群落生態(tài)學結構與功能的研究方法概述

姜錢錢 侯路路

摘 要 群落生態(tài)學是生態(tài)學的重要研究領域之一，其研究人員開發(fā)了諸多工具和方法，用于研究群落結構、功能以及環(huán)境之間的關系。隨著技術和方法的革新，大數(shù)據(jù)分析將有助于研究者更好地認識和理解結構和功能的關系。

關鍵詞 群落生態(tài)學 群落結構 群落功能

中圖分類號：S718 文獻標識碼：A

0引言

群落生態(tài)學是對群落中物種多樣性、豐度及組成的模式，以及引起該模式的過程的研究。為了更好地解釋生物群落的差異，生態(tài)學家開發(fā)了將群落物種聚類簡化為可計量單位的一系列指數(shù)。對于保護生物學家來說，物種豐富度和其它生物多樣性指數(shù)可以為生物保護提供重要參考。然而，多樣性指數(shù)僅反映出群落的一個方面，當研究不同環(huán)境變量或氣候條件對群落組成的影響時，需要考慮群落的物種組成；進一步研究群落動態(tài)變化則需考慮群落的食物網(wǎng)結構。此外，生活史特征反映了物種對環(huán)境的響應和對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響。生態(tài)學家可以根據(jù)群落物種的生活史特征，借助功能多樣性指數(shù)來解釋群落動態(tài)變化，在此基礎上研究群落結構、功能多樣性以及環(huán)境之間的關系。本文簡要概述此類問題的研究方法。

1群落的結構與功能

1.1 物種多樣性

在物種多樣性研究中，除非進行指定單位的量化，否則生態(tài)學家無法核查生物多樣性如何分布、以何速度喪失 。生物多樣性指數(shù)可分為三類：豐富度、均勻度以及差異度。常用的多樣性指數(shù)有豐富度指數(shù)、香濃維納指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)等，除此之外，還有分類多樣性指數(shù)。同時多樣性指數(shù)都只反映了生物多樣性的一個方面，而多樣性是一個多維概念，僅簡單將其壓縮為一個數(shù)字無法反映出所有信息。

1.2群落結構

較為直接的群落結構研究中，通?？疾烀總€群落的物種組成，進一步根據(jù)樣方點物種組成的相似度（相似性指數(shù)，如Bray-Curtis距離）進行聚類分析，從而劃分為不同群落，這樣就可以研究影響聚類結果的潛在因素。此外，群落結構也需要對食物網(wǎng)關系進行研究，因為群落組成類似于“配方”，而食物網(wǎng)結構卻是“反應過程”。通過對食物網(wǎng)結構的了解，可以為群落的動態(tài)變化提供有效的參考。引入群落中種群參數(shù)后，不僅有捕食關系，更包含競爭、互惠等關系，進而在假設情境（氣候變化、人類活動等）下研究群落如何變化。這既可幫助生態(tài)學家理解群落變化的機制，又可為決策者應對生態(tài)問題提供參考和建議。

1.3群落功能

不同于此前對群落物種豐富度的研究，生態(tài)學家逐漸意識到，群落的功能多樣性在解釋生態(tài)群落的結構和功能方面相較于僅考慮分類學意義上的豐富度更具參考價值。組成物種的生物學特征信息是功能多樣性分析的基礎。功能多樣性指數(shù)與物種多樣性類似，大致分為三類：豐富度、均勻度和差異度，常用的有群落加權平均（CWM）、功能分散指數(shù)（FDis）、功能分化指數(shù)（FDiv）、功能均勻度（Feve）、功能豐富度（FRic）以及Rao二次熵指數(shù)（Q），這些指數(shù)不僅反映了群落功能的不同方面，更對群落功能進行了直觀量化。

2群落與環(huán)境

已知群落的物種組成、物種多樣性指數(shù)、功能多樣性指數(shù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)，可以對其進行分析，進而探究群落的多樣性、功能及環(huán)境之間的關系，構建相應模型進行數(shù)據(jù)的擬合及預測。此外，機器學習和人工智能算法，可以有效地幫助研究人員從生態(tài)學大數(shù)據(jù)中提取信息，從而更好地理解群落形成、變化及演化機制。

3展望

隨著計算機技術的不斷進步和生態(tài)數(shù)據(jù)的大量累積，生態(tài)學家可以從數(shù)據(jù)中更好的提取信息、更新知識，為解決 “多樣性-穩(wěn)定性”與 “多樣性-功能”的爭論提供更有力的依據(jù)。

（通訊作者： 侯路路）

作者簡介：第一作者： 姜錢錢， 1990年9月，男，山東省青島市人，中國海洋大學海洋生命學院 ，生態(tài)學專業(yè)碩士，生態(tài)動力學方向；通訊作者： 侯路路，1991年2月，男， 安徽省亳州市人，中國海洋大學海洋生命學院 ，海洋生物學專業(yè)助理實驗師，生態(tài)地質學、超微形態(tài)學方向。

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