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      植物群落鄰體間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系是否影響鄰體效應(yīng)?

      2023-08-30 09:52:34王麗萍烏俊杰陳鳳仙于小莉孫繼文
      亞熱帶植物科學(xué) 2023年3期
      關(guān)鍵詞:制約生境幼苗

      王麗萍,烏俊杰,陳鳳仙,馮 哲,于小莉,孫繼文

      (大理大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院,云南 大理 671003)

      鄰體效應(yīng)是維持植物群落構(gòu)建的主要驅(qū)動(dòng)機(jī)制之一[1],當(dāng)相鄰植物個(gè)體發(fā)生相互作用時(shí),競(jìng)爭(zhēng)抑制和促進(jìn)通常同時(shí)存在[2]。鄰體競(jìng)爭(zhēng)會(huì)強(qiáng)烈影響植物生長(zhǎng)與種群更新,即相對(duì)某植物個(gè)體而言,其周圍同種或異種鄰體為爭(zhēng)奪資源而對(duì)目標(biāo)物種產(chǎn)生不利影響[3]。最近的研究表明,密度制約存在于親緣關(guān)系較近的異種個(gè)體之間[4—5],即系統(tǒng)發(fā)育密度制約,是密度制約的延伸[6—8]。不同的異種植物對(duì)目標(biāo)植物的影響不相同,這種差異源于鄰體與目標(biāo)種在譜系上的距離[6,9]。

      當(dāng)目標(biāo)物種與鄰體的親緣關(guān)系較近,對(duì)其生長(zhǎng)、存活或更新等不利時(shí),為系統(tǒng)發(fā)育負(fù)密度制約(Phylogenetic negative density dependence, PNDD)[6]。研究表明,系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系較近的物種擁有更多共同的病原體和昆蟲食草動(dòng)物[5,10—11],也更容易殺死親緣關(guān)系較近的種子、幼苗和幼樹[6,12],以至于近緣物種之間難以共存[5]。

      在少數(shù)研究中,系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系較近的鄰體間表現(xiàn)另一種共存模式,即近緣異種鄰體有利于目標(biāo)物種生長(zhǎng),而遠(yuǎn)親鄰體也可能會(huì)抑制目標(biāo)植物的生長(zhǎng)從而不利于存活,表現(xiàn)為系統(tǒng)發(fā)育正密度制約(Phylogenetic positive density dependence, PPDD)[9]。生境過濾可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)育相似性和幼苗存活率之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系,密切相關(guān)的植物通常具有相似的生境條件需求[13—14],即環(huán)境偏好相似[9],從而更可能聚集在一起,導(dǎo)致群落譜系聚集[15]。當(dāng)生境異質(zhì)性得到控制時(shí),密切相關(guān)的異種鄰體的幼苗存活率也更高[16]。這進(jìn)一步反映出系統(tǒng)發(fā)育距離較近的物種可能在空間上更聚集并局部適應(yīng)共同的生物因素或非生物環(huán)境[17]。

      然而,系統(tǒng)發(fā)育方法的應(yīng)用可能會(huì)受到限制,鄰體效應(yīng)的機(jī)制可能取決于植物的其他特征,而不是物種本身的系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性,即鄰體間無系統(tǒng)發(fā)育密度制約,鄰體間的相互作用強(qiáng)度主要是由層次結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)[18]。由于研究系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性在驅(qū)動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果中受到分類群寬度和生態(tài)環(huán)境影響的限制,使研究變得模糊。因此,Mahon 等[19]采用回歸和模型選擇的方法研究系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性對(duì)不同生態(tài)環(huán)境下競(jìng)爭(zhēng)的重要性,表明功能相似,非系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性,可以解釋競(jìng)爭(zhēng)相關(guān)的群落構(gòu)建,系統(tǒng)發(fā)育距離的遠(yuǎn)近對(duì)鄰體效應(yīng)沒有影響。

      關(guān)于鄰體間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對(duì)鄰體效應(yīng)的影響研究較多,但至今無統(tǒng)一定論。因此,本文通過文獻(xiàn)檢索、篩選、整合有關(guān)鄰體間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對(duì)鄰體效應(yīng)影響的文獻(xiàn),并分析所篩選文獻(xiàn)中不同結(jié)果的原因,旨在明確系統(tǒng)發(fā)育距離對(duì)鄰體效應(yīng)的影響表現(xiàn)不一的生態(tài)學(xué)機(jī)制,進(jìn)而為研究森林群落中鄰體間系統(tǒng)發(fā)育距離對(duì)鄰體效應(yīng)的影響,揭示群落構(gòu)建和物種共存過程的影響機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。

