劉志鵬，李 峰，王曉超

(衡水學院 生命科學學院，河北 衡水 053000)

衡水湖濕地植被的種群生態(tài)位研究

劉志鵬，李 峰，王曉超

(衡水學院 生命科學學院，河北 衡水 053000)

在衡水湖5個樣地對1個喬木群落以及4個草本群落開展生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊指數(shù)研究.其結果表明：廣生態(tài)位型的 5個植物種火炬樹(Rhus typhina)、檉柳(Tamarix chinensis)、蘆葦(Phragmites communies)、茵陳蒿(Artemisia capillaries)和堿蓬(Suaeda glauca)其生態(tài)位寬度比較大，BL和 B(SW)i兩個指數(shù)都是外來入侵種火炬樹最大，當?shù)赝林N蘆葦次之，這反映了以上物種的地位和作用；存在生態(tài)位重疊的物種對占75.6%，即各物種對資源的共享趨勢比較明顯；但衡水湖高度的異質化生境且最大生態(tài)位寬度種火炬樹為外來入侵種，共同造成了當?shù)貙捝鷳B(tài)位物種間生態(tài)位重疊值不高的特點.

生態(tài)多樣性；種間競爭；生態(tài)位寬度；生態(tài)位重疊；衡水湖；濕地

0 引言

現(xiàn)代生態(tài)位理論的研究集中在生態(tài)位寬度、生態(tài)位重疊和生態(tài)位相似性比例等生態(tài)位測度的定量研究上，這些數(shù)據(jù)的積累是生態(tài)位理論指導林業(yè)、保護區(qū)實踐生產活動的必要基礎[1-2].植被演替過程中生態(tài)位寬度的變化能反映出不同植物種群對不同資源的適應能力差異[3]，而生態(tài)位重疊與生態(tài)位相似性比例之間有復雜的相關性，進而共同決定群落的種組和結構[4]，故林業(yè)上的種間配置必須要綜合考慮植物種群的以上 3個數(shù)值，并對比參考種間利用性競爭的關系和強度，即如果是競爭性的生態(tài)關系，那么至少要求盡可能將某一維度的資源不要重疊[5].衡水湖自然保護區(qū)是華北平原上第一個內陸淡水湖國家級自然保護區(qū)，其植物群落的演替動態(tài)和穩(wěn)定性是維持保護區(qū)生態(tài)效益的基礎[6]，對衡水湖保護區(qū)植被進行生態(tài)位測度的定量化研究是非常有價值的.

1 研究方法

1.1 野外調查方法

根據(jù)衡水湖濕地不同地點的生境特征，設置5個樣地，具體為北岸堤、中心碼頭、北八里莊、前冢、劉家埝.北岸堤樣地為喬木群落，設置10 m × 10 m的樣方，記錄喬木的種名、株數(shù)、個體高度、胸徑等；在喬木樣方內沿對角線設置3個 2 m × 2 m的灌木和1 m × 1 m的草本樣方，分別記錄植物的種名、株數(shù)、蓋度、平均高度等數(shù)據(jù).另外4個樣地均為草本群落，在每個樣地隨機設置1 m × 1 m的草本樣方，記錄方法同上.在5個樣地中共調查喬木樣方36個，灌木樣方108個，草本樣方180個.同時記錄每個樣地的經緯度、海拔高度、坡度、坡向以及土壤參數(shù)等環(huán)境特征[7].

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

重要值(I.V.)：

I.V.=相對密度+相對頻度+相對蓋度Levins生態(tài)位寬度(BL)：

Shannon-Wiener生態(tài)位寬度(B(sw)i)：

Pianka生態(tài)位重疊指數(shù)(Op)：

式中S為物種數(shù)，r為資源等級數(shù)(本文中為樣方數(shù))，Pij為物種i在第j資源位上的重要值占它所在全部資源位上重要值的比例，Op為物種i與物種k的生態(tài)位重疊值[8-11].

