失和破碎化的主要原因,而生境破碎化所形成的“岛屿效应”是如何影响物种的分布格局?“岛屿效应”对真正岛屿与“生境岛屿”上（中）不同类群的植物多样性分布格局的影响又是怎样的?它的决定机制是什么?海洋岛屿与“生境岛屿”中不同类群的植物及物种组成变化对“面积效应”的响应是否一致,是否存在一些特殊的变化规律?有待于进一步的探索。由于岛屿生物地理学理论较简单,容易理解,且似乎合理,目前应用很广泛,成为解释岛屿及斑块生境中植物多样性格局的形成、自然保护区设计和生物

2、多样性保护的理论基础；同时,在越来越多的研究案例中,发现其确实存在一些局限性较多的生态学家开始怀疑岛屿生物地理学理论的准确性和可用性范围,该理论指导实践的作用和意义也受到一些批评,该理论应在更多的研究案例研究中得到补充和扩展。鉴于此,本研究重点以海南岛及其中国南海主要小岛屿为研究对象,在掌握了海南岛植物种类组成变化的基础上,通过海南岛内森林斑块中的极小种群野生植物、自然保护区内的海南特有植物这两类特殊且脆弱的物种以及南海主要小岛屿中不同类群的植物为切入点,结合海洋岛屿与“生境岛屿”中不同类群植物及其物种组成变化与面积效应的比较研究,达到进一步补充和完善岛屿生物地理学,使之能够真正应用到自然保护

3、区的管理以及为生物多样性保护提供重要的理论依据。（1） 在文献综述和野外调查的基础上,对海南的维管束植物进行考证。结果表明：海南目前记录并能考证实物或标本的植物共有6036种（海南本岛6016种,另外20个野生种分布在西沙和南沙群岛）；海南岛本地野生种4602种、海南特有植物491种、珍稀濒危植物512种、逸生及归化植物170种（含外来入侵种63种）、引种的栽培植物1244种；另外,海南岛周边附属小岛屿的维管束植物最多的为大洲岛（577种）、最少的为加井岛（20种）,植物物种与海南岛内的相似。（2） 以南海岛屿为例,探索南海小岛屿中不同类群植物丰富度与岛屿面积、与大陆的距离、海拔、年均温和年降

4、雨量等环境数据关系。结果表明：与岛屿生物地理学理论所认为的面积、岛屿与大陆的距离决定了物种的丰富度有所不同,本文在岛屿理论的基础上考虑了影响地形复杂性的海拔高度以及气候因子后,海拔高度成为影响物种丰富度的最主要因子,不仅对所有类群植物丰富度的相对重要性较大,且对藤本植物丰富度的解释力最好（R2=0.798）,而岛屿面积、岛屿与大陆的距离次之，气候因子最小；包含面积与海拔两个变量的环境异质性对全部植物丰富度的独立效应最好为46.8%,而岛屿与大陆的距离对草本植物丰富度的独立效应最好为10.7%；模型残差表明,大陆岛和火山岛由于生境相对复杂,本文仅考虑面积和海拔作为生境异质性仍然是不够的,未来的研

5、究如何更好地测度生境异质性（如土壤、森林覆盖率、微地形）而不是用面积和海拔来代表,依然是一个需要长期探索的过程。（3） 以海南岛内的极小种群和海南岛内13个自然保护区（野生植物丰富度最高的为尖峰岭保护区2286种,最少的为南湾保护区340种）中的海南特有植物为例,研究人为干扰下的“岛屿效应”对“生境岛屿”中不同类群植物分布格局的影响,结果表明：人类活动不利于多数极小种群物种的分布,极小种群多分布在片段化的生境中,这些种群在中等水平的环境梯度下的物种丰富度最大,且随着人为干扰程度的增加而降低。但有3个种多分布在人类活动区域的林缘或路边,表现出较小程度的人为干扰有利于它们种群的发育；因此,未来对极

6、小种群野生植物的研究和保护,应综合考虑不同类群植物的生物学特性、不同生境地的地形和群落等综合因素,才能更好的实现濒危植物种群的保护。轻度的人为干扰对特有植物的分布格局具有一定的促进作用,如,轻度的次生林面积所占比例与特有物种丰富度具有极显著的正回归关系(R2=0.662),而且在逐步回归模型中的相对重要性也较大,因而对特有植物的保护没有必要完全排除人为干扰；地形因子对特有梢物多样性分布格局的单独解释力较强。如,地形异质性模型对海南特有种数所占比例的模型解释力较好(R2=0.853),且海拔高度的相对重要性最大；但包含地形、植被和气候因子的综合模型对特有种丰富度分布格局的解释力最强(R2=0.9

7、39)高于各个独立因子(R2<0.886)；另外,影响特有植物物种组成的主要因子为地形粗糙度、海拔高度、轻度的次生林面积所占比例。（4） 以人为干扰较少的海洋岛屿与岛屿化的自然保护区为例,比较研究海洋岛屿与“生境岛屿”中不同类群的植物及物种组成变化对“面积效应”的响应。结果表明：总体上,海洋岛屿与“生境岛屿”中不同类群的植物物种丰富度与面积呈正相关,符合岛屿理论的“面积效应”；但在海洋岛屿或自然保护区面积较小时,随着面积的增加,物种数并不总是增加的,物种数量出现反复。另外，在海洋岛屿面积为0.1-0.3km2或自然保护区的面积为15-18km2时，海洋岛屿和自然保护区中的物种数增

8、加迅速,而面积较大时,增加开始变缓。以上均表明一些较小面积的海洋岛屿和自然保护区也可能具有较多的物种,因此,在进行物种保护时,也要注意保护这些含有较多物种的小面积岛屿或保护区。海洋岛屿中不同生长型植物所占比例平衡的面积约为1.8-2.1km2;自然保护区中的不同生长型植物所占比例平衡的面积约为40-43km2,而后随着面积的增大,海洋岛屿与自然保护区内的乔木所占的比例迅速增大,而灌木、藤本和草本所占的比例开始下降。自然保护区的临界最小面积与物种数的比值为0.0333-0.0358（km2/物种数）,略高于海洋岛屿所预测的理论值0.0236-0.0276（km2/物种数）,但两者的数值接近。这一结果既表明了“生境岛屿”比海洋岛屿所处的环境更为复杂,受外界干扰的因素较多,因此需要更大的面积才能维持生态系统的稳定性；同时也表明了海洋岛屿与“生境岛屿”中不同类群的植物及物种组成变化对“面积效应”的响应较一致。最后,本研究以海洋岛屿的最小面积与物种数的比值0.0236-0.0276（km2/