董大穎,范宗驥,李扎西姐,陳卓琳,王敏增,王奇峰,李 凱,關文彬,*
(1.北京林業(yè)大學,北京 100083;2.北京市西山試驗林場,北京 100093)
種間聯(lián)結是指不同物種在空間分布上的相互關聯(lián)性,通常是由于群落生境的差異影響了物種的分布為引起的[1],是用來解釋群落結構的重要數(shù)量特征之一[2]。引起種間聯(lián)結有4種原因:(1)相似與不相似的環(huán)境需求;(2)一個種為另一個種創(chuàng)造了定居條件或者前者對后者施加了壓力;(3)兩者在競爭資源中相互排斥造成負聯(lián)結;(4)兩者在根系中通過物理的或化學的因素相互影響[3]。研究群落的種間聯(lián)結性,能夠有效地反映各物種在群落中的分布情況,各物種對環(huán)境因子的適應程度以及物種在特定環(huán)境因子作用下的種間相互關系,有助于進一步認清群落的結構、類型、及群落的演替趨勢[4]。
在植物生態(tài)研究上已經在森林[5-6]、草原[7]、沼澤[8]、灌叢[9]、荒漠[10]等多種類型的植物群落中廣泛的應用;微生物群落方面,對鳥類巢穴內的菌群進行了種間聯(lián)結分析,同時,通過菌落的實例細致評價了不同種間聯(lián)結測度的應用[11];在昆蟲方面,種間聯(lián)結運用于西雙版納聚果榕榕果小蜂的種間關系研究,發(fā)現(xiàn)其在昆蟲生態(tài)學中同樣可以清楚的反映群落內物種間的相互關系[12]。可見,種間聯(lián)結應用范圍很廣,同時,在種群的動態(tài)、群落結構、演替方面具有重要意義,但種間聯(lián)結在鳥類群落的研究卻沒有。
鳥類群落的物種組成并不是隨機的,有許多因素影響著群落的結構組成[13]。但是,鳥類群落組成機制的研究一直受到鳥類流動、遷徙等鳥類空間不固定特征的困擾。如,鳥類群落物種是否存在種間聯(lián)結?種間聯(lián)結的尺度如何界定?存在種間聯(lián)結的話,如何檢驗與測度?導致的原因是什么?因此,本研究以北京西山側柏古樹林及其周邊針闊混交林、落葉闊葉林為對象,試圖通過改進鳥類調查方法,引入表聯(lián)結的檢驗與聯(lián)結度測度的公式,以森林鳥類廣布種大山雀為目標種,探討鳥類群落種間聯(lián)結的研究方法,結合鳥類的營巢、取食行為集團[14-16]、生態(tài)位[17]等研究,分析鳥類群落的種間聯(lián)結的關系。以豐富鳥類群落學研究的科學方法,進而為鳥類及其棲息地的保護提供科學依據。
北京靜福寺位于海淀區(qū)四季青鄉(xiāng)許木蘭陀山麓,西山試驗林場的中部,北緯40°00',東經116°11',海拔232 m,年平均溫度為11.8℃,年平均降水量為680 mm,土壤以砂質土為主,多石礫,山體坡度在15°—35°之間。該地區(qū)植被類型屬于暖溫帶落葉闊葉林,植被主要包括人工針葉林和次生落葉闊葉林,喬木以側柏(Platycladus orientalis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、構樹(Broussonetia papyrifera)等為主,灌木則以荊條(Vitex negundo)、扁擔桿(Grewia biloba)、酸棗(Ziziphus jujuba)等為主。
調查方法采用固定樣帶法月連續(xù)全天定位,植物群落樣帶(面積300 m×10 m)始于北緯40°00'01.4″東經116°11'10.3″終到北緯 40°00'13″東經 116°10'48.9″。鳥類觀測范圍是以 25 m 為半徑的圓。調查時間從 2012年3月到2013年1月,每月進行2次調查,每日調查時間冬季從7:00—16:00,其余季節(jié)從6:00—18:00。記錄用8×42倍雙筒望遠鏡或裸眼見到和耳聽到的鳥類實體種類、數(shù)量、棲息環(huán)境等,主要依據《中國鳥類野外手冊》辨別種類。將遇見率≥1只/h作為優(yōu)勢種,0.1—1只/h作為常見種,小于0.1只/h作為稀有種。
總體相關性檢驗采用方差比率法[18]:按照方差比率法來檢驗多物種間的關聯(lián)可說明在某地出現(xiàn)的多物種間是否存在顯著的關聯(lián)性,先假設群落物種間無顯著關聯(lián),按下列公式計算檢驗統(tǒng)計量:
式中,S為總的物種數(shù),N為總樣方數(shù),Ti為樣方j內出現(xiàn)的研究物種總數(shù),ni為物種i出現(xiàn)的樣方數(shù),t為樣方中的平均數(shù)。在獨立性假設條件下VR期望值為1。VR=1表示復合種間關聯(lián)性是獨立的;VR>1表示物種間表現(xiàn)出正的關聯(lián);VR<1表示物種間存在負關聯(lián)。采用統(tǒng)計量W=N×VR來檢驗VR值偏離1的顯著程度,若種間無關聯(lián),則W落入卡平方分布給出的界限概率為
種間聯(lián)結度多采用2×2列聯(lián)表給出的定性數(shù)據來測度[1]:
表1 2×2列聯(lián)表Table 1 2×2 contingency table
χ2檢驗 用連續(xù)性校正[19]公式計算,這個校正公式考慮了邊緣頻率的變化[20-21]:
式中,n為取樣總數(shù),當χ2<3.841時,種間關聯(lián)性不強;當χ2≥6.635時,種間有顯著的生態(tài)聯(lián)結性。同時,用ad-bc的正負作為種間聯(lián)結性的判斷標準,值大于零為正聯(lián)結,反之則為負聯(lián)結。
(1)點相關系數(shù)PCC指數(shù)[22]
采用變化幅度由+1通過0而達到-1的有中心指數(shù),表示種間的聯(lián)結程度,PCC為負值時表示為負聯(lián)結,其絕對值越大負聯(lián)結度越高;PCC為正值時表現(xiàn)正聯(lián)結,其值越大正聯(lián)結度越高。
