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我所在全球森林树种相互作用研究方面取得新进展

近日,我所参与的全球森林树种相互作用研究取得进展,相关成果以“Interactions between all pairs of neighboring trees in 16 forests worldwide reveal details of unique ecological processes in each forest, and provide windows into their evolutionary histories”为题发表在PLoS Computational Biology期刊 [IF2019 = 4.70, 数学与计算生物学 1区(论文1]我所广西喀斯特植物保育与恢复生态学重点实验室王斌助理研究员和美国加州大学荣誉教授Christopher Wills为该论文的共同第一编辑,Chrisopher Wills教授为通讯编辑,我所李先琨研究员为合作编辑之一。该研究成果由来自全球的39个科研单位49位科研人员合作完成。

生物间相互作用网络是维持生态系统稳定性和多样性的基础。达尔文在考察加拉帕戈斯群岛时发现,在物理环境极其相似的岛屿上一些近缘物种发生分化。达尔文认为生物间复杂相互作用对说明该现象有重要贡献,并预测该生态进化过程在不同生态系统中普遍存在。然而,大量的现有生态学理论仅以能否成功预测生态系统中物种分布模式为检验标准,忽略了物种间相互作用等细节过程。在该研究中,研究人员研发了一种新的生态学统计方法——等面积圆环点格局分析法(EAA),可以用来检测影响森林树木分布、生长、新增和死亡过程的个体间相互作用强度;基于该方法分析了全球16个森林大样地中300多万棵树的多年动态监测数据。研究发现,随着树与树之间物理空间距离增加,个体相互作用强度逐渐下降;随着树与树之间亲缘关系距离增加,个体相互作用强度整体呈下降趋势,然而,在不同类型森林中会呈现出独特的相互作用强度模式,暗示不同亲缘关系树种间存在着不同的互作机制。最后,研究人员以美国Windriver温带森林样地为例,针对树种相互作用模式进行深入分析,成功追溯并揭示一种裸子植物的化感作用对周围森林群落结构的影响。因此,该研究方法为识别森林生态系统中具体物种间的相互作用强度提供途径,为进一步研究该模式形成机制提供细节信息;该研究在森林生态系统中验证了达尔文的预测,强调了生物相互作用在生态系统多样性维持中的重要性。

另外,我所参与的森林群落高阶相互作用研究取得重要进展,以“Beyond direct neighbourhood effects: higher-order interactions improve modelling and predicting tree survival and growth”为题发表在National Science Review期刊 [IF2019 = 16.69,  综合性期刊 1区(论文2)]。我所王斌助理研究员为第三编辑,参与该论文大数据处理工作;中山大学李远智博士为第一编辑储诚进教授为通讯编辑;共同参与该研究的还有澳大利亚昆士兰大学、捷克Silva Tarouca研究所和布尔诺孟德尔大学(Mendel University in Brno)的相关科研人员。该研究首次明确提出量化个体水平高阶相互作用(Individual-level HOIs)的新方法,对捷克25公顷温带森林样地 (Zofin) 中两个优势物种欧洲水青冈 (Fagus sylvatica) 和欧洲云杉 (Picea abies)个体水平的高阶相互作用进行了检验,发现包含高阶相互作用的模型可以显著提高对欧洲水青冈和欧洲云杉存活与生长的预测精度。该方法为广泛检验高阶相互作用在自然群落中的普遍性和重要性,探索高阶相互作用的纬度格局,揭示高阶相互作用的发生机制及其对生物多样性维持的影响提供了重要的基础。

近年来,我所弄岗喀斯特季节性雨林监测团队与国内外同行开展广泛合作,产出的高水平论文逐年增加,目前已经在National Science Review, Nature Communications, Ecology letters, Global Change Biology, Journal of Ecology, Ecology, PLoS Computational Biology, Forest Ecology and Management等主流学术期刊合作发表论文8篇,我所青年科技人员学术能力显著提高并得到同行的认可。

 

1.等面积圆环点格局方法(Equal-Area Annulus point-pattern method)示意图

注:该方法可用来分析森林群落中树木两两个体间(对象木和竞争木)相互作用强度,其中对象木具有生长动态信息,根据不同统计分析目的需求,竞争木可以为存活、新增、死亡的个体。

 

 

2.广西弄岗15公顷森林样地中树种相对聚集强度与空间距离、物种系统发育距离的关系图

 

 

3.马来西亚Lambir 52公顷森林样地中树种相对聚集强度与空间距离、物种系统发育距离的关系图

 

文章链接:

论文1:https://journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1008853

论文2:https://academic.oup.com/nsr/article/8/5/nwaa244/5910530




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