衡水湖湿地植被的种群生态位研究

刘志鹏，李 峰，王晓超

(衡水学院 生命科学学院，河北 衡水 053000)

衡水湖湿地植被的种群生态位研究

刘志鹏，李 峰，王晓超

(衡水学院 生命科学学院，河北 衡水 053000)

在衡水湖5个样地对1个乔木群落以及4个草本群落开展生态位宽度和生态位重叠指数研究.其结果表明：广生态位型的 5个植物种火炬树(Rhus typhina)、柽柳(Tamarix chinensis)、芦苇(Phragmites communies)、茵陈蒿(Artemisia capillaries)和碱蓬(Suaeda glauca)其生态位宽度比较大，BL和 B(SW)i两个指数都是外来入侵种火炬树最大，当地土著种芦苇次之，这反映了以上物种的地位和作用；存在生态位重叠的物种对占75.6%，即各物种对资源的共享趋势比较明显；但衡水湖高度的异质化生境且最大生态位宽度种火炬树为外来入侵种，共同造成了当地宽生态位物种间生态位重叠值不高的特点.

生态多样性；种间竞争；生态位宽度；生态位重叠；衡水湖；湿地

0 引言

现代生态位理论的研究集中在生态位宽度、生态位重叠和生态位相似性比例等生态位测度的定量研究上，这些数据的积累是生态位理论指导林业、保护区实践生产活动的必要基础[1-2].植被演替过程中生态位宽度的变化能反映出不同植物种群对不同资源的适应能力差异[3]，而生态位重叠与生态位相似性比例之间有复杂的相关性，进而共同决定群落的种组和结构[4]，故林业上的种间配置必须要综合考虑植物种群的以上 3个数值，并对比参考种间利用性竞争的关系和强度，即如果是竞争性的生态关系，那么至少要求尽可能将某一维度的资源不要重叠[5].衡水湖自然保护区是华北平原上第一个内陆淡水湖国家级自然保护区，其植物群落的演替动态和稳定性是维持保护区生态效益的基础[6]，对衡水湖保护区植被进行生态位测度的定量化研究是非常有价值的.

1 研究方法

1.1 野外调查方法

根据衡水湖湿地不同地点的生境特征，设置5个样地，具体为北岸堤、中心码头、北八里庄、前冢、刘家埝.北岸堤样地为乔木群落，设置10 m × 10 m的样方，记录乔木的种名、株数、个体高度、胸径等；在乔木样方内沿对角线设置3个 2 m × 2 m的灌木和1 m × 1 m的草本样方，分别记录植物的种名、株数、盖度、平均高度等数据.另外4个样地均为草本群落，在每个样地随机设置1 m × 1 m的草本样方，记录方法同上.在5个样地中共调查乔木样方36个，灌木样方108个，草本样方180个.同时记录每个样地的经纬度、海拔高度、坡度、坡向以及土壤参数等环境特征[7].

1.2 数据处理方法

重要值(I.V.)：

I.V.=相对密度+相对频度+相对盖度Levins生态位宽度(BL)：

Shannon-Wiener生态位宽度(B(sw)i)：

Pianka生态位重叠指数(Op)：

式中S为物种数，r为资源等级数(本文中为样方数)，Pij为物种i在第j资源位上的重要值占它所在全部资源位上重要值的比例，Op为物种i与物种k的生态位重叠值[8-11].

2 结果与分析

2.1 生态位宽度研究

生态位宽度度量了植物对资源环境利用的能力，其值越大表明植物对环境的适应能力越强、对资源利用越充分.反之，则表明其在资源竞争中处于劣势[12].衡水湖湿地多度较大的几个物种的生态位宽度如下：