(2)成對物種間匹配系數(shù)
選用以下2個無負值變化的于0與1幅度變化的無中心指數(shù)(noncent redindices)來表示種間關聯(lián)程度和相伴出現(xiàn)的機率,在“無關聯(lián)”時等于0,在“最大關聯(lián)”時為1。
共同出現(xiàn)百分率[23],也稱作物種的群落系數(shù)[24]:
北京西山地區(qū)鳥類群落調查共65個鳥類物種,總體相關性檢驗,鳥類總體種間聯(lián)結8月份為顯著負聯(lián)結,其余各月為顯著正聯(lián)結(表2)。大山雀的生態(tài)位寬度值較大,屬廣性分布[26]森林鳥類,而且是調查中出現(xiàn)的頻率最高的,因而,本文以大山雀作為“目標種”,分析其與留鳥、夏候鳥、冬候鳥、旅鳥等不同居留型鳥類的聯(lián)結關系。
聯(lián)結度的測定及其統(tǒng)計意義的檢驗常常是混亂的[1],每個指數(shù)都有其自己的性質,同時它們能得出很不同的結果[27],因而,選取物種數(shù)量較多、大山雀聯(lián)結種對較多的2012年4月26日全天調查數(shù)據作為日尺度的研究對象,通過對χ2統(tǒng)計量、點相關系數(shù)PCC、共同出現(xiàn)百分率PC、OI系數(shù)4個指數(shù)進行對比分析,篩選適合用于鳥類種間聯(lián)結分析的聯(lián)結度檢驗與測度指數(shù)。
由χ2檢驗可知,在18個物種的153個種對中,正負聯(lián)結聯(lián)結比為9∶8,其中6個種對呈現(xiàn)極顯著正聯(lián)結(P<0.01),大山雀與大嘴烏鴉(Corvus macrorhynchus)、黃腰柳鶯(Phylloscopus proregulus)、喜鵲(Pica pica);大嘴烏鴉與黃腰柳鶯、喜鵲;黃腰柳鶯與喜鵲。顯著正聯(lián)結(0.01<p<0.05)有8個種對:大山雀與紅嘴藍鵲(Urocissa erythrorhyncha)、沼澤山雀(Parus palustris);大嘴烏鴉與紅嘴藍鵲、沼澤山雀;黃腰柳鶯與紅嘴藍鵲、沼澤山雀;喜鵲與紅嘴藍鵲、沼澤山雀。大山雀、大嘴烏鴉、黃腰柳鶯、喜鵲4個物種分別與北紅尾鴝(Phoenicurus auroreus)、黃眉柳鶯(Phylloscopus inornatus)、白眉鹀(Emberiza tristrami)、大斑啄木鳥(Dendrocopos major)、環(huán)頸雉(Phasianus colchicus)、黃喉鹀(Emberiza elegans)、灰頭綠啄木鳥(Picus canus)、山斑鳩(Streptopelia orientalis)、山噪鹛(Garrulax davidi)、星頭啄木鳥(Dendrocopos canicapillus)、銀喉長尾山雀(Aegithalos caudatus)、棕頭鴉雀(Paradoxornis webbianus)12個物種,組成的48個種對呈顯著負聯(lián)結(0.01<P<0.05)(圖 1)。
點相關系數(shù) PCC 指數(shù)值可劃分 0≤PCC<0.3,0.3≤PCC<0.5,0.5≤PCC<0.7,PCC≥0.7,-0.3≤PCC<0,
圖1 全天數(shù)據的χ2指數(shù)半矩陣Fig.1 Semi-matrix graph ofχ2 value for all-day data
Ochiai系數(shù)[25]:-0.5≤PCC<-0.3,-0.7≤PCC<-0.5,-1≤PCC<-0.7 等 8 個區(qū)間來表現(xiàn)種間聯(lián)結程度[28]。PCC 為正值時表示正聯(lián)結,數(shù)值越大聯(lián)結越強,PCC≥0.7有42個種對,包含χ2檢驗中呈極顯著正聯(lián)結的6個物種對;0.5≤PCC<0.7 有 11 個物種對,0.3≤PCC<0.5 有 10 個物種對,均為不顯著正聯(lián)結;0≤PCC<0.3 有 18 個種對,其中有8個種對在χ2檢驗中表現(xiàn)出顯著正聯(lián)結。PCC為負值時表示負聯(lián)結,指標絕對值越大負聯(lián)結性越強,-0.3≤PCC<0有58個物種對,其中48個物種對在χ2檢驗中呈顯著負聯(lián)結關系;-0.5≤PCC<-0.3有11個種對;-0.7≤PCC<-0.5有3個物種對;這兩個區(qū)間均為不顯著負聯(lián)結??梢?,PCC指標在描述顯著性種對時絕對值偏小,χ2檢驗的顯著聯(lián)結種對多數(shù)在PCC指標絕對值0.3以下,但PCC能準確的反映物種間的正負聯(lián)結性,與χ2檢驗的結論基本一致(圖2)。
共同出現(xiàn)百分率 PC 指數(shù)值可劃分為 PC<0.3,0.3≤PC<0.5,0.5≤PC<0.7,PC≥0.7,4 個區(qū)間來表現(xiàn)種間聯(lián)結程度[5]。PC指數(shù)越大正聯(lián)結越強,PC≥0.7有48個種對,均為正聯(lián)結關系,其中有6對χ2檢驗為極顯著正聯(lián)結,4對為顯著正聯(lián)結;0.5≤PC<0.7有15個種對,均為正聯(lián)結種對,其中4個種對χ2檢驗為顯著正聯(lián)結;χ2檢驗為顯著負聯(lián)結的種對PC指標均在0.4以下(圖3)。
OI指數(shù)值可劃分為 OI<0.3,0.3≤OI<0.5,0.5≤OI<0.7,OI≥0.7,4 個區(qū)間來表現(xiàn)種間聯(lián)結程度[29]。OI≥0.7有63個物種對,均為正聯(lián)結,比同區(qū)間下的PC指標多了15個種對,其中6對為極顯著正聯(lián)結,有8個物種對呈顯著正聯(lián)結,0.5≤OI<0.7 有 27 個種對,其中 8 個物種對呈顯著負聯(lián)結,0.3≤OI<0.5 有 42 個種對,多數(shù)為負聯(lián)結。本研究中OI指標表現(xiàn)種間聯(lián)結時較PC指標偏大,不能很好的揭示聯(lián)結關系(圖4)。
