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GEB︱我国冬季温度建造了红树林的物种分布及群落组成

媒体:Wiley生态学  作者:叶鹏程
专业号:红树林基金会
2020/6/7 23:57:57

导读

红树林(Mangrove)是指生长在热带、亚热带低能海岸潮间带上部,受周期性潮水浸淹,以红树科(Rhizophoraceae)植物为主体的常绿灌木或乔木组成的潮滩letou999木本生物群落。红树林在南北半球均有分布,我国的红树林群落续断分布于海南、广东、广西和福建等省份,以及台湾、香港和澳门等地区。红树林在我国的天然分布北界为福建省福鼎县(27°20′ N),人工引种北界为浙江乐清县(28°25′ N)。

 

有着“海岸卫士”之称的红树林,近几十年来由于受到围海造地、围海养殖和砍伐等人为因素,使得其分布面积大幅减少。因此了解红树林的分布及结构组成等,将有助于今后,特别是在气候变化和人为干扰日益增加的情况下,更好地对其进行科学有效的保护。然而,影响红树林的分布以及群落组成因素目前仍然是一个有待回答的科学问题。

 

本文,作者通过历史文献资料对我国18° N~27° N之间的共计70个红树林分布点进行数据收集和分析(图1),试图回答以下几个问题:(1)随着纬度的增加,红树林物种组成如何变化?(2)沿着纬度环境梯度,哪些气候变量与红树林物种组成的变化有关?(3)红树林对范围限制气候变量的耐受性是否表现出明确的分类或系统发育信号?

图1 红树林的分布

 

▉  原文信息

 

▉  正文

红树林(Mangrove)是通常生长在热带、亚热带低能海岸潮间带上部,受周期性潮水的浸淹(图2)。由于海水环境条件特殊,红树林植物具有一系列特殊的生态和生理特征。如从枝干上长出多数支持根,扎入泥滩里以保持植株的稳定;从根部长出很多指状的气生根,露出于海滩地面,在退潮甚至潮水淹没时用以通气;具有胎萌现象,即果实成熟后留在母树上,迅速长出长达20~30 cm的胚根,或者在果实成熟后发育成幼苗的雏形,然后脱离母体,落入泥滩并扎根长成新个体;一些种类在叶肉内具有泌盐细胞,可过滤海水中的盐分等。

图2 红树林letou999
(图片来源于: 广西红树林研究中心—广西海洋环境与滨海letou999研究中心)

根据嫩枝生长的最佳温度,植物生理学家将红树树种分为三大类,即:嗜热性狭分布种(Thermophilic stenotopic species, TSS)、嗜热性广分布种(Thermophilic eurytopic species, TES)和耐冬性广布物种(Winter‐resistant eurytopic species, WRES),它们开始生长发芽的温度阀值分别是25℃,15~25℃和10℃。那么这三类红树树种沿着海拔梯度,是如何进行组合的呢?以及红树树种分布与海拔梯度之间又存在着什么样的联系呢?对此作者提出关于两种组合模式的假设(图3),并用红树林群落的精细尺度分布数据对其进行了验证。

图3 纬度梯度上关于红树林物种分布模式的两种假设 (a) 沿着纬度梯度,物种组成模式以嵌套结构为主,物种转换率相对较低;(b) 沿着纬度梯度,物种组成模式以高物种转换率为主,嵌套结构相对少

▉  主要结果

(1) 总体上,红树林物种丰富度随纬度的增加而减少。嗜热性狭分布种(TSS)和嗜热性广分布种(TES)与总体具有相同的纬度梯度分布格局;相反的是,耐冬性广布物种(WRES)随纬度的增加,物种丰富度有所上升(图4a)。

图4  各组红树林的物种丰富度和纬度范围 (a) 跨越纬度梯度的三个红树类群的物种丰富度;(b) 三个红树类群的纬度范围大小

(2) 大多数嗜热性狭分布种(TSS) 只分布于海南岛,纬度范围不超过3~4°;嗜热性广分布种(TES)的分布范围率高于嗜热性狭分布种(TSS);耐冬性广布物种(WRES)的纬度分布范围较二者更大,即纬度分布范围WRES >TES >TSS(图4b)。

 

(3) 红树林物种组成纬度梯度上的变化,伴随着非随机物种的退出,从而导致高纬度地区物种的相似性聚集(图1a)。

 

(4) 非度量多维标度(NMDS)分析结果表明,红树林物种组成的变化与冬季气温密切相关(图5b);同时,多因素方差(ANOVAs)分析的结果也进一步支持了冬季温度影响红树林物种的分布(图6)。

图5  非度量多维标度(NMDS)图 (a) 25个本地红树物种和70个地点的投影;(b) 变量的投影与MDS1和MDS2显著相关(p < 0.05),向量的长度与皮尔逊相关系数的平方 (r2) 成正比,向量的颜色表示变量的属性:冬季气候变量用蓝色表示,夏季气候变量用红色表示,其他变量用灰色表示。

图6  在三个红树类群中冬季气候变量的分布

(5) 红树林物种对冬季温度的耐受性表现出了属这一级别的信号(图7),而其他大部分气候因素主要在属内不同物种之间变化。

图7 用分类学等级解释的冬季气候变量的变异百分比

▉  小结

冬季气温似乎限制了当前红树林物种的分布,在属这一分类水平上,对低气温的耐受性在进化上是保守的。这些生态和系统发育模式共同表明了:与耐寒结构相关的生理约束构建了区域尺度上红树林群落纬度的嵌套模式。

 


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