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生物多样性 2022年第10期30卷 21-33页

作者：王少鹏罗明宇冯彦皓储诚进张大勇北京大学城市与环境学院生态研究中心地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871 兰州大学草地农业科技学院草地农业生态系统国家重点实验室兰州730000 中山大学生态学院有害生物控制与资源利用国家重点实验室广州510275 北京师范大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室北京100875

生物多样性是生态系统复杂性的重要特征,理解多样性的形成和维持机制一直是理论生态学研究的核心议题。本文从三方面概述了生物多样性理论的最新进展。一是物种共存和群落构建,总结了现代共存理论和基于过程的群落构建理论的新进展。二... 详细信息

生物多样性是生态系统复杂性的重要特征,理解多样性的形成和维持机制一直是理论生态学研究的核心议题。本文从三方面概述了生物多样性理论的最新进展。一是物种共存和群落构建,总结了现代共存理论和基于过程的群落构建理论的新进展。二是物种相互作用,综述了利用经验数据推断物种相互作用关系和强度的最新方法。三是生态-进化动态,介绍了生态-进化模型的一般框架及其在生物多样性研究中的应用。最后对生物多样性理论的发展趋势做了展望,特别是多尺度整合理论和全球变化下的预测理论。

关键词：物种共存群落构建物种相互作用生态-进化动态

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胁迫环境中的进化拯救

引用

中国科学：生命科学 2022年第8期52卷 1226-1236页

作者：周东浩张全国北京师范大学生命科学学院北京100875

生物种群面临致死环境胁迫时能够通过适应性进化摆脱灭绝的命运,这一过程称为进化拯救.进化拯救发生过程中,种群的基因型和表型性状的分布以及生态适合度会发生迅速且显著的改变.进化拯救的发生概率既取决于种群的特征,也受胁迫环境属... 详细信息

生物种群面临致死环境胁迫时能够通过适应性进化摆脱灭绝的命运,这一过程称为进化拯救.进化拯救发生过程中,种群的基因型和表型性状的分布以及生态适合度会发生迅速且显著的改变.进化拯救的发生概率既取决于种群的特征,也受胁迫环境属性的影响;进化拯救发生的机会将随着遗传变异供应的增加和环境选择强度的降低而增加.本文梳理了影响进化拯救概率的主要生物和非生物因素.本文也介绍了有关群落水平进化拯救和自然界中进化拯救的研究进展;讨论了群落水平进化拯救不一定与单物种种群进化拯救具有相同规律的可能原因,强调了实验室研究中所发现的进化拯救也可能与自然界中的进化拯救不同.本文最后展望了进化拯救领域未来的发展方向.

关键词：适应性进化抗性适合度生态-进化动态实验进化

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基于动力系统理论的群落复杂动态研究

基于动力系统理论的群落复杂动态研究

引用

作者：王林西北工业大学

学位级别：博士

在全球变暖的当下,物种灭绝日益加剧,研究和保护物种的多样性已刻不容缓。基于此,生态学家主张深入理解“物种多样性-系统稳定性-结构复杂性”这一核心问题。然而,时至今日,有关“物种多样性与系统稳定性关系”、“物种共存的一般机制... 详细信息

在全球变暖的当下,物种灭绝日益加剧,研究和保护物种的多样性已刻不容缓。基于此,生态学家主张深入理解“物种多样性-系统稳定性-结构复杂性”这一核心问题。然而,时至今日,有关“物种多样性与系统稳定性关系”、“物种共存的一般机制”以及“自然群落中的种群混沌与灭绝”等话题一直受到生态学家的广泛讨论,相关的机制研究仍未达成共识。本文结合实验/野外数据的相空间重构技术和动力系统理论以探究群落(聚果榕系统、浮游生物群落和大西洋鳕种群)的复杂动态行为,其主要包括理论分析物种共存、物种多样性与群落稳定性关系,群落混沌动态的实证研究以及生态-进化混沌研究三个方面的内容。具体研究结果如下: 1.以榕树-榕小蜂群落为模型系统建立相应的食物网模型,并将群落结构引入到“多样性-稳定性”争论中。模型仿真结果表明,传粉蜂的拟寄生蜂种群密度对榕小蜂多样性有促进作用,拟寄生蜂种群的自上而下控制对群落多样性和稳定性有调节作用。此外,只有中等程度的寄生性才会导致榕树-榕小蜂群落中物种周期/混沌共存,而种群混沌可以维持榕小蜂的多样性。当榕小蜂的多样性较低时,增加榕小蜂多样性可以增加群落的稳定性。 2.基于两种自然群落(浮游生物群落、榕树-榕小蜂群落)的网络结构,推导出一般性的杂食性食物网模型。在不同资源水平以及兼性捕食者的捕食偏好改变的情况下,分析食物网结构和稳定性的变化情况。模型分析结果表明,弱捕食强度可以促进物种间的稳定共存;而杂食性、增加的竞争作用、自上而下控制和自下而上控制均能促进物种多样性和食物网稳定性。 3.基于野外数据分析与数学模型仿真相结合的方法,探究榕树-榕小蜂共生系统中种群的混沌波动和群落的稳定维持。首先,建立一个离散的、带有季节性环境波动的宿主-传粉者-剥削者模型,并采用Levenberg-Marquardt优化算法拟合野外数据。参数化的模型预测种群混沌可能是宿主调控与环境变化共同作用的结果。模型模拟表明,当外部环境变化(如季节温度)较小时,宿主会降低宿主奖励与惩罚之比(RS)来维持自身较高的种群密度。 4.以浮游生物群落为模型系统,将季节性温度纳入带有捕食偏好的食物网模型。并利用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)算法估计模型参数。模型仿真表明,内部因素(桡足类的种内竞争系数)和外部因素(季节性温度)共同导致浮游生物群落中种群混沌。同时,相空间重构分析表明,实验数据的Lyapunov指数为正。理论预测和实验数据都表明,浮游生物群落呈现出混沌动态。 5.以大西洋鳕种群为模型系统,结合实验数据和生态-进化模型来揭示鳕鱼体长的混沌动态。首先,基于相空间重构技术的鱼体长数据的最大Lyapunov指数为正数,它与由生态-进化模型计算的平均Lyapunov指数数值接近,表明鳕鱼种群存在生态-进化混沌的可能性。其次,实验数据和生态-进化模型仿真数据的自相关函数(ACF)分析都显示了大约7年的相似滞后。本论文主要的创新性包括:首先,提出一类不同群落共有的食物网结构,分析了该食物网中多物种共存的一般机制问题;其次,结合理论模型和野外自然数据证实了榕树-榕小蜂系统的种群混沌动态,并给出了混沌产生的机制;最后,揭示了鳕鱼体长的生态-进化混沌现象。本研究将重新审视群落复杂动态(混沌)背后的深层次驱动力以及物种多样性、物种共存的维持条件,为保护生物多样性提供理论支持。

关键词：食物网混沌物种共存榕蜂系统浮游群落鱼体长环境变化 Lyapunov指数多样性-稳定性争论生态-进化动态

来源：评论

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