圖2 全天數(shù)據的PCC指數(shù)半矩陣Fig.2 Semi-matrix graph of the point correlation coefficients(PCC)for all-day data
圖3 全天數(shù)據的PC指數(shù)半矩陣Fig.3 Semi-matrix graph of percentage co-occurrence(PC)for all-day data
綜上所述,PCC、OI、PC三種關聯(lián)度在反映種間聯(lián)結情況上,OI、PC實質上是等效的,其值越高物種對同時出現(xiàn)的機率越大,但OI指標在本研究中數(shù)值過大,不能準確的反映聯(lián)結關系,同時,PCC與PC的結果與整體常是無偏的[30-31],即使是在樣方數(shù)較少的情況下,也與總體一致。因此,選擇χ2檢驗、PCC、PC指數(shù)相結合能充分反映鳥類群落的種間聯(lián)結。這一結論與菌物群落的種間聯(lián)結研究是一致的[11]。
圖4 全天數(shù)據的OI指數(shù)半矩陣Fig.4 Semi-matrix graph of Ochiai index(OI)for all-day data
植物的種間聯(lián)結性跟樣方大小有較大關系,種間相互作用有一定的空間范圍,超過一定的界限就不會有相互作用[6]。由于鳥類是活動的,本研究調查采用林中視能及的以25 m為半徑的圓形樣方組成的樣帶進行全天候定位觀測[32],這里暫且不考慮空間問題,而是針對鳥類的活動性,探討在時間尺度上的種間聯(lián)結的差異。
2.2.1 日尺度數(shù)據分析
將4月份觀測的數(shù)據劃分為全天、上午、下午3個尺度,分別進行χ2檢驗、PCC、PC指數(shù)進行聯(lián)結分析,繪出星座圖(圖5),探討在時間維度上鳥類聯(lián)結性的變化情況。
χ2檢驗,全天、上、下午共出現(xiàn)18、17、12個種,全天數(shù)據有62個顯著聯(lián)結種對,上、下午的顯著聯(lián)結種對別為33、30個,與大山雀有顯著聯(lián)結的種對依次是17、16、11個,分別占各時間尺度總體數(shù)量的27%、48%、37%,可見與大山雀有關的種對在總體數(shù)量中占有很大比例(圖1;圖5a,b)。
PCC指數(shù),在-0.3≤PCC<0區(qū)間內全天、上、下午分別有58、42、24個種對,全天種對數(shù)將近下午的2倍,與大山雀組成的種對依次分別是12、11、7對,占各時間尺度的21%、26%、29%。當PCC≥0.7時,在全天、上、下午的種對數(shù)分別為42、31、13個,全天種對數(shù)將近下午的3倍,與大山雀組成的種對依次分別是3、2、2對,占各時間尺度的7%、6%、15%(圖2;圖5c,d)。
PC指數(shù),在區(qū)間PC≥0.7上全天、上、下午的種對數(shù)分別是47、36、13個,全天種對數(shù)將近下午的3倍,與大山雀有關的種對數(shù)依次分別是4、3、2對,占各時間尺度的9%、8%、11%。0≤PC<0.3區(qū)間內全天、上、下午的種對數(shù)分別是73、59、34個,全天種對數(shù)將近下午的2倍,與大山雀有關的種對依次是11、10、6個,占各時間尺度的 15%、17%、18%(圖 3;圖 5e,f)。
圖5 不同時間尺度的種間聯(lián)結的星座圖Fig.5 The constellation diagrams of temporal scales
2.2.2月尺度的數(shù)據分析
由于鳥類的居留、繁殖、遷移等季節(jié)動態(tài)性特征,僅以日尺度上分析種間聯(lián)結存有不確定性。因而,用月連續(xù)全天調查數(shù)據,計算大山雀與4種居留型的PCC月聯(lián)結頻率。
PCC月聯(lián)結頻率由正、負聯(lián)結月份數(shù)分別除以11(調查取樣為11個月,2月份數(shù)據由于春節(jié)原因沒有調查)來計算,這里假設留鳥全年12個月均棲息于研究地區(qū)。然而,對于夏候鳥、冬候鳥、旅鳥而言,其在研究地區(qū)的全年活動時間并不是12月,北京地區(qū)夏候鳥、冬候鳥駐留的時間一般分別在3—10月份和10—3月份,旅鳥春、秋季遷徙時停留在北京的時間分別在3—5月份和8—10月份。因此,為了保證PCC月聯(lián)結頻率可比性,對于夏候鳥,采用駐留期PCC月聯(lián)結頻率,由正、負聯(lián)結月份數(shù)分別除以除以8(北京地區(qū)夏候鳥最長駐留月份數(shù))來計算;對于冬候鳥,采用駐留期PCC月聯(lián)結頻率,由正、負聯(lián)結月份數(shù)分別除以除以6(北京地區(qū)冬候鳥最長駐留月份數(shù))來計算;對于旅鳥,采用停留期PCC月聯(lián)結頻率,由正、負聯(lián)結月份數(shù)分別除以除以6(北京地區(qū)旅鳥最長停留月份數(shù))來計算。
χ2檢驗顯著性分析可知,大山雀與留鳥的顯著正關聯(lián)種對共有61個,占所有顯著種對的31%,聯(lián)結關系非常密切。進一步結合鳥類的營巢和取食習性集團[15-16]的劃分(附錄2)、生態(tài)位等來分析大山雀與四種居留型鳥類的聯(lián)結關系:
2.3.1 大山雀與留鳥物種聯(lián)結性分析
