紅樹(shù)林和互花米草相互作用對(duì)環(huán)境變化的多尺度響應(yīng)結(jié)題摘要

互花米草于1979年從美國(guó)引入中國(guó)，經(jīng)過(guò)近40年的擴(kuò)散，已分布到沿海各省?；セ撞菰谌肭值刂袊?guó)和原產(chǎn)地美國(guó)均與紅樹(shù)林形成“紅樹(shù)林——互花米草生態(tài)交錯(cuò)帶”，在氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)雙重影響下呈擴(kuò)張趨勢(shì)，是監(jiān)測(cè)和研究濱海濕地植被響應(yīng)全球變化的關(guān)鍵區(qū)域。互花米草入侵紅樹(shù)林的格局與機(jī)制，是中國(guó)紅樹(shù)林保護(hù)和恢復(fù)亟需解決的問(wèn)題。 為全面了解互花米草的入侵特性，本項(xiàng)目沿大尺度緯度開(kāi)展野外觀(guān)測(cè)，分析了各地環(huán)境因子與植物生長(zhǎng)的相關(guān)關(guān)系；通過(guò)同質(zhì)種植園實(shí)驗(yàn)比較不同種源地互花米草的表型性狀差異。研究發(fā)現(xiàn)：互花米草個(gè)體和種群水平的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和繁殖性狀隨緯度變異顯著。相比中高緯度，低緯度互花米草的生長(zhǎng)和繁殖力低，擴(kuò)散緩慢；除結(jié)實(shí)率這一有性繁殖特征外，其他表型性狀的地理變異在同質(zhì)種植園里消失了。這表明入侵中國(guó)的互花米草已呈現(xiàn)潛在的遺傳分化；而互花米草的表型可塑性可能有利于其在入侵地的迅速擴(kuò)張。 本項(xiàng)目從植物種間相互作用為切入點(diǎn)，采用競(jìng)爭(zhēng)控制實(shí)驗(yàn)，探討了沿緯度和潮位梯度的鹽沼植物對(duì)紅樹(shù)植物的影響。在中國(guó)，互花米草均抑制紅樹(shù)植物幼苗的存活和生長(zhǎng)；而在美國(guó)，鹽沼植物對(duì)紅樹(shù)植物幼苗存活和生長(zhǎng)為高緯度促進(jìn)，低緯度抑制；紅樹(shù)植物在中潮位生長(zhǎng)最好，而在高位和低位鹽沼生長(zhǎng)和存活較差。 我們進(jìn)一步從“植物——?jiǎng)游铩狈N間相互作用解釋了紅樹(shù)林對(duì)互花米草入侵的響應(yīng)機(jī)制。通過(guò)野外觀(guān)測(cè)、控制實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)喂飼實(shí)驗(yàn)，揭示了蟹類(lèi)對(duì)互花米草種子和實(shí)生苗的取食在互花米草早期建立過(guò)程中的關(guān)鍵作用，動(dòng)物取食和植物競(jìng)爭(zhēng)共同導(dǎo)致了紅樹(shù)林生境中互花米草更新失敗。但在光灘，實(shí)生苗逃過(guò)動(dòng)物取食而成功定居?；セ撞萃ㄟ^(guò)大量傳播種子和快速的無(wú)性克隆生長(zhǎng)，已迅速侵占絕大部分的光灘、入侵到林窗，并包圍健康完整的紅樹(shù)林。這一“草進(jìn)林退”狀況的持續(xù)發(fā)展，將可能導(dǎo)致紅樹(shù)林不可逆地轉(zhuǎn)換為互花米草植被。我們需要采取早發(fā)現(xiàn)早治理的措施，以應(yīng)對(duì)互花米草對(duì)高強(qiáng)度自然和人為活動(dòng)影響下的中國(guó)紅樹(shù)林的威脅。 2100433B

互花米草在中國(guó)（入侵地）和美國(guó)（原產(chǎn)地）均與紅樹(shù)林共同形成紅樹(shù)林- - 互花米草生態(tài)交錯(cuò)帶，在氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)雙重影響下呈擴(kuò)張趨勢(shì)，成為監(jiān)測(cè)和研究濱海濕地植被響應(yīng)全球變化的重要區(qū)域。互花米草入侵紅樹(shù)林的格局、機(jī)制與后果，是中國(guó)紅樹(shù)林保護(hù)和恢復(fù)亟需解決的問(wèn)題。.本項(xiàng)目采用野外競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)和水位梯度控制平臺(tái)，從緯度、流域和潮間帶尺度，研究紅樹(shù)植物和互花米草的種間相互作用對(duì)溫度、鹽度和潮位變化的響應(yīng)，揭示生物和非生物因子交互作用下紅樹(shù)林- - 互花米草生態(tài)交錯(cuò)帶的群落組織機(jī)制，預(yù)測(cè)交錯(cuò)帶演替趨勢(shì)；監(jiān)測(cè)互花米草對(duì)不同發(fā)育階段（繁殖體、幼苗、幼樹(shù)）紅樹(shù)植物的影響，闡明互花米草影響下傳播限制和生境限制在紅樹(shù)植物更新過(guò)程中的作用；對(duì)比分析中國(guó)和美國(guó)紅樹(shù)林- - 互花米草生態(tài)交錯(cuò)帶的物種特性、種間相互作用和環(huán)境要素，探求引發(fā)中美交錯(cuò)帶格局演變差異的主要驅(qū)動(dòng)力。研究結(jié)果可為保護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境、應(yīng)對(duì)全球變化提供科學(xué)依據(jù)。