      1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

      1.1 文獻(xiàn)檢索

      在Web of Science、Google Scholar 和CNKI 等3個(gè)數(shù)據(jù)庫搜索鄰體間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對(duì)鄰體效應(yīng)的影響的文獻(xiàn),檢索時(shí)間為1980.01.01~2022.05.01。

      在Web of Science 上利用標(biāo)題、摘要和全文進(jìn)行檢索,關(guān)鍵詞均為: (‘phylogen*’ or ‘relat*’) and(‘density depend*’ or ‘density-depend*’or ‘neighbour*’or ‘neighbor*’ or ‘competition’ or ‘survival’ or ‘growth’or ‘coexist*’ or ‘Janzen-Connell’ or ‘Janzen Connell’ or‘J-C’ or ‘mortality’ or ‘recruit*’) and (‘plant*’ or ‘tree*’or ‘forest*’ or ‘seed*’) ,檢索到4230 篇。

      在 Google Scholar 上檢索的關(guān)鍵詞:(‘phylogenetic’ or ‘phylogeny’ or ‘phylogenetically’ or‘phylogenetics’ or ‘relation’ or ‘relationship’ or ‘relative’or ‘relatedness’) and (‘density dependence’ or‘density dependent’ or ‘density-dependent’ or ‘densitydependence’ or ‘neighbourhood’ or ‘neighborhood’ or‘neighbor’ or ‘competition’ or ‘survival’ or ‘growth’ or‘coexist’ or ‘coexistent’ or ‘Janzen-Connell’ or ‘Janzen Connell’ or ‘J-C’ or ‘mortality’ or ‘recruitment’) and(‘plant’ or ‘tree’ or ‘forest’ or ‘seed’)。共檢索到88 篇。

      在CNKI 上檢索式為:SU=(‘系統(tǒng)發(fā)育’+‘譜系’)AND SU=(‘密度制約’+‘鄰體’+‘競(jìng)爭(zhēng)’+‘存活’+‘生長(zhǎng)’+‘Janzen-Connell’+‘Janzen Connell’+‘J-C’+‘共存’+‘死亡’+‘更新’),檢索到75 篇。

      總共檢索到4393 篇文獻(xiàn),刪除重復(fù)后得到4388篇(圖1)。

      1.2 文獻(xiàn)篩選

      在檢索到的文獻(xiàn)中,依次通過標(biāo)題、摘要及全文篩選出包含鄰體間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對(duì)鄰體效應(yīng)影響的文獻(xiàn)35 篇(圖1)。根據(jù)文章模型中系統(tǒng)發(fā)育指數(shù)的參數(shù)值及顯著性來判定鄰體間系統(tǒng)發(fā)育是否會(huì)顯著地影響鄰體效應(yīng)。篩選的文獻(xiàn)缺少對(duì)照組,數(shù)據(jù)為單組率分析。

      1.3 數(shù)據(jù)提取

      利用Plot Digitizer (Web Plot Digitizer - Extract data from plots, images, and maps (automeris.io))工具提取文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)。提取每一項(xiàng)研究中系統(tǒng)發(fā)育的距離對(duì)鄰體間相互作用的影響強(qiáng)度,并且記錄作者、年份、研究地點(diǎn)和位置、年均溫度、年均降水量、研究物種、生活史階段、研究時(shí)間、預(yù)測(cè)類型(物種的死亡、存活、競(jìng)爭(zhēng)、共存、發(fā)芽)、預(yù)測(cè)因子(系統(tǒng)發(fā)育的距離、物種相關(guān)性、系統(tǒng)發(fā)育多樣性等)。

      1.4 系統(tǒng)發(fā)育指數(shù)類型

      文獻(xiàn)中包含的系統(tǒng)發(fā)育距離指數(shù)有10 種(表1)。

      表1 鄰體間系統(tǒng)發(fā)育指數(shù)Table 1 Phylogenetic indices of neighborhood

      NRI、NTI、APd’ 和NTPd’ 的數(shù)值越大,代表鄰體間的系統(tǒng)發(fā)育距離越近。其在模型中的參數(shù)為正時(shí),說明鄰體間系統(tǒng)發(fā)育距離越近,越不利于物種的存活、生長(zhǎng)或更新,為系統(tǒng)發(fā)育負(fù)密度制約。若其在模型中的參數(shù)為負(fù),則說明鄰體間系統(tǒng)發(fā)育距離越近,越有利于物種的存活、生長(zhǎng)或更新,為系統(tǒng)發(fā)育正密度制約。