根據χ2檢驗、PCC、PC與PCC的月聯(lián)結頻率(表2),將大山雀與其他留鳥的聯(lián)結可劃分成3個聯(lián)結組5類,正聯(lián)結組:①大嘴烏鴉、喜鵲、灰喜鵲、紅嘴藍鵲;正負均等組:②沼澤山雀(Parus palustris);負聯(lián)結較強的組:③銀喉長尾山雀(Aegithalos caudatus)、褐頭山雀,④環(huán)頸雉、山噪鹛(Garrulax davidi)、大斑啄木鳥(Dendrocopos majo r),⑤灰頭綠啄木鳥(Picus canus)、小嘴烏鴉(Corvus corone)。
(1)大山雀與大嘴烏鴉、喜鵲、灰喜鵲、紅嘴藍鵲的PCC月聯(lián)結頻率正聯(lián)結較高,達到73%以上(表2),同時,極顯著以及顯著正聯(lián)結月份的共同出現(xiàn)比率PC、PCC多大于0.5,說明大山雀與這四種的正聯(lián)結強度很大。大嘴烏鴉、喜鵲、灰喜鵲、紅嘴藍鵲均屬于鴉科鳥類,表明大山雀與鴉科鳥類的聯(lián)結性較高,這四種鳥類屬于林冠樹枝營巢集團,大山雀是林冠取食集團[16],大山雀與以上物種在棲息空間上有重疊,同時大山雀、大嘴烏鴉、喜鵲、灰喜鵲、紅嘴藍鵲均為西山林場的優(yōu)勢鳥類物種[32],共同遇見率高(附錄1)。
(2)大山雀與沼澤山雀的PCC正負聯(lián)結頻率比是1∶1,聯(lián)結頻率相同,χ2檢驗顯著正聯(lián)結為4、5、6月份(繁殖期),PC指標均大于0.5;顯著負聯(lián)結為3、7、10、11月份。兩物種的棲息生境與取食習性相近,生態(tài)位重疊度很大[33],雖然均為洞巢與林冠食蟲集團[34],但兩物種在取食高度,樹冠層取食位置(水平和垂直),取食樹種、取食食物大小和數(shù)量等方面存在差異,使競爭減少到最低程度[35],說明是繁殖行為導致了正聯(lián)結。
(3)大山雀與褐頭山雀、銀喉長尾山雀同科的3個種均為常見種,χ2檢驗顯示種對間整體負聯(lián)結強于正聯(lián)結。三者均為林冠食蟲集團,食性和取食行為相似(附錄1,附錄2),但其PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結30%—50%之間,其正聯(lián)結都是9%,種間負聯(lián)結強于正聯(lián)結(表2),這緣于有相似習性的山雀類與大山雀在共同分布地區(qū)內少見[36]。
(4)大山雀與環(huán)頸雉、山噪鹛、大斑啄木鳥的PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結均大于50%,正聯(lián)結小于30%。僅環(huán)頸雉在3月份與大山雀表現(xiàn)出顯著正聯(lián)結,而其負聯(lián)結月份均具有顯著性,同時,聯(lián)結指標顯示負聯(lián)結強度較大。環(huán)頸雉屬于灌草叢營巢、地面取食集團,與大山雀生態(tài)位重疊度較低[37];山噪鹛屬于灌草叢營巢、灌叢取食集團,大斑啄木鳥洞巢營巢、樹干取食集團[16],兩物種不僅在營巢和取食行為上與大山雀具有差異性,而且僅為林區(qū)落葉闊葉林的常見種[32],因而,導致環(huán)頸雉,大斑啄木鳥,山噪鹛與大山雀的遇見率低,從而導致它們負聯(lián)結。
(5)大山雀與小嘴烏鴉、灰頭綠啄木鳥的PCC月聯(lián)結頻率正負聯(lián)結頻率都低于30%,但負聯(lián)結強于正聯(lián)結,同時兩物種遇見率較低(附錄1)。這是由于大山雀常利用啄木鳥廢巢來筑巢[38-39];灰頭綠啄木鳥屬于洞巢營巢、樹干取食集團[40],小嘴烏鴉屬于林冠枝干營巢、地面雜食取食集團[16]。
表2 大山雀與其他留鳥種間月聯(lián)結頻率Table 2 The monthly frequency of interspecific associations between Parus major and other residents
2.3.2 大山雀與夏侯鳥物種聯(lián)結性分析
根據χ2檢驗、PCC、PC與PCC的月聯(lián)結頻率(表3),將大山雀與夏候鳥的聯(lián)結劃分成3個聯(lián)結組,正聯(lián)結組:①四聲杜鵑(Cuculus micropterus);②正負均較弱的組為白眉姬鹟(Ficedula zanthopygia)、黃腹山雀(Parus venustulus);③負聯(lián)結較強的組為黃腰柳鶯、北紅尾鴝(Phoenicurus auroreus)。
表3 大山雀與夏侯鳥種間月聯(lián)結頻率Table 3 The monthly frequency of interspecific associations between Parus major and summer migrants
(1)大山雀與四聲杜鵑在5—7月份均呈顯著正聯(lián)結,共同出現(xiàn)百分率PC較高在0.5以上,駐留期PCC月聯(lián)結頻率正聯(lián)結38%,由于四聲杜鵑營巢屬于巢寄生性,灰喜鵲的巢穴是四聲杜鵑的常見寄居的巢穴[41],兩物種生態(tài)位重疊值較高[26],從而導致兩物種的正聯(lián)結。
(2)白眉姬鹟、黃腹山雀調查中僅5—7月份才有發(fā)現(xiàn),導致PCC月聯(lián)結頻率正負聯(lián)結均小于30%,駐留期PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結25%,但整體負聯(lián)結較強,這是由于白眉姬鹟屬于灌叢取食集團(附錄2),其在取食高度上白眉姬鹟在0—5 m的范圍,大山雀大于15 m的范圍[16];大山雀與黃腹山雀是同科物種,在筑巢和取食行為上均有相似性,但兩物種存在垂直代替現(xiàn)象[36],呈現(xiàn)負聯(lián)結。
