姜錢(qián)錢(qián) 侯路路

摘 要 群落生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)的重要研究領(lǐng)域之一，其研究人員開(kāi)發(fā)了諸多工具和方法，用于研究群落結(jié)構(gòu)、功能以及環(huán)境之間的關(guān)系。隨著技術(shù)和方法的革新，大數(shù)據(jù)分析將有助于研究者更好地認(rèn)識(shí)和理解結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。

關(guān)鍵詞 群落生態(tài)學(xué) 群落結(jié)構(gòu) 群落功能

中圖分類(lèi)號(hào)：S718 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

群落生態(tài)學(xué)是對(duì)群落中物種多樣性、豐度及組成的模式，以及引起該模式的過(guò)程的研究。為了更好地解釋生物群落的差異，生態(tài)學(xué)家開(kāi)發(fā)了將群落物種聚類(lèi)簡(jiǎn)化為可計(jì)量單位的一系列指數(shù)。對(duì)于保護(hù)生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，物種豐富度和其它生物多樣性指數(shù)可以為生物保護(hù)提供重要參考。然而，多樣性指數(shù)僅反映出群落的一個(gè)方面，當(dāng)研究不同環(huán)境變量或氣候條件對(duì)群落組成的影響時(shí)，需要考慮群落的物種組成；進(jìn)一步研究群落動(dòng)態(tài)變化則需考慮群落的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。此外，生活史特征反映了物種對(duì)環(huán)境的響應(yīng)和對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響。生態(tài)學(xué)家可以根據(jù)群落物種的生活史特征，借助功能多樣性指數(shù)來(lái)解釋群落動(dòng)態(tài)變化，在此基礎(chǔ)上研究群落結(jié)構(gòu)、功能多樣性以及環(huán)境之間的關(guān)系。本文簡(jiǎn)要概述此類(lèi)問(wèn)題的研究方法。

1群落的結(jié)構(gòu)與功能

1.1 物種多樣性

在物種多樣性研究中，除非進(jìn)行指定單位的量化，否則生態(tài)學(xué)家無(wú)法核查生物多樣性如何分布、以何速度喪失 。生物多樣性指數(shù)可分為三類(lèi)：豐富度、均勻度以及差異度。常用的多樣性指數(shù)有豐富度指數(shù)、香濃維納指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)等，除此之外，還有分類(lèi)多樣性指數(shù)。同時(shí)多樣性指數(shù)都只反映了生物多樣性的一個(gè)方面，而多樣性是一個(gè)多維概念，僅簡(jiǎn)單將其壓縮為一個(gè)數(shù)字無(wú)法反映出所有信息。

1.2群落結(jié)構(gòu)

較為直接的群落結(jié)構(gòu)研究中，通?？疾烀總€(gè)群落的物種組成，進(jìn)一步根據(jù)樣方點(diǎn)物種組成的相似度（相似性指數(shù)，如Bray-Curtis距離）進(jìn)行聚類(lèi)分析，從而劃分為不同群落，這樣就可以研究影響聚類(lèi)結(jié)果的潛在因素。此外，群落結(jié)構(gòu)也需要對(duì)食物網(wǎng)關(guān)系進(jìn)行研究，因?yàn)槿郝浣M成類(lèi)似于“配方”，而食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)卻是“反應(yīng)過(guò)程”。通過(guò)對(duì)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)的了解，可以為群落的動(dòng)態(tài)變化提供有效的參考。引入群落中種群參數(shù)后，不僅有捕食關(guān)系，更包含競(jìng)爭(zhēng)、互惠等關(guān)系，進(jìn)而在假設(shè)情境（氣候變化、人類(lèi)活動(dòng)等）下研究群落如何變化。這既可幫助生態(tài)學(xué)家理解群落變化的機(jī)制，又可為決策者應(yīng)對(duì)生態(tài)問(wèn)題提供參考和建議。

1.3群落功能

不同于此前對(duì)群落物種豐富度的研究，生態(tài)學(xué)家逐漸意識(shí)到，群落的功能多樣性在解釋生態(tài)群落的結(jié)構(gòu)和功能方面相較于僅考慮分類(lèi)學(xué)意義上的豐富度更具參考價(jià)值。組成物種的生物學(xué)特征信息是功能多樣性分析的基礎(chǔ)。功能多樣性指數(shù)與物種多樣性類(lèi)似，大致分為三類(lèi)：豐富度、均勻度和差異度，常用的有群落加權(quán)平均（CWM）、功能分散指數(shù)（FDis）、功能分化指數(shù)（FDiv）、功能均勻度（Feve）、功能豐富度（FRic）以及Rao二次熵指數(shù)（Q），這些指數(shù)不僅反映了群落功能的不同方面，更對(duì)群落功能進(jìn)行了直觀量化。

2群落與環(huán)境

已知群落的物種組成、物種多樣性指數(shù)、功能多樣性指數(shù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)，可以對(duì)其進(jìn)行分析，進(jìn)而探究群落的多樣性、功能及環(huán)境之間的關(guān)系，構(gòu)建相應(yīng)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的擬合及預(yù)測(cè)。此外，機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法，可以有效地幫助研究人員從生態(tài)學(xué)大數(shù)據(jù)中提取信息，從而更好地理解群落形成、變化及演化機(jī)制。

3展望

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和生態(tài)數(shù)據(jù)的大量累積，生態(tài)學(xué)家可以從數(shù)據(jù)中更好的提取信息、更新知識(shí)，為解決 “多樣性-穩(wěn)定性”與 “多樣性-功能”的爭(zhēng)論提供更有力的依據(jù)。

（通訊作者： 侯路路）

作者簡(jiǎn)介：第一作者： 姜錢(qián)錢(qián)， 1990年9月，男，山東省青島市人，中國(guó)海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院 ，生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)碩士，生態(tài)動(dòng)力學(xué)方向；通訊作者： 侯路路，1991年2月，男， 安徽省亳州市人，中國(guó)海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院 ，海洋生物學(xué)專(zhuān)業(yè)助理實(shí)驗(yàn)師，生態(tài)地質(zhì)學(xué)、超微形態(tài)學(xué)方向。

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