      PD、PR、MND 和NND 的單位為百萬年(Ma),其數(shù)值越大表示鄰體間的系統(tǒng)發(fā)育距離越遠(yuǎn)。在模型中的參數(shù)為正時(shí),表明鄰體間系統(tǒng)發(fā)育距離越遠(yuǎn)對(duì)物種間的相互作用越積極,為系統(tǒng)發(fā)育負(fù)密度效應(yīng);當(dāng)參數(shù)為負(fù)時(shí),表明鄰體間系統(tǒng)發(fā)育距離越遠(yuǎn)越不利于物種的存活、生長(zhǎng)或更新,為系統(tǒng)發(fā)育正密度制約。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 研究地點(diǎn)分布

      納入分析的35 篇文獻(xiàn)中涉及37 個(gè)研究地點(diǎn)(圖2),主要分布在亞洲(15 篇)、美洲(11 篇)和歐洲(11 篇),且大部分研究地點(diǎn)分布在熱帶(16 篇)、亞熱帶(10 篇)和溫帶(6 篇)森林。

      圖2 研究地點(diǎn)地理分布Fig. 2 Geographical distribution of study sites

      2.2 鄰體間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對(duì)密度制約的影響

      檢索到的文獻(xiàn)中,最多的結(jié)果是PNDD (25 篇),其次是PPDD (10 篇),最少的是鄰體間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對(duì)鄰體效應(yīng)無顯著作用(7 篇)(表2)。29 篇是在森林中進(jìn)行野外實(shí)驗(yàn),通過選定樣地,建立樣方,對(duì)幼苗或成樹長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。有6 篇是室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行的[21—22,2527,43—44],且有兩篇是同時(shí)進(jìn)行野外和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)[27,43],其中一篇室內(nèi)和野外的結(jié)果存在差異[27],在野外的結(jié)果為PNDD,在室內(nèi)的結(jié)果則為PPDD,并且用于實(shí)驗(yàn)的對(duì)象為草本植物。僅有7 篇是無系統(tǒng)發(fā)育密度制約[18,21,25,28,33,42,44],包括3 篇室內(nèi)實(shí)驗(yàn)[21,25,44]和4 篇野外實(shí)驗(yàn)[18,28—29,33]。

      表2 鄰體間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對(duì)密度制約的影響Table 2 Effects of Phylogenetic relatedness of neighborhood on density dependence

      在大尺度區(qū)域范圍內(nèi),目標(biāo)物種為成樹時(shí),鄰體效應(yīng)受到天敵、病原體和資源競(jìng)爭(zhēng)因素影響。大尺度下熱帶幼苗表現(xiàn)出PNDD 主要由天敵、資源競(jìng)爭(zhēng)和有害的隱性等位基因引起,而小尺度下幼苗只受到病原菌的影響。亞熱帶大尺度下的幼苗受到病原體、專一性天敵和資源競(jìng)爭(zhēng)的影響,種子期受到天敵的影響;小尺度下的幼苗主要受天敵和資源競(jìng)爭(zhēng)影響。在溫帶大尺度和小尺度下的幼苗分別受到病原體和資源競(jìng)爭(zhēng)的制約(表3)。綜上所述,導(dǎo)致PNDD 形成的原因與研究尺度和研究對(duì)象之間都沒有明顯規(guī)律。天敵、病原體、資源競(jìng)爭(zhēng)和有害的隱性等位基因是導(dǎo)致PNDD 的重要原因。

      表3 引起系統(tǒng)發(fā)育負(fù)密度制約的原因Table 3 Causes of phylogenetic negative density dependence (PNDD)

      在大尺度和小尺度下生境過濾作用于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)的幼苗,同時(shí)大尺度下亞熱帶和溫帶地區(qū)的成樹也受到該機(jī)制的制約;而生境異質(zhì)性小和共生真菌具有特異性,只作用于大尺度下低緯度的幼苗(表4)。其中研究對(duì)象與導(dǎo)致PPDD 形成的原因表現(xiàn)出明顯規(guī)律,即成樹只受到生境過濾作用,而幼苗受到三種因子影響。除此之外,氣候帶和研究尺度與具體原因也存在一定的規(guī)律,但不明顯。

