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title: 西双版纳地区桑寄生-寄主网络结构变化及影响因素
author: 李远杰
Issued Date: 2018-5
Abstract: 物种间相互作用多样性对于维持生物多样性及生态系统的功能具有重要作
用,在群落水平上研究物种间相互作用格局可以促进对物种的演化、群落的结
构形成及稳定性维持机制的理解。随着人类活动增强,地球上生物多样性急剧
下降,而当前从物种间相互多样性角度探讨生物多样性及生态系统稳定性的研
究较少,物种相互作用网络结构,尤其是植物网络结构的形成机制也尚不清
晰。西双版纳地处热带亚洲的生物多样性的热点地区,然而近三十多年来,土
地利用发生剧烈变化,导致生物多样性不断减少。基于此背景,本研究通过重
访上世纪八十年代调查地点,利用1978-1984 年和2015-2017 年西双版纳地区桑
寄生及寄主种类调查数据构建桑寄生-寄主网络,分析桑寄生及寄主植物物种多
样性、物种间相互作用多样性及网络结构的变化,并通过重建系统发育关系探
讨了演化历史对桑寄生-寄主的相互作用和网络结构的影响,此外,抽取所调查
到的网络子集,在更精准尺度上进行定量网络分析,探讨了桑寄生-寄主网络的
生态学构建机制。本研究主要研究结果如下:
1. 相比于1978-1984 年调查记录到桑寄生植物2 科11 属29 种,2015-2017
年间调查记录到2 科10 属19 种,这表明桑寄生的物种多样性下降,且消失的
桑寄生多为物候较短、生态分布狭窄、寄主专一性较高的种类。
2. 35 年间,桑寄生-寄主网络由1008 个连接减少为754 个连接,保留下来
的连接为275 个,说明桑寄生-寄主物种相互作用多样性有所下降,桑寄生在寄
主间较频繁的转换,暗示了桑寄生与寄主间关系的灵活性。
3. 桑寄生-寄主网络具有非随机结构,表现为显著的嵌套性和模块性,其基
本拓扑结构在35 年间保持不变;但其嵌套性和模块性程度均下降,暗示了桑寄
生-寄主系统变得更加脆弱。
4. 网络内泛性最强的五蕊寄生(Dendrophthoe pentandra)是维持网络嵌套
性的关键种,多度较高的寄主植物对于网络嵌套性结构的维持也具有重要作
用。寄主专一性低且多度高的桑寄生植物为网络枢纽物种,对网络模块结构的
维持至关重要。因此,从保护网络的结构角度考虑,这些泛性较强及多度较大
的物种应该是首要的保护对象。
5. 桑寄生与寄主间的相互作用受到桑寄生系统发育关系的影响,近缘的桑
寄生物种倾向与相同的寄主植物发生相互作用;模块内物种的组成则受到寄主
的系统发育关系的影响,亲缘关系相近的寄主倾向于分布在同一模块。桑寄生
及寄主植物的消失均不具有系统发育保守性,说明与物种消失有关的性状不是
系统发育保守性状。
6. 物种分布重叠及物种相对多度对网络的拓扑结构具有最高的解释力,基
于物种相对多度的模型是单因素最优模型,部分支持网络形成的“中性假
说”。网络具有非随机的模块结构说明性状匹配在桑寄生-寄主中也起到一定作
用,但具体是哪种性状有待进一步探讨。
7. 基于1978-1984 与2015-2017 年调查建立的桑寄生-寄主定性网络以及抽
取的定量网络子集均具有模块性,说明模块性是桑寄生-寄主网络的内在属性,
可能与桑寄生植物的寄主专一性有关。而网络子集缺少嵌套性,暗示了桑寄生-
寄主间的相互作用并非完全中性。
本研究首次使用网络的方法探讨桑寄生-寄主网络结构构建的生态与进化因
素,也为从物种间相互多样性角度探讨西双版纳地区生物多样性保护与物种共
存提供一个案例,对当地生物多样性保护具有实践意义,即保护生物多样性还
应考虑到物种间的彼此依赖,为保护系统稳定性,应优先保护维持群落结构的
关键种。本研究结果也有助于深入理解群落水平上物种间相互作用的机制。
Degree Level: 硕士
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李远杰. 西双版纳地区桑寄生-寄主网络结构变化及影响因素[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2018.
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