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XTBG OpenIR  > 西双版纳热带植物园毕业生学位论文  > 学位论文

title: 沿海拔梯度变化的哀牢山森林群落系统发育研究
author: 卢孟孟
Issued Date: 2013-11
Abstract: 生物多样性维持机制即群落构建的成因,一直以来都是群落生态学研究领域的热点和焦点之一。群落系统发育理论的出现,为利用群落内物种的系统发育状况来推测历史因素对现有群落的影响和探究群落构建的成因提供了新的思路和方向。生物多样性沿海拔梯度的变化在生物地理学上是广泛存在的现象,在群落水平上重建植物系统发育关系来探讨不同海拔梯度的群落构建和维持机制成为当前群落生态学研究的一项重要内容,尤其是近期DNA条形码技术的出现为这一工作的开展提供了便利。   本研究旨在探讨DNA条形码在一个地区乔木物种鉴定中的实际应用能力和沿海拔梯度对森林群落系统发育的影响规律。以哀牢山地区的亚热带森林群落为研究对象,通过在哀牢山西坡沿海拔梯度分布的不同植被类型中所建立的13个群落样方,进行群落内的物种组成调查和乔木树种的采集工作,经过野外工作共获得了该地区51科、111属、204个树种的525个乔木样本。在沿海拔梯度的森林群落系统发育研究中,应用了三种方法 — Phylomatic、DNA Barocde和DNA Barocde与Phylomatic结合,分别构建了哀牢山地区群落的系统发育进化树,并选用了两个群落系统发育关系指数 — 净亲缘指数(Net Relatedness Index, NRI)和最近亲缘指数(Nearest Taxon Index, NTI),来反映各海拔梯度上群落样方的系统发育结构。   哀牢山区域乔木树种的条形码研究结果显示,所选四个DNA片段(rbcL, matK, trnH-psbA和ITS)的PCR扩增成功率都超过90%;测序成功率rbcL和matK最高,分别为90.7%和90.5%,trnH-psbA(83.6%)次之,ITS最低为73.5%,表明四个片段在亚热带森林乔木中都具有较好的通用性。应用BLAST与NJ Tree两种方法,对物种和属水平的鉴别成功率进行统计,发现单片段中ITS最高,分别为68.4-81.3%和99.0-100%,核心条码rbcL和matK组合的成功率是52.8-60.2%和86.7-90.5%,再与补充条码trnH-psbA和ITS联合可以成功鉴别74.7-79.6%哀牢山自然保护区亚热带森林中的乔木物种。由于ITS片段在亚热带森林部分重要树种类群(樟科和壳斗科等)中的测序成功率较差,提出对这些植物类群采用trnH-psbA作为DNA条形码是一个更好的选择。哀牢山西坡沿海拔梯度的群落系统发育研究的结果显示,在三种群落系统发育树的构建方法中,以APG系统为基础,加以结合DNA条形码序列信息很好地解决了分支末端的系统演化关系,无论是在拓扑结构还是在分支支持率上,都较为清晰和可靠地反映群落内物种间的系统发育关系。群落系统发育beta多样性PhyloSor指数显示出与海拔梯度变化成明显的负相关关系,表明随着海拔的升高,群落间相似性出现降低的变化。从整体的变化趋势来看,哀牢山群落系统发育结构随海拔上升呈现由系统发育聚集走向发散或聚集程度降低的变化规律。低海拔群落表现出系统发育聚集,表明生态位理论中的生境过滤作用在群落构建和生物多样性的维持中起着主导地位;中度海拔地区出现了多种系统发育结构(聚集、发散和随机)共存,推测可能是由于随着海拔的上升,中度海拔的生境异质性要比低海拔复杂的多,群落物种间会更倾向于采取差异化的资源利用策略,物种间的竞争作用会加剧,同时存在生境过滤和竞争排斥两种生态过程的相互作用;在高海拔地区,群落的系统发育结构因选择的指数不同而得到相反的结果,NRI表现出系统发育聚集,而NTI却是表现为随机或发散。经分析认为,在高海拔地区森林群落系统发育表现出发散是更为可信的结果,原因是发散程度的增加表明高海拔的植物比低海拔经历了更强烈的竞争排斥过程,高海拔强的环境压力会促进更高强度的物种间竞争排斥过程,而NRI的结果很可能是由于高海拔地区的物种为了更好地适应环境压力而发生了趋同进化造成的。
Degree Level: 硕士
Appears in Collections:西双版纳热带植物园毕业生学位论文_学位论文

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卢孟孟. 沿海拔梯度变化的哀牢山森林群落系统发育研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013.
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