(3)大山雀與黃腰柳鶯、北紅尾鴝PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結在30%—50%之間,正聯(lián)結小于30%,負聯(lián)結強于正聯(lián)結,黃腰柳鶯1、4、5、7—11月份均有出現(xiàn),1月份為負聯(lián)結,雖不具顯著性,但其PCC絕對值較高,說明大山雀與黃腰柳鶯的負聯(lián)結較強,其在1、11月份出現(xiàn)可能是由于氣候變暖,城市熱島效應使得一部分黃腰柳鶯居留型發(fā)生變化,對其的探討還有待研究,黃腰柳鶯也為林冠層取食集團(附錄2),駐留期PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結達到63%,與大山雀存在垂直代替現(xiàn)象[36],表明兩物種競爭關系明顯。大山雀與北紅尾鴝多數(shù)月份呈負聯(lián)結,其駐留期PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結較高,大山雀與北紅尾鴝食性有部分重疊(附錄1),雖然為林冠取食、洞巢集團(附錄2),但駐留期PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結大于正聯(lián)結,是由于北紅尾鴝營巢喜于在人類的活動場所[42],西山地區(qū)靠近北京市區(qū),為北紅尾鴝選擇理想巢址提供便利。
2.3.3 大山雀與冬侯鳥物種聯(lián)結性分析
根據χ2檢驗、PCC、PC與PCC的月聯(lián)結頻率(表4),大山雀與冬侯鳥劃分成2個聯(lián)結組:①正負聯(lián)結均較弱組為大山雀與棕眉山巖鷚(Prunella montanella);②負聯(lián)結組為斑鶇(Turdus naumanni)、田鹀(Emberiza rustica)、小鹀(Emberiza pusilla)、黃眉鹀(Emberiza chrysophrys)。
(1)大山雀與巖鷚科棕眉山巖鷚的正負聯(lián)結均較弱,駐留期PCC月聯(lián)結頻率正負聯(lián)結分別為17%、33%,PC為0.24—0.25;其在1月份與大山雀表現(xiàn)為不顯著正聯(lián)結,且PC指標較小;3、12月份為顯著負聯(lián)結,棕眉山巖鷚為地面屬于取食集團[43],與大山雀在習性上有較大差異。
(2)大山雀與鶇科的斑鶇、鹀科多種鳥類呈明顯的負聯(lián)結,駐留期PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結為17%—50%,正聯(lián)結為0,PC為0.19—0.24;斑鶇屬地面取食集團(附錄2),鹀類屬于地面取食集團[43],且與大山雀在習性上有較大差異。
表4 大山雀與冬侯鳥種間月聯(lián)結頻率Table 4 The monthly frequency of interspecific associations between Parus major and winter migrants
2.3.4 大山雀與旅鳥物種聯(lián)結性分析
與大山雀有顯著正聯(lián)結關系的旅鳥2種,根據χ2檢驗、PCC、PC指數(shù)、停留期PCC月聯(lián)結頻率(表5),可劃分成2個聯(lián)結組,①正負聯(lián)結均較弱組為大山雀與褐柳鶯;②負聯(lián)結較強組為大山雀與黃眉柳鶯。
表5 大山雀與旅鳥種間月聯(lián)結頻率Table 5 The monthly frequency of interspecific associations between Parus major and migratory birds
(1)大山雀與褐柳鶯正負聯(lián)結均較弱,停留期PCC月聯(lián)結頻率正負聯(lián)結相同,5月、11月為顯著負聯(lián)結,8月為不顯著正聯(lián)結、10月為顯著正聯(lián)結。雖然同為林冠食蟲集團,由于其體重、嘴峰、跗跖都有明顯差異,使得在植物群落停息的水平位置和取食數(shù)量、大小上也有差別,說明對資源的再次分割導致了這種聯(lián)結關系。
(2)大山雀與黃眉柳鶯負聯(lián)結較強,4—5、8、10—11月PC指標均小于0.5,點相關系數(shù)PCC在8月份中為-0.61,停留期PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結83.3%,雖然2種同屬林冠取食集團(附錄2),但二者存在垂直代替現(xiàn)象[36]。
用固定樣帶法月連續(xù)全天定位調查,引入2×2列聯(lián)表以日尺度的定性數(shù)據檢驗與測度聯(lián)結度,與月尺度的聯(lián)結頻率結合起來,分析鳥類群落的種間聯(lián)結是可行的,因而,鳥類群落的種間聯(lián)結具有時間與空間尺度的雙重屬性。
大山雀與留鳥、夏候鳥、冬候鳥、旅鳥等不同居留型的聯(lián)結關系,隨著種數(shù)的減少,顯著聯(lián)結種對、聯(lián)結度、聯(lián)結復雜程度呈遞減趨勢;留鳥與夏候鳥之間通過PCC月聯(lián)結頻率正負均較弱的山雀科聯(lián)系著,夏候鳥與冬候鳥之間通過PCC月聯(lián)結頻率呈負聯(lián)結的鶇科而聯(lián)系著,夏候鳥與旅鳥之間通過PCC月聯(lián)結頻率呈負聯(lián)結的鶯科而聯(lián)系著。
3.2.1 大山雀與留鳥的種間聯(lián)結
大山雀與留鳥的聯(lián)結關系可劃分為正聯(lián)結組、正負聯(lián)結均等且較弱組、負聯(lián)結組。大山雀與生態(tài)位有部分重疊的鴉科鳥類呈明顯的正聯(lián)結,如大嘴烏鴉、灰喜鵲、喜鵲、紅嘴藍鵲等,PCC月聯(lián)結頻率正聯(lián)結為70%—90%,PC為0.25—0.98;大山雀與同科鳥類的由正負均等趨向于負聯(lián)結,如沼澤山雀、銀喉長尾山雀、褐頭山雀等,PCC月聯(lián)結頻率正聯(lián)結為9%—36%、負聯(lián)結為36%—45%,PC為0.2—0.98;大山雀與體型較大環(huán)頸雉、啄木鳥、山噪鹛、小嘴烏鴉等鳥類呈負聯(lián)結,PCC月聯(lián)結頻率正聯(lián)結為9%—27%、負聯(lián)結為27%—73%,PC 為 0.2—0.78。