      表4 引起系統(tǒng)發(fā)育正密度制約的原因Table 4 Causes of phylogenetic positive density dependence (PPDD)

      在亞熱帶和溫帶均檢測(cè)到鄰體間無系統(tǒng)發(fā)育密度制約的結(jié)果。由于部分文獻(xiàn)沒有解釋具體原因,因此導(dǎo)致該結(jié)果的限制因子主要為性狀無系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)和早期物種間不會(huì)有直接的相互作用。當(dāng)研究對(duì)象為大尺度空間的成樹和幼苗時(shí),主要是性狀無系統(tǒng)發(fā)育信號(hào);為小尺度種子時(shí),主要是早期種子間沒有直接相互作用(表5)。

      表5 鄰體間無系統(tǒng)發(fā)育密度制約Table 5 Causes of not phylogenetic density dependence on neighborhood

      在相同地點(diǎn)不同結(jié)果的文獻(xiàn)中,研究地點(diǎn)分布在國內(nèi)(黑石頂、天童山和長(zhǎng)白山)和國外(Sepilok Forest Reserve、BCI 和Davis Bodega Marine Reserve)(表6)。在SFR 研究對(duì)象都為幼苗,部分幼苗存在有害的隱性等位基因?qū)е翽NDD,另一部分幼苗由于生長(zhǎng)在生境異質(zhì)性小的環(huán)境中進(jìn)而出現(xiàn)PPDD。在BCI 研究結(jié)果不同于研究對(duì)象的生活史階段,成樹為PNDD,主要限制因子有資源競(jìng)爭(zhēng)、天敵、病原菌和近親不利繁殖;幼苗影響因素為生境過濾,表現(xiàn)出PPDD。黑石頂成樹和幼苗階段都檢測(cè)到PNDD,主要由專一性天敵和病原體引起;但幼苗階段還出現(xiàn)PPDD,其原因是與菌根真菌共生。在天童山,小樹和灌木分布于下層受到資源競(jìng)爭(zhēng)的影響,為PNDD;上層的成樹由于環(huán)境過濾作用,結(jié)果為PPDD。長(zhǎng)白山和Davis Bodega Marine Reserve不同的原因都與研究對(duì)象無關(guān),其中長(zhǎng)白山成樹和幼苗都檢測(cè)到PNDD 和PPDD 兩種結(jié)果,成樹和幼苗的PNDD 分別由天敵和病原體影響,而PPDD 都受到生境過濾的制約。在 Davis Bodega Marine Reserve 小尺度下研究對(duì)象都為幼苗,PNDD 和PPDD 分別由資源競(jìng)爭(zhēng)和生境過濾導(dǎo)致。整體上,導(dǎo)致相同地點(diǎn)不同結(jié)果與研究對(duì)象總體不相關(guān),在幼苗和成樹階段都檢測(cè)到PNDD 和PPDD。

      3 討論

      3.1 鄰體間系統(tǒng)發(fā)育負(fù)密度制約

      盡管許多相互并存的機(jī)制可能有助于森林中的植物物種共存,但對(duì)PNDD 穩(wěn)定機(jī)制的研究主要集中在那些作為病原體的微生物和昆蟲,種子捕食者和食草動(dòng)物介導(dǎo)的負(fù)效應(yīng)上[48]。從文獻(xiàn)分析來看,形成PNDD 的三種主要因素在大尺度的成樹中均有體現(xiàn),可能在成樹階段能為其他生物提供生存環(huán)境,進(jìn)而吸引各種生物來影響幼苗更新、幼樹生長(zhǎng)和樹木死亡。而種子階段可能受到“物種群體保護(hù)”,即高密度的異種苗可能會(huì)減少捕食者對(duì)種子的察覺,并增加種子到幼苗過渡的可能性[49]。低緯度帶生物相互作用的強(qiáng)度作為物種聚集的驅(qū)動(dòng)因素,使親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的物種聚集在一起[32]。已知異種鄰體會(huì)減少宿主與其物種特異性害蟲和病原體之間的接觸,這種情況會(huì)減少天敵的傳播,提高存活率[50]。在熱帶短時(shí)間和小的空間尺度上,幼苗物種多樣性可能通過與病原體的相互作用,進(jìn)而有利于周圍其他幼苗生長(zhǎng)[6]。而亞熱帶和溫帶的幼苗和種子階段的PNDD 效應(yīng)中沒有受到病原菌影響,可能是其他因素的負(fù)效應(yīng)強(qiáng)度超過病原菌。此外,性狀和譜系的發(fā)散也可能有助于種間生態(tài)位分化,提高根系對(duì)病原菌的抵抗力,促進(jìn)根系群落物種的穩(wěn)定共存[37]。

