紅樹林和互花米草相互作用對(duì)環(huán)境變化的多尺度響應(yīng)項(xiàng)目摘要

互花米草在中國（入侵地）和美國（原產(chǎn)地）均與紅樹林共同形成紅樹林- - 互花米草生態(tài)交錯(cuò)帶，在氣候變化和人類活動(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。互花米草入侵紅樹林的格局、機(jī)制與后果，是中國紅樹林保護(hù)和恢復(fù)亟需解決的問題。.本項(xiàng)目采用野外競爭實(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）紅樹植物的影響，闡明互花米草影響下傳播限制和生境限制在紅樹植物更新過程中的作用；對(duì)比分析中國和美國紅樹林- - 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)。

互花米草于1979年從美國引入中國，經(jīng)過近40年的擴(kuò)散，已分布到沿海各省?；セ撞菰谌肭值刂袊驮a(chǎn)地美國均與紅樹林形成“紅樹林——互花米草生態(tài)交錯(cuò)帶”，在氣候變化和人類活動(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?；セ撞萑肭旨t樹林的格局與機(jī)制，是中國紅樹林保護(hù)和恢復(fù)亟需解決的問題。 為全面了解互花米草的入侵特性，本項(xiàng)目沿大尺度緯度開展野外觀測(cè)，分析了各地環(huán)境因子與植物生長的相關(guān)關(guān)系；通過同質(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)體和種群水平的營養(yǎng)生長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)，采用競爭控制實(shí)驗(yàn)，探討了沿緯度和潮位梯度的鹽沼植物對(duì)紅樹植物的影響。在中國，互花米草均抑制紅樹植物幼苗的存活和生長；而在美國，鹽沼植物對(duì)紅樹植物幼苗存活和生長為高緯度促進(jìn)，低緯度抑制；紅樹植物在中潮位生長最好，而在高位和低位鹽沼生長和存活較差。 我們進(jìn)一步從“植物——?jiǎng)游铩狈N間相互作用解釋了紅樹林對(duì)互花米草入侵的響應(yīng)機(jī)制。通過野外觀測(cè)、控制實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)喂飼實(shí)驗(yàn)，揭示了蟹類對(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程中的關(guān)鍵作用，動(dòng)物取食和植物競爭共同導(dǎo)致了紅樹林生境中互花米草更新失敗。但在光灘，實(shí)生苗逃過動(dòng)物取食而成功定居?；セ撞萃ㄟ^大量傳播種子和快速的無性克隆生長，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)影響下的中國紅樹林的威脅。 2100433B

基于紅樹林植被對(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)物在紅樹林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)組成和在食物鏈中的作用，國內(nèi)外研究人員在紅樹區(qū)大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)方面已展開了一定的研究，主要集中在紅樹林大型底棲動(dòng)物群落調(diào)查、紅樹林與其周邊生境大型底棲動(dòng)物群落的比較，以及紅樹林生境變化對(duì)大型底棲動(dòng)物群落的影響等[2-3]。紅樹林植被對(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。

紅樹林植被紅樹林大型底棲動(dòng)物種類

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

紅樹林植被全球區(qū)域紅樹林大型底棲動(dòng)物種類

紅樹林植被通常會(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為全球幾大紅樹林分布區(qū)域的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)量情況?？梢钥闯觯瑏喼藜t樹林中甲殼類動(dòng)物和軟體動(dòng)物的物種數(shù)量高于其他幾個(gè)區(qū)域，但多毛類動(dòng)物物種數(shù)量較低。印度-西太平洋區(qū)紅樹林內(nèi)底棲動(dòng)物多樣性也高于位于低緯度的西大西洋區(qū)紅樹林。

紅樹林植被我國紅樹林大型底棲動(dòng)物種類

為中國報(bào)道的部分紅樹林區(qū)的大型底棲動(dòng)物物種數(shù)量情況。福建紅樹林共有278種大型底棲生物，廣西沿海紅樹林大型底棲動(dòng)物共262種，數(shù)量上與福建紅樹林接近。從物種數(shù)量組成來看，除福建紅樹林外，其余幾項(xiàng)研究中軟體動(dòng)物數(shù)量均超過甲殼類動(dòng)物數(shù)量，而這兩類底棲動(dòng)物構(gòu)成了紅樹林大型底棲動(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）為這些紅樹林共同優(yōu)勢(shì)種外，其它紅樹林在底棲動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種組成上存在差異，其中福建紅樹林與深圳福田紅樹林的優(yōu)勢(shì)類群組成較相似，海南東寨港和清瀾港紅樹林較相似。黑口濱螺（Littorinaelanostoma）、相手蟹（Sesarma）和招潮蟹（Uca）屬蟹類也是我國紅樹林的常見底棲動(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)目以三峽庫區(qū)典型流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，通過資料收集、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展流域非點(diǎn)源污染控制，有助于完善我國流域水環(huán)境管理理論和方法，同時(shí)可為保障三峽水庫水質(zhì)安全和水污染防治提供依據(jù)。通過研究，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：