表1 衡水湖湿地10种主要物种的生态位宽度

由表1可以看出，衡水湖湿地的常见物种中，生态位宽度由大到小的排列顺序分别为：BL为火炬树、芦苇、茵陈蒿、碱蓬、柽柳、猪毛菜、獐茅、罗布麻、茜草、小藜；B(SW)i为火炬树、芦苇、茵陈蒿、碱蓬、柽柳、猪毛菜、獐茅、罗布麻、茜草、小藜.两者计测的结果一致.火炬树作为外来入侵种缺少天敌，加上其本身对盐碱性土壤的适应能力和极强的萌蘖生殖能力，导致了其在资源竞争中的强势地位，北岸堤林下其良好的自我更新情况也反映了这一点[13].芦苇是衡水湖湿地沼泽中的原生植物，长期的进化使其高度适应当地的资源配置状况，水陆交错的生境利于芦苇的生长，所以芦苇的生态位也维持在一个较高的水平[14].茵陈蒿、碱蓬、猪毛菜等属于典型的盐生沙壤植被，在衡水湖湿地也有较广的分布，可以用的资源位较多，生态位相对较高.而小藜和茜草属于北岸堤乔木林下的伴生物种，衡水湖保护区内的乔木林受自然条件和人工干扰的共同影响面积较小，所以其资源位利用比较狭窄，其生态位宽度也就较小.综上不难看出：处于不同演替阶段的群落形成了特定的环境特征，人为干扰也在一定程度上促成了生态位宽度的这种分布格局，而这种分布格局也是衡水湖湿地生态恢复过程中的典型格局.

2.2 生态位重叠研究

生态位重叠普遍存在，当两个物种利用同一资源或共同占有某一资源时就会出现生态位重叠现象，重叠数值是表明不同物种利用生态资源能力强弱的一个指标，生态位重叠值越大，表明两个物种利用资源的能力越相似[15].

对表2中存在生态重叠的非0数据进行统计得出存在重叠关系的占75.6%，这说明各主要物种存在普遍的资源共享.以 0.8为生态位重叠极其明显的衡量标准，发现碱蓬和柽柳(0.962)、獐茅和猪毛菜(0.844)以及茵陈蒿和猪毛菜(0.842)这三对植物种间存在极其明显的生态位重叠，这可能是由于以上的三组物种对的生态学习性较为相似，对资源有较为相似的利用方式，对环境有着较为一致的适应性.不难看出：虽然火炬树的生态位宽度最大，但是与其他物种的重叠比例不高，且存在重叠的数值也普遍较低，与其最大生态位重叠的是柽柳，其值为0.592；其次是茜草，其值为0.481.可以看出当地生态位宽的物种与其他物种的生态位重叠并不一定高，这是因为生态位宽度与生态位重叠分别描述的是种群对生态因子的适应能力和相似程度，两个异质化明显的生境中优势种往往会呈现这种特点[16]，而火炬树作为外来入侵种其广谱的适应性和超强的竞争能力在这两组数值的对比中都得到了体现.此外，小藜、獐茅等物种与其他物种的生态位重叠现象相对较少，这或许与所调查的样地中出现的较少有一定关系.

表2 衡水湖湿地10种主要物种的生态位重叠值

3 小结

衡水湖湿地是集湖泊、河流、浅滩、沼泽、森林、草地、农田等地貌为一体的综合性保护区，其生境的异质性非常明显，这里的植物物种有很多都为广生态位型，其中火炬树、柽柳、芦苇、茵陈蒿和碱蓬的生态位宽度值较大，这从一个侧面反映了以上 5个物种在衡水湖湿地植物群落中的地位和作用.土壤的盐碱化是衡水湖湿地的显著性主导生态因子，因此适应盐生环境的植物种其生态位宽度普遍较大，盐生植被也就成为了衡水湖湿地的主要植被；此外火炬树作为外来入侵种的独特优势，芦苇作为当地土著种在长期进化中的高度适应性，造成此两者在竞争中的优势地位.此外，衡水湖典型的地貌特征所造成其在空间上的异质化生境，以及最大生态位宽度的外来入侵种——火炬树的存在，共同造成了当地宽生态位的物种之间生态位重叠并不非常高的特点.

