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物种的空间分布模式对种内竞争和种间竞争都会产生重要影响,由于物种空间分布模式引起的集聚效应对集合种群演化有着不可忽略的作用。在考虑了集聚效应后的集合种群系统演化将会出现怎样的情况?在已有的集合种群理论研究基础上,本文以物种的集聚效应为出发点,以构建模型和计算机大规模数值仿真模拟为手段,探求生境变化对具有集聚效应的集合种群的演化规律。首先,提出了物种在生境空间分布的集聚度、最佳集聚度、集聚效应的概念。构建了这三者之间的集聚效应模型,结合经典的Tilman多物种竞争共存模型,建立了集聚效应下的集合种群动力模式,分别考查了栖息地毁坏和未毁坏的两种集合种群演化规律。其次,在空间显含模型上,利用景观中性模型得到了不同集聚分布、接近现实的不同物种分布模式,结合元胞自动机模型,也考查了栖息地毁坏和未毁坏下的集合种群演化规律。最后,通过合理的参数化方案,运用计算机大规模数值模拟技术,对模型进行7392次仿真模拟实验,综合考查了物种分布模式引起的集聚效应对集合种群演化的影响。
本研究主要内容包括:⑴建立的集聚效应下的集合种群动力模型充分地反应了物种分布的集聚度对物种种内竞争和种间竞争的影响,当系统中每个物种处在最佳集聚度时,该模型即为Tilman模型,这是Tilman模型的一个更为普适的推广。⑵集聚效应使集合种群演化更加的复杂化。这主要由以下两点体现。首先,在隐含模型下当栖息地即使没有毁坏,物种系统都要经历一段准周期波动才能达到平衡态。其次,在栖息地毁坏后,系统再次达到平衡态的生态序出现无序化。⑶物种的续存、灭绝和生态序,不仅由传统生态学上认为主要是由物种单体的竞争力、迁移能力之间的均衡决定,物种的集聚效应也将对物种的续存和灭绝、生态序产生影响。⑷发现了物种灭绝的另一个机制,集聚效应减小了种群第一类灭绝的阈值条件,也加重了集合种群的灭绝债务。尤其是对于群落中的弱小物种和濒危物种而言,不适的集聚度产生的负集聚效应使他们不可避免地灭绝。⑸空间显含模型的模拟结果也表明考虑了物种的分布模式后,集合种群的演化更加的复杂,物种空间分布模式引起的集聚效应对物种的扩散和迁移有很大的影响。⑹生境规模大小尺度不是决定集合种群演化的决定性因素。对于种群演化的作用而言,生境的空间分布结构相比生境规模大小来说更加的重要。⑺不同集聚度分布的群落对生境毁坏的响应没有本质的区别,生境毁坏对物种多样性丧失的根本规律依旧是栖息地毁坏率越高,越破碎的话,那么生物多样性丧失将越严重。