3.2.2 大山雀與夏候鳥的種間聯(lián)結
大山雀與夏候鳥的聯(lián)結關系可劃分為正聯(lián)結組、正負聯(lián)結均較弱組、負聯(lián)結組。大山雀與杜鵑科四聲杜鵑呈正聯(lián)結,駐留期PCC月聯(lián)結頻率正聯(lián)結為38%,PC為 0.59—0.78;大山雀與同科的黃腹山雀、鹟科的白眉姬鹟等的正負聯(lián)結均較弱,駐留期PCC月聯(lián)結頻率正聯(lián)結均為13%,負聯(lián)結均為25%,PC為0.2—0.78;大山雀與鶯科的黃腰柳鶯、鶇科的北紅尾鴝等呈負聯(lián)結,駐留期PCC月聯(lián)結頻率正聯(lián)結為9—27%,負聯(lián)結頻率較高均為 63%,PC 為 0.2—0.98。
3.2.3 大山雀與冬候鳥的種間聯(lián)結
大山雀與巖鷚科棕眉山巖鷚的正負聯(lián)結均較弱,駐留期PCC月聯(lián)結頻率正負聯(lián)結分別為17%、33%,PC為0.24—0.25;大山雀與鶇科的斑鶇、鹀科多種鳥類呈明顯的負聯(lián)結,駐留期PCC月聯(lián)結頻率負聯(lián)結為17—50%,正聯(lián)結為 0,PC 為 0.19—0.24。
3.2.4 大山雀與旅鳥的種間聯(lián)結
大山雀與柳鶯科鳥類的月尺度聯(lián)結由正負聯(lián)結均較弱到明顯的負聯(lián)結,停留期PCC月聯(lián)結頻率,褐柳鶯正負聯(lián)結均為33%,黃眉柳鶯負聯(lián)結為83%;PC為0.2—0.59。
植物群落的種間聯(lián)結度的測度是空間結構與格局的表征,而鳥類群落的種間聯(lián)結度不僅是鳥類群落時空結構與格局的表征,而且反映了鳥類群落的動態(tài)性。鳥類群落的種間聯(lián)結對棲息的植物群落具有依賴性與關聯(lián)性,只有將植物、鳥類、昆蟲等組成的生物群落統(tǒng)一起來,才能更好地揭示其種間聯(lián)結的生態(tài)機制,這有待深入研究。
[1]Whittaker R H.Ordination of Plant Communities.The Hague:W.Junk,1978.
[2]Zhang J T.Quantitative Ecology.Beijing:Science Press,2004:107-111.
[3]Kershaw K A,Looney JH H.Quantitative and Dynamic Plant Ecology.London:Edward Arnold Limited.1985:78-94.
[4]Shen Y Y,Li Y,Lu N.Competitive ability and interspecific relationship among four forage species.Acta Pratacultural Science,2002,11(3):8-11.
[5]Wang B S,Peng S L.Studies on the measuring techniques of interspecific association of lower-subtropical evergreen-broadleaved forests-I.the exploration and the revision on the measuring formulas of interspecific association.Acta Phytoecologica et Geobotanica Sinica,1985,9(4):274-285.
[6]Guo Z H,Zhuo Z D,Chen J,Wu M F.Interspecific association of trees in mixed evergreen and deciduous broadleaved forest in Lushan mountain.Acta Phytoecologica Sinica,1997,21(5):424-432.
[7]Fang F,Hu Y K,Zhang W,Gong Y M,Liu Y Y,Yang X J.Numerical analysis of inter-specific relationships in Alpine steppe community in Bayanbulak.Acta Ecologica Sinica,2012,32(6):1898-1907.
[8]Lou Y J,Zhao K Y.Analysis of interspecific associations of Carex lasiocarpa community in recent 30-year succession in Sanjiang Plain.Chinese Journal of Ecology,2008,27(4):509-513.
[9]Kang B,Liu SR,Cai D X,Wen Y G,Shi Z M,Guo W F,Zhu H G,Zhang G J,Liu L.Species composition and correlation of understorey woody plants in chinese fir plantation in the lower subtropical area.Acta Ecologica Sinica,2005,25(9):2173-2179.