2 結果與分析

2.1 生態(tài)位寬度研究

生態(tài)位寬度度量了植物對資源環(huán)境利用的能力，其值越大表明植物對環(huán)境的適應能力越強、對資源利用越充分.反之，則表明其在資源競爭中處于劣勢[12].衡水湖濕地多度較大的幾個物種的生態(tài)位寬度如下：

表1 衡水湖濕地10種主要物種的生態(tài)位寬度

由表1可以看出，衡水湖濕地的常見物種中，生態(tài)位寬度由大到小的排列順序分別為：BL為火炬樹、蘆葦、茵陳蒿、堿蓬、檉柳、豬毛菜、獐茅、羅布麻、茜草、小藜；B(SW)i為火炬樹、蘆葦、茵陳蒿、堿蓬、檉柳、豬毛菜、獐茅、羅布麻、茜草、小藜.兩者計測的結果一致.火炬樹作為外來入侵種缺少天敵，加上其本身對鹽堿性土壤的適應能力和極強的萌蘗生殖能力，導致了其在資源競爭中的強勢地位，北岸堤林下其良好的自我更新情況也反映了這一點[13].蘆葦是衡水湖濕地沼澤中的原生植物，長期的進化使其高度適應當?shù)氐馁Y源配置狀況，水陸交錯的生境利于蘆葦?shù)纳L，所以蘆葦?shù)纳鷳B(tài)位也維持在一個較高的水平[14].茵陳蒿、堿蓬、豬毛菜等屬于典型的鹽生沙壤植被，在衡水湖濕地也有較廣的分布，可以用的資源位較多，生態(tài)位相對較高.而小藜和茜草屬于北岸堤喬木林下的伴生物種，衡水湖保護區(qū)內的喬木林受自然條件和人工干擾的共同影響面積較小，所以其資源位利用比較狹窄，其生態(tài)位寬度也就較小.綜上不難看出：處于不同演替階段的群落形成了特定的環(huán)境特征，人為干擾也在一定程度上促成了生態(tài)位寬度的這種分布格局，而這種分布格局也是衡水湖濕地生態(tài)恢復過程中的典型格局.

2.2 生態(tài)位重疊研究

生態(tài)位重疊普遍存在，當兩個物種利用同一資源或共同占有某一資源時就會出現(xiàn)生態(tài)位重疊現(xiàn)象，重疊數(shù)值是表明不同物種利用生態(tài)資源能力強弱的一個指標，生態(tài)位重疊值越大，表明兩個物種利用資源的能力越相似[15].

對表2中存在生態(tài)重疊的非0數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計得出存在重疊關系的占75.6%，這說明各主要物種存在普遍的資源共享.以 0.8為生態(tài)位重疊極其明顯的衡量標準，發(fā)現(xiàn)堿蓬和檉柳(0.962)、獐茅和豬毛菜(0.844)以及茵陳蒿和豬毛菜(0.842)這三對植物種間存在極其明顯的生態(tài)位重疊，這可能是由于以上的三組物種對的生態(tài)學習性較為相似，對資源有較為相似的利用方式，對環(huán)境有著較為一致的適應性.不難看出：雖然火炬樹的生態(tài)位寬度最大，但是與其他物種的重疊比例不高，且存在重疊的數(shù)值也普遍較低，與其最大生態(tài)位重疊的是檉柳，其值為0.592；其次是茜草，其值為0.481.可以看出當?shù)厣鷳B(tài)位寬的物種與其他物種的生態(tài)位重疊并不一定高，這是因為生態(tài)位寬度與生態(tài)位重疊分別描述的是種群對生態(tài)因子的適應能力和相似程度，兩個異質化明顯的生境中優(yōu)勢種往往會呈現(xiàn)這種特點[16]，而火炬樹作為外來入侵種其廣譜的適應性和超強的競爭能力在這兩組數(shù)值的對比中都得到了體現(xiàn).此外，小藜、獐茅等物種與其他物種的生態(tài)位重疊現(xiàn)象相對較少，這或許與所調查的樣地中出現(xiàn)的較少有一定關系.