      因此,研究尺度的大小對(duì)研究結(jié)果影響不顯著。但Hubbell 等[51]認(rèn)為在大的空間尺度上,局部密度制約效應(yīng)不影響森林群落多樣物種的共存,然而小尺度上效應(yīng)的積累有可能轉(zhuǎn)移到大尺度上,從而影響群落結(jié)構(gòu),有助于多物種共存。在一些特殊環(huán)境中,空間資源的異質(zhì)性可能掩蓋潛在的PNDD 現(xiàn)象,即使在適合種群增長(zhǎng)的環(huán)境中也難以檢測(cè)到PNDD,而且還會(huì)產(chǎn)生PPDD 假象。

      3.2 鄰體間系統(tǒng)發(fā)育正密度制約

      一開始PPDD 是一種尚未被認(rèn)識(shí)和獨(dú)立存在的現(xiàn)象,但近年來,這種現(xiàn)象不斷在熱帶、亞熱帶和溫帶森林的各個(gè)生活史階段被驗(yàn)證和認(rèn)可,PPDD是真實(shí)存在的,即PPDD 也是影響植物生長(zhǎng)和存活的一種因素[8—9,16,38]。

      PPDD 主要通過較強(qiáng)的生境過濾[8—9,16]、環(huán)境異質(zhì)性小[17]和共生真菌[43]三種機(jī)制促進(jìn)鄰體間近緣物種共存。生境異質(zhì)性與物種生境偏好共同作用導(dǎo)致的生境過濾效應(yīng)是物種生態(tài)位分化的一種形式[52],環(huán)境異質(zhì)性有助于樹木生長(zhǎng)和發(fā)育的差異,包括獲取資源、分散和承受壓力的能力,還可以解釋更多的密度制約機(jī)制。其中地形可影響光照、溫度和水分分布,是為生態(tài)群落提供生物多樣性的最重要的環(huán)境梯度之一[53];土壤是植物生存和生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ),土壤養(yǎng)分的空間異質(zhì)性對(duì)生態(tài)群落有重要影響[54]。實(shí)際上,導(dǎo)致水和養(yǎng)分可用性差異的異質(zhì)環(huán)境在自然界較常見,樹木的生長(zhǎng)和死亡與地形梯度的土壤資源相關(guān)[55]。例如,西雙版納大樣地的生境因子主要是地形和土壤[16];臺(tái)灣蓮花池年均降水量超過2229 mm,關(guān)鍵的生境過濾限制因素不是土壤濕度,而是光照[38]。長(zhǎng)白山地處高緯度和高海拔地區(qū),溫度和水分相對(duì)于熱帶和亞熱帶的森林較低,土壤濕度是該地帶的限制因子[46]。在檢索到的文獻(xiàn)中,受到生境因子土壤理化性質(zhì)[9,16—17,27,32,43,46]、地形[9,16—17,38]和光因子[8,41]影響的篇數(shù)依次遞減,源于土壤理化性質(zhì)是決定植物能否在其區(qū)域存活和生長(zhǎng)的主要條件之一,還可能與部分植物對(duì)地形和光照不太敏感的特異性有關(guān);光因子制約的文獻(xiàn)較少,可能部分研究在實(shí)驗(yàn)過程未考慮光照的影響。

      形成PPDD 的機(jī)制還與共生真菌有關(guān),研究表明同屬或同科的植物往往在植物各個(gè)器官里擁有共生微生物種群[56—58],其中外生菌根可能使鄰近幼苗的親緣關(guān)系增加[38]。菌根真菌外部的菌絲能夠擴(kuò)大宿主植物根的吸收面積,增強(qiáng)對(duì)營養(yǎng)的吸收,還能增強(qiáng)植物對(duì)病原菌的抗性[59]。

      氣候變化會(huì)影響樹種的分布,導(dǎo)致生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能的不同[60],進(jìn)而促成局域群落間相互作用的差異。