基于紅樹(shù)林植被對(duì)大型底棲動(dòng)物分布和生存的重要作用以及大型底棲動(dòng)物在紅樹(shù)林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)組成和在食物鏈中的作用，國(guó)內(nèi)外研究人員在紅樹(shù)區(qū)大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)方面已展開(kāi)了一定的研究，主要集中在紅樹(shù)林大型底棲動(dòng)物群落調(diào)查、紅樹(shù)林與其周邊生境大型底棲動(dòng)物群落的比較，以及紅樹(shù)林生境變化對(duì)大型底棲動(dòng)物群落的影響等[2-3]。紅樹(shù)林植被對(duì)大型底棲動(dòng)物群落影響的研究現(xiàn)狀，提出了相應(yīng)的研究展望，以期為紅樹(shù)林濕地底棲動(dòng)物生物多樣性的保護(hù)及恢復(fù)提供參考。

紅樹(shù)林植被紅樹(shù)林大型底棲動(dòng)物種類(lèi)

大型底棲動(dòng)物群落調(diào)查是潮間帶紅樹(shù)林濕地保護(hù)和管理的一個(gè)重要內(nèi)容，底棲動(dòng)物種類(lèi)組成和數(shù)量分布特點(diǎn)可以為紅樹(shù)林管理和保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)[4-6]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于紅樹(shù)林大型底棲動(dòng)物組成和分布已展開(kāi)大量的研究。

紅樹(shù)林植被全球區(qū)域紅樹(shù)林大型底棲動(dòng)物種類(lèi)

紅樹(shù)林植被通常會(huì)促進(jìn)潮間帶生境的復(fù)雜性和多樣性，以及與其密切相關(guān)的底棲動(dòng)物的生物多樣性[7-8]。表1為全球幾大紅樹(shù)林分布區(qū)域的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)量情況?？梢钥闯?，亞洲紅樹(shù)林中甲殼類(lèi)動(dòng)物和軟體動(dòng)物的物種數(shù)量高于其他幾個(gè)區(qū)域，但多毛類(lèi)動(dòng)物物種數(shù)量較低。印度-西太平洋區(qū)紅樹(shù)林內(nèi)底棲動(dòng)物多樣性也高于位于低緯度的西大西洋區(qū)紅樹(shù)林。

紅樹(shù)林植被我國(guó)紅樹(shù)林大型底棲動(dòng)物種類(lèi)

為中國(guó)報(bào)道的部分紅樹(shù)林區(qū)的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)量情況。福建紅樹(shù)林共有278種大型底棲生物，廣西沿海紅樹(shù)林大型底棲動(dòng)物共262種，數(shù)量上與福建紅樹(shù)林接近。從物種數(shù)量組成來(lái)看，除福建紅樹(shù)林外，其余幾項(xiàng)研究中軟體動(dòng)物數(shù)量均超過(guò)甲殼類(lèi)動(dòng)物數(shù)量，而這兩類(lèi)底棲動(dòng)物構(gòu)成了紅樹(shù)林大型底棲動(dòng)物的主要部分，這也是灘涂大型底棲動(dòng)物組成的普遍規(guī)律。除珠帶擬蟹守螺（Cerithideacingulata）為這些紅樹(shù)林共同優(yōu)勢(shì)種外，其它紅樹(shù)林在底棲動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種組成上存在差異，其中福建紅樹(shù)林與深圳福田紅樹(shù)林的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群組成較相似，海南東寨港和清瀾港紅樹(shù)林較相似。黑口濱螺（Littorinaelanostoma）、相手蟹（Sesarma）和招潮蟹（Uca）屬蟹類(lèi)也是我國(guó)紅樹(shù)林的常見(jiàn)底棲動(dòng)物。

非點(diǎn)源污染的水環(huán)境效應(yīng)及控制方法已成為流域水環(huán)境研究關(guān)注的焦點(diǎn)和待解決的難題。項(xiàng)目以三峽庫(kù)區(qū)典型流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，通過(guò)資料收集、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、實(shí)地監(jiān)測(cè)、計(jì)算機(jī)模擬、優(yōu)化算法等多種研究手段，明確典型小流域-流域尺度上的非點(diǎn)源污染輸出特征及影響因素，以“小流域-流域”為主線(xiàn)量化非點(diǎn)源污染對(duì)水環(huán)境的影響，提出基于降尺度的關(guān)鍵控制單元識(shí)別方法和基于升尺度的措施優(yōu)化技術(shù)，最終形成考慮多尺度轉(zhuǎn)換的流域非點(diǎn)源污染控制體系。研究結(jié)果有利于在更合理的空間尺度上開(kāi)展流域非點(diǎn)源污染控制，有助于完善我國(guó)流域水環(huán)境管理理論和方法，同時(shí)可為保障三峽水庫(kù)水質(zhì)安全和水污染防治提供依據(jù)。通過(guò)研究，發(fā)表學(xué)術(shù)論文16篇，基本形成了基于降尺度的關(guān)鍵控制單元識(shí)別方法和基于升尺度的措施優(yōu)化技術(shù)。

強(qiáng)、弱、電磁和引力四種基本相互作用中的耦合常數(shù)的大小大致如下：