表2 衡水湖濕地10種主要物種的生態(tài)位重疊值

3 小結

衡水湖濕地是集湖泊、河流、淺灘、沼澤、森林、草地、農田等地貌為一體的綜合性保護區(qū)，其生境的異質性非常明顯，這里的植物物種有很多都為廣生態(tài)位型，其中火炬樹、檉柳、蘆葦、茵陳蒿和堿蓬的生態(tài)位寬度值較大，這從一個側面反映了以上 5個物種在衡水湖濕地植物群落中的地位和作用.土壤的鹽堿化是衡水湖濕地的顯著性主導生態(tài)因子，因此適應鹽生環(huán)境的植物種其生態(tài)位寬度普遍較大，鹽生植被也就成為了衡水湖濕地的主要植被；此外火炬樹作為外來入侵種的獨特優(yōu)勢，蘆葦作為當?shù)赝林N在長期進化中的高度適應性，造成此兩者在競爭中的優(yōu)勢地位.此外，衡水湖典型的地貌特征所造成其在空間上的異質化生境，以及最大生態(tài)位寬度的外來入侵種——火炬樹的存在，共同造成了當?shù)貙捝鷳B(tài)位的物種之間生態(tài)位重疊并不非常高的特點.

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(責任編校：李建明英文校對：李玉玲)

學術動態(tài)

科學家利用發(fā)光蛋白監(jiān)控藥物濃度

科學家新研制出一種在治療過程中監(jiān)控藥物濃度的方法，其利用光來識別有害的用藥過量和無效的用藥過少，這是在線發(fā)表于《自然—化學生物學》上的一項報告介紹的內容.該方法的簡便或對診斷實驗室之外的藥物治療的監(jiān)控有著特別價值.

最佳用藥劑量，或者說處方藥的濃度，根據(jù)疾病種類和經過治療的特定患者情況而具有很大變數(shù).有些藥物的“治療窗口”很有限，意味著這些藥物必須在特定濃度下使用，才能有效治療疾病且不會對患者產生毒副作用.因而，能否確定給出的劑量屬于正確濃度是非常重要的.但是目前，確定藥物濃度所需要的流程冗長，所使用的設備也都暫時只能在醫(yī)生辦公室和臨床實驗室中使用，無法普及推廣.

Kai Johnsson等人將一些能發(fā)光的蛋白質混入合成材料制成一種大型感應分子，并將這些分子導入血液樣本中.當藥物分子不存在時，這種感應分子會發(fā)出紅光.而一旦與藥物結合，感應分子便會發(fā)出藍光，紅光和藍光的比例則由藥物濃度決定.研究人員經過驗證，證實了這種感應分子可對6種不同的常用藥物產生作用.

由于該分子會發(fā)光，因此利用商用數(shù)碼拍攝器材便可從一滴血中檢測到分子信號，這意味著該方法可擴展應用到患者家中和那些基礎設施有限的發(fā)展中國家地區(qū).

一種原子鐘量子網絡測時更精確穩(wěn)定

相比現(xiàn)有的原子鐘，一種由原子鐘組成的量子網絡能打造更精確和穩(wěn)定的測時裝置，這是在線發(fā)表于《自然—物理學》上的一篇論文報告的結論.這種網絡可具有技術應用比如為地球科學研究提供技術資源以及為相對論和量子引力提供基礎測試.

現(xiàn)代世界非常依賴于精確的測時，比如全球定位系統(tǒng)的操作或者高頻率金融交易的同步.

基于精確計量學和兩字技術的結合，Peter Kómár、Mikhail Lukin等人發(fā)現(xiàn)一種共享量子糾纏的原子鐘網絡能夠實現(xiàn)穩(wěn)定測時，效果比任何單個原子鐘都要好.由于分布在地球各區(qū)域和衛(wèi)星上，原子鐘網絡能實時實現(xiàn)多個地區(qū)的時間標準的保持和同步——相當于真正的世界時鐘.而且，恰恰由于其屬性，這種原子鐘的量子網絡能夠被保護不受到量子密碼破解的攻擊.

(摘自中國科學院網站：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

衡水學院大學生科技創(chuàng)新重點立項課題(2012006); 河北省高等學?？茖W研究項目(Z2011245)

劉志鵬(1991-),男,河北豐潤人,衡水學院生命科學學院學生;

李 峰(1977-),男,河北深州人,衡水學院生命科學學院講師,理學碩士.