      3.3 鄰體間無系統(tǒng)發(fā)育密度制約

      鄰體間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系無密度制約效應(yīng),即物種的生存與鄰體的親緣關(guān)系無關(guān)聯(lián),這與生態(tài)位理論相悖。最近研究表明,植物生長(zhǎng)潛力而非系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系能有效預(yù)測(cè)荒廢農(nóng)田土壤生物對(duì)外來和本土植物的作用[61],即無系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)。鄰體間缺乏強(qiáng)烈的系統(tǒng)發(fā)育密度制約可能反映檢測(cè)的性狀無系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)。例如,在草本植物中,功能性狀缺乏系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)是相當(dāng)常見的[62]。最大株高、葉磷含量、葉氮含量、種子平均質(zhì)量和比葉面積都不是高寒草甸植物系統(tǒng)發(fā)育的保守性狀[28]。一部分研究在室內(nèi)做種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn),選擇的目標(biāo)物種處于種子階段,而該階段植物間可能沒有直接的相互作用[25],進(jìn)而導(dǎo)致鄰體間無系統(tǒng)發(fā)育密度制約效應(yīng)。此外,某些實(shí)驗(yàn)條件可能會(huì)模糊系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性、功能相似性和鄰體間共存方式,如單獨(dú)的系統(tǒng)發(fā)育距離并沒有顯著影響競(jìng)爭(zhēng),然而系統(tǒng)發(fā)育距離和脅迫條件之間的相互作用改變了植物性狀和競(jìng)爭(zhēng)[25]。

      3.4 同一樣地不同的鄰體效應(yīng)

      同一樣地的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系有不同的鄰體效應(yīng),體現(xiàn)了生態(tài)位理論的兩個(gè)相反過程(生境過濾和競(jìng)爭(zhēng)排斥)同時(shí)存在。一方面,相同地點(diǎn)幼苗與幼苗鄰體效應(yīng)不同。首先,這是由幼苗的特性(稀有種和常見種)決定的,土壤微生物群對(duì)稀有種的影響具有顯著的系統(tǒng)發(fā)育保守性[43],可能是由強(qiáng)病原體和弱菌根真菌共同感染造成的負(fù)作用[63]。此外,土壤有害生物更傾向于聚集在稀有物種附近,并產(chǎn)生不成比例的限制[64]。與稀有種相比,常見種通常被認(rèn)為與菌根真菌有更強(qiáng)的關(guān)聯(lián),通過與微生物的互惠作用來促進(jìn)生長(zhǎng)[65]。其次,還與幼苗鄰體的大小相關(guān)。大樹遮蔽了較小的鄰體,占據(jù)生根區(qū)和空間區(qū)的主導(dǎo)地位,并吸引大量的病原體和食草動(dòng)物[66]對(duì)幼苗產(chǎn)生不利影響;幼苗與幼苗間獲取的各種資源相當(dāng),受到環(huán)境過濾作用強(qiáng)度更大,有利于幼苗的存活[46]。另一方面,相同地點(diǎn)幼苗與成樹的鄰體效應(yīng)不同。生活史階段(成樹與幼苗的生長(zhǎng)差異),成樹主要受到特定天敵(例如病原體、植食性昆蟲等)的影響[5],以及種間對(duì)光和地下資源的競(jìng)爭(zhēng)[8];而幼苗主要受到生境過濾的作用,系統(tǒng)發(fā)育距離較近的樹種聚集分布[8—9]。此外,同一樣地的不同鄰體效應(yīng)也源于物種的分布不同。在森林群落中林冠上下層鄰體效應(yīng)的差異歸因于冠層結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的森林群落地面以上的微氣候差異,如林下光照強(qiáng)度、空氣濕度等能隨距離地面的距離而發(fā)生變化[67];上層大樹能改變下層幼樹或灌木的光照分布,進(jìn)而改變林下物種多樣性[68]。

      4 結(jié)論

      在不同研究中,鄰體間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系對(duì)鄰體效應(yīng)的影響不一致,主要有三種結(jié)論:系統(tǒng)發(fā)育負(fù)密度制約效應(yīng)、系統(tǒng)發(fā)育正密度制約效應(yīng)和無系統(tǒng)發(fā)育密度制約。導(dǎo)致不同結(jié)論的原因可能在于不同的氣候帶、研究方法(野外或室內(nèi))、目標(biāo)物種類型(稀有種和常見種)、植物生活史階段(種子、幼苗、幼樹和成樹)以及環(huán)境異質(zhì)性。因此,今后研究鄰體間系統(tǒng)發(fā)育密度制約時(shí),應(yīng)盡可能考慮以上因素的影響,以確保研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

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