生物多样性的特征在干旱的土地
我们定义生物多样性数量,身份或组成、不同尺度的生物单位:基因、物种、公会和官能团,生态系统和景观水平。遗传多样性是遗传的多样性特征或功能在一个生物物种。物种多样性、数量和类群组成出席一个网站,最常被认为是生物多样性的方面(虽然很难足够的评估,我们在下面讨论)。最后,的多样性生态系统类型在景观代表自然生物多样性,影响生态系统过程的另一个特点。
遗传多样性干旱地区生物被广泛认为是一个有价值的商品。许多研究在“生物技术目前针对基因的转移(无论是单基因或更复杂的特征)盐tolcrance、耐旱和其他特性,将会产生巨大的商业意义的改善旱地作物。有越来越多的认可的潜在商业价值的广泛的遗传多样性在沙漠等属金合欢(汤姆森el al。1994), Prosopis (Fagg和斯图尔特1994)和仙人掌属植物(Pimienta-Barrios 1994)。
一些广泛的沙漠植物都含有相当大的遗传多样性。例如,北美的我。布什arrea tridentata,杂酚油,以三种不同的形式存在(二倍体,tetrapoloid和六倍体染色体种族;·亨泽尔et al . 1977年),美国mtermountain的主要类群半沙漠,包括艾和Chrysathamnus,包含重要的生态和物种基因分化(西1988)。舒斯特尔等。(1994)记录种群内的遗传变异水平明显高于四个北美国的沙漠植物比发表平均多年生植物,并将此归因于环境异质性的选择压力干旱的土地。表型可塑性和其他形式的变化可能存在即使在基因型,尤其重要在沙漠;例如,赛义德和Hegazy(1994)讨论一些一年生植物的适应性优势能够从C3凸轮光合作用在田间条件下。
生物多样性,反映在物种丰富度,似乎适度高与增加干旱半干旱地区和人口数量的减少对大多数类群(Shmida 1985)。例如,Pianka Schal !(1981)展示了澳大利亚鸟类物种丰富度下降约300种(在x 240公里240公里网格细胞)到100年,意味着青蒿!从160毫米降雨量下降到< 20毫米。戴维森(1977)报道,积极联系降雨和食谷类的蚂蚁和小型哺乳动物的多样性。O ' brien(1993)计算减少非洲南部从567种木本植物(000平方公里),27岁,平均年降雨量下降从1300 mm到55毫米。弧有很少的情况下,然而,研究方法和抽样足以让这样的地理或大规模比较一致。对植物、土壤特性对多样性一个地区一个重要的影响。特定的矿物营养物质的浓度,在某些情况下营养素之间的比例(如Ca: Mg比率),与植物物种丰富度呈正相关(例如El-Ghareeb和哈桑1989;Ai-Homaid et al . 1990; Franco-Vizcaino et al. 1993). In genera!, soil texture, soil parent material and topographic position (which influences moisture and nutrient availability) are the primary correlates of spccies distributions and community gradients (e.g. Parker 1988; Palmer and Cowling 1994).
某些类群多样性在干旱的土地相对于其他biomcs;这些包括捕食性节肢动物、tenebrionid甲虫,蚂蚁和白蚁蛇和蜥蜴,一年生植物(Cloudsley-Thompson 1975;克劳福德1981;Wallwork 1982;Pianka 1986;路德维希等1988)。然而,有实质性的变化丰富的特殊类群在不同大陆的沙漠地区,表明生物地理学和历史因素一样重要生态因素。例如,捕食性节肢动物(蜘蛛、蝎子、solpugids)在北美不同但不是在澳大利亚,而对于蚂蚁这种模式正好相反。
研究旱地官能团多样性的关注的收敛生物的进化同样充满敌意的环境中(例如穆尼1977;Orians和Solbrig 1977;Cloudsicy-Thompson 1993)。植物、识别的公会或功能组成员似乎相对简单,随着经济增长形式(如灌木、草、年度forb)相当高度与物候学和生理学(如光合作用途径)。因此是否使用生理学、时间的活动,或结构/形态,一是容易得到类似的物种类别或团体。分析植物的奇瓦瓦沙漠荒漠地带长期生态研究网站,例如,显示即使协会与光合生物通路(L.F. Huenneke,未发表的数据,1995年)。另一方面,相对的细微差别形态或生理wichin增长形式可能产生重大影响的模式物种共存。例如,在幼苗对干旱的宽容灌木物种差异导致个人主义的招聘模式在不同的微型网站(esl和菲利普斯1994),也可能会导致不同的物种成为成立于年,不同的降雨模式。因此,灌木物种并不是真正为另一个可替换的。
在干旱环境条件极其恶劣的土地与生物特征或行为,允许暂时逃避或回避的条件。许多翻译生物已广泛分布和/或大型个人家庭范围,并可以在任何一个站点有时被认为是短暂的,因为他们是迁徙或游牧民族(鸟类、袋鼠、羚羊、蝗虫)。人是短暂的时间或行为;度