[10]Chu G M,Pan C D,Wan M,Jin Y,Meng M,He JC.An analysis on interspecific association of dominant desert species in outer space of Karamay agricultural comprehensive developmental region.Journal of Xinjiang Agricultural University,2004,27(4):1-6.
[11]Hubalek Z.Coefficients of association and similarity,based on binary(presence-absence)data:an evaluation.Biological Reviews,1982,57(4):669-689.
[12]Zhang GM,Yang D R,Xu L,Peng Y Q,Lu Y.Species associations of fig wasps associated with Ficus racemosa in Xishuangbanna.Chinese Journal of Ecology,2003,22(4):20-26.
[13]Cui P,Deng W H.Review on the status and development of bird community research.Chinese Journal of Zoology,2007,42(4):149-158.
[14]De Greef R M,Tilghman N G,Anderson SH.Foraging guild of North American birds.Environmental Management,1985,9(6):493-536.
[15]Bi Z L,Zhang Z W,Song J.Preliminary study on the relationship between the bird community and vegetation structure at Dongling mountain of Beijing.Journal of Beijing Nornal University,2003,39(5):663-668.
[16]Fan X S,Hu D F,Chen H Z,Wang F,Su X.Study on blocstructure and econiche characteristics of bird communities in the farming areas in North China plain.Arid Zone Research,2008,25(4):544-549.
[17]Gao Y,Qian G Z.The niche analysis of bird community in evergreen broad-leaf forest in Tiantong Mountain,Zhejiang Province.Acta Ecologica Sinica,1987,7(1):73-82.
[18]Schluter D.A variance test for detecting species associations,with some example applications.Ecology,1984,65(3):998-1005.
[19]Yates F.Contingency tables involving small numbers and the χ2test.Supplement to the Journal of the Royal Statistical Society,1934,1(2):217-235.
[20]Pielou E C.Association tests versus homogeneity tests:their use in subdividing quadrats into groups.Vegetatio,1969,18(1/6):4-18.
[21]Pielou E C.An Introduction to Mathematical Ecology.New York:Wiley Interscience,1969:286-286.
[22]Yule G U.On the methods of measuring association between two attributes.Journal of the Royal Statistical Society,1912,75(6):579-642.
[23]Whittaker R H,F(xiàn)airbanks C W.A study of plankton copepod communities in the Columbia Basin,southeastern Washington..Ecology,1958,39(1):46-65.
[24]Walter H,Ellenberg H.Einführung in die Phytologie.Eugen Ulmer,1956,4:136-136.
[25]Driver H E,Kroeber A L.Quantitative Expression of Cultural Relationships.California:The University of California Publications in American Archaeology and Ethnology,1932,31:211-256.
[26]Chen Y.Ecological Distribution,the Relationship of Plants and the Feeding Habits of Birds in An Evergreen Broadleaved Forest in Tiantong's 20hm2plot,Zhejiang[D].Shanghai:East China Normal University,2012.
[27]Morisita M.Measuring of interspecific association and similarity between communities.Memoirs of the Faculty of Science,Kyushu University,Series E(Biology),1959,3:65-80.
[28]Shangguan T L,Zhang F.Research on the pattern and associations between dominants of the vegetation in mian mountain,Shanxi province.Journal of Wuhan Botanical Research,1988,6(4):354-364.
[29]Guo X Y,Li Y H,Lin H P.Studies on the Inter-specific Association among main species of cyclocarya paliurus community in Niumulin natural reserve.Journal of Fujian College of Forestry,2011,21(2):181-185.
[30]Goodall D W.Sample similarity and species correlation//Wittaker P H,ed.Ordination and Classification of Communities.The Hagues:W.Junk,1972:105-154.
[31]Liu P P,Cheng J M.Study on plant interspecific association.Research of Soil and Water Conservation,2000,7(2):179-184.
[32]Fan Z J,Dong D Y,Zheng R,Wang M Z,Wang Q F,Guan W B.Avian community diversity in Platycladus orientalis ancient trees at the Jingfu Temple in Beiing.Journal of Beijing Forestry University,2013,35(5):46-55.
[33]Chen H P,Gao Z X,Li X M.Structure of forest bird communities of Zhanhe forest region in summer.Jourual of Northeast Forestry University,1992,20(6):49-55.
[34]Hou JH,Wu M L,Hu Y F,Zhang X Z,Hu Z T.A school study on the vertical space patterns of bird community in Mulan wei chang forest park.Journal of Agricultural University of Hebei,2000,23(1):78-81.
[35]Gao W,Xiang G Q,F(xiàn)eng H L,Deng Q X,Zhao H.On changes of foraging behavior of the tits of two species in secondary deciduous wood.Chinese Journal of Ecology,1996,15(5):1-5.
[36]Zheng G M.Ecological distribution of birds in Beijing and its vicinity during summer.Zoological Research,1984,5(1):29-40.
[37]Hou JH,Guo SB,Li J L.Structure of bird communities of Xitai,Xiaowutai mountains in summer.Journal of Hebei Forestry College,1994,9(4):332-338.
[38]Cai Q K.The Avifauna of Beijing.Beijing:Beijing Press,1988.
[39]Zhou T.Structure Processes and Determinants of Bird Community in the Secondary Broadleaf Forest[D].Changchun:Northeast Normal University,2011.
[40]Gao W,Xiang G Q,Shang JW,F(xiàn)eng H L.On the guild structure and its relationship of secondary forest bird community.Journal of Northeast Forestry University,1990,18(S3):114-125.
[41]Zheng Z X,Xian Y H,Guan G X.Fauna Sinica Aves,Vol.6.Beijing:Science Press,1991.
[42]Zhao Z J.Ecology of Daurian redstart in Changbai area and the importance of plant protection.Acta Zoologica Sinica,1975,21(3):272-287.