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(责任编校：李建明英文校对：李玉玲)

学术动态

科学家利用发光蛋白监控药物浓度

科学家新研制出一种在治疗过程中监控药物浓度的方法，其利用光来识别有害的用药过量和无效的用药过少，这是在线发表于《自然—化学生物学》上的一项报告介绍的内容.该方法的简便或对诊断实验室之外的药物治疗的监控有着特别价值.

最佳用药剂量，或者说处方药的浓度，根据疾病种类和经过治疗的特定患者情况而具有很大变数.有些药物的“治疗窗口”很有限，意味着这些药物必须在特定浓度下使用，才能有效治疗疾病且不会对患者产生毒副作用.因而，能否确定给出的剂量属于正确浓度是非常重要的.但是目前，确定药物浓度所需要的流程冗长，所使用的设备也都暂时只能在医生办公室和临床实验室中使用，无法普及推广.

Kai Johnsson等人将一些能发光的蛋白质混入合成材料制成一种大型感应分子，并将这些分子导入血液样本中.当药物分子不存在时，这种感应分子会发出红光.而一旦与药物结合，感应分子便会发出蓝光，红光和蓝光的比例则由药物浓度决定.研究人员经过验证，证实了这种感应分子可对6种不同的常用药物产生作用.

由于该分子会发光，因此利用商用数码拍摄器材便可从一滴血中检测到分子信号，这意味着该方法可扩展应用到患者家中和那些基础设施有限的发展中国家地区.

一种原子钟量子网络测时更精确稳定

相比现有的原子钟，一种由原子钟组成的量子网络能打造更精确和稳定的测时装置，这是在线发表于《自然—物理学》上的一篇论文报告的结论.这种网络可具有技术应用比如为地球科学研究提供技术资源以及为相对论和量子引力提供基础测试.

现代世界非常依赖于精确的测时，比如全球定位系统的操作或者高频率金融交易的同步.

基于精确计量学和两字技术的结合，Peter Kómár、Mikhail Lukin等人发现一种共享量子纠缠的原子钟网络能够实现稳定测时，效果比任何单个原子钟都要好.由于分布在地球各区域和卫星上，原子钟网络能实时实现多个地区的时间标准的保持和同步——相当于真正的世界时钟.而且，恰恰由于其属性，这种原子钟的量子网络能够被保护不受到量子密码破解的攻击.

(摘自中国科学院网站：http://www.cas.cn/xw/kjsm/qkzl/201407/t20140702_4147227.shtml)

Study on Niche Characteristics of Plant Populations in Hengshui Lake Wetland

LIU Zhi-peng, LI Feng, WANG Xiao-chao
(College of Life Sciences, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)

This study focused on plant niche breadth index and niche overlap index in 5 sample sites (1 forest and 4 herbosa) of Hengshuihu wetlands. The result shows that the niche breadths of five widespread species (Rhus typhina, Tamarix chinensis, Phragmites communies, Artemisia capillaries, and Suaeda glauca) are larger. The values of BLand B(SW)iindicate that Rhus typhina is the biggest and Phragmites communies is the second. The results show that both Rhus typhina and Phragmites communies are very important in Hengshui Lake wetland. The niche overlap rate of species is 75.6%, indicating that the trend that different species share the same resource is obvious. But the habitats in Hengshui Lake wetland are highly heterogeneous, and Rhus typhina with the maximum niche breadth is an invasive plant. This has caused the low niche overlap value among wide niche species.

biodiversity; interspecies competition; niche breadth; niche overlap; Hengshui Lake; wetland

Q143

A

1673-2065(2014)04-0005-04

10.3969/j.issn.1673-2065.2014.04.002

2014-05-21

衡水学院大学生科技创新重点立项课题(2012006); 河北省高等学校科学研究项目(Z2011245)

刘志鹏(1991-),男,河北丰润人,衡水学院生命科学学院学生;

李 峰(1977-),男,河北深州人,衡水学院生命科学学院讲师,理学硕士.