[43]Zheng G M.Ecological distribution of birds during the winter in peking & vicinity.Acta Zoologica Sinica,1962,14(3):321-336.
參考文獻:
[2]張金屯.數(shù)量生態(tài)學.北京:科學出版社,2004:107-111.
[4]沈禹穎,李昀,陸妮.4種牧草種間競爭力和種間關系的研究.草業(yè)學報,2002,11(3):8-13.
[5]王伯蓀,彭少麟.南亞熱帶常綠闊葉林種間聯(lián)結測定技術研究——Ⅰ.種間聯(lián)結測式的探討與修正.植物生態(tài)學與地植物學叢刊,1985,9(4):274-285.
[6]郭志華,卓正大,陳潔,吳梅鳳.廬山常綠闊葉,落葉闊葉、混交林喬木種群種間聯(lián)結性研究.植物生態(tài)學報,1997,21(5):424-432.
[7]房飛,胡玉昆,張偉,公延明,柳妍妍,楊秀娟.高寒草原植物群落種間關系的數(shù)量分析.生態(tài)學報,2012,32(6):1898-1907.
[8]婁彥景,趙魁義.三江平原毛苔草群落近30年演替過程中的種間聯(lián)結性分析.生態(tài)學雜志,2008,27(4):509-513.
[9]康冰,劉世榮,蔡道雄,溫遠光,史作民,郭文福,朱宏光,張廣軍,劉磊.南亞熱帶人工杉木林灌木層物種組成及主要木本種間聯(lián)結性.生態(tài)學報,2005,25(9):2173-2179.
[10]楚光明,潘存德,萬猛,晉瑜,蒙敏,何江成.克拉瑪依農業(yè)綜合開發(fā)區(qū)外圍主要荒漠植物種間聯(lián)結測定分析.新疆農業(yè)大學學報,2004,27(4):1-6.
[12]張光明,楊大榮,徐磊,彭艷瓊,盧耀.西雙版納聚果榕榕果小蜂種間聯(lián)結性研究.生態(tài)學雜志,2003,22(4):20-26.
[13] 崔鵬,鄧文洪.鳥類群落研究進展.動物學雜志,2007,42(4):149-158.
[15]畢中霖,張正旺,宋杰.北京東靈山地區(qū)鳥類群落與棲息環(huán)境的關系研究.北京師范大學學報(自然科學版),2003,39(5):663-668.
[16]范喜順,胡德夫,陳合志,王峰,蘇鑫.華北平原耕作區(qū)鳥類群落的集團結構及生態(tài)位.干旱區(qū)研究,2008,25(4):544-549.
[17]高穎,錢國楨.天童常綠闊葉林中鳥類群落結構的空間生態(tài)位分析.生態(tài)學報,1987,7(1):73-82.
[26]陳宇.天童常綠闊葉林樣地鳥類生態(tài)分布及鳥類與植物關系[D].上海:華東師范大學,2012.
[28]上官鐵梁,張峰.山西綿山植被優(yōu)勢種群的分布格局與種間聯(lián)結的研究.武漢植物學研究,1988,6(4):357-364.
[29]郭相億,李裕紅,林慧萍.牛姆林區(qū)青錢柳群落的主要種群種間關聯(lián)特征.福建林學院學報,2001,21(2):181-185.
[31]劉萍萍,程積民.植物種間聯(lián)結關系的研究.水土保持研究,2000,7(2):179-184.
[32]范宗驥,董大穎,鄭然,王敏增,王奇峰,關文彬.北京靜福寺側柏古樹林鳥類群落多樣性研究.北京林業(yè)大學學報,2013,35(5):46-55.
[33]陳化鵬,高中信,李先敏.沾河林區(qū)夏季森林鳥類群落結構研究.東北林業(yè)大學學報,1992,20(6):49-55.
[34]侯建華,武明錄,胡永富,張向忠,胡振天.木蘭圍場國家森林公園鳥類群落垂直空間格局研究.河北農業(yè)大學學報,2000,23(1):78-81.
[35]高瑋,相桂權,馮賀林,鄧秋香,趙虹.次生闊葉林中大山雀和沼澤山雀取食行為的研究.生態(tài)學雜志,1996,15(5):1-5.
[35]鄭光美.北京及其附近地區(qū)夏季鳥類的生態(tài)分布.動物學研究,1984,5(1):29-40.
[36]鄭光美.北京及其附近地區(qū)夏季鳥類的生態(tài)分布.動物學研究,1984,5(1):29-40.
[37]侯建華,郭書彬.小五臺山西臺夏季鳥類群落結構研究.河北林學院學報,1994,9(4):332-338.
[38]蔡其侃.北京鳥類志.北京:北京出版社,1988
[39]周彤.山地次生闊葉林鳥類群落的確定和結構過程[D].長春:東北師范大學,2011.
[40]高瑋,相桂權,尚金城,馮賀林.山地次生林鳥類集團結構及關系的研究.東北林業(yè)大學學報,1990,18(S3):114-125.
[41]鄭作新,冼耀華,關貫勛.中國動物志·鳥綱:第六卷,鴿形目·鸚形目·鵑形目·鸮形目.北京:科學出版社,1991.
[42]趙正階.北紅尾鴝在長白山地區(qū)的生態(tài)學及其在植物保護中的意義之研究.動物學報,1975,21(3):272-287.
[43]鄭光美.北京及其附近地區(qū)冬季鳥類的生態(tài)分布.動物學報,1962,14(3):321-336.
附錄1 北京靜福寺鳥類調查名錄Appendix1 Bird survey list at Jingfu Temple,Beijing
續(xù)表
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附錄2 鳥類營巢及取食集團劃分Appendix 2 Divisions of the avian nesting and foraging guilds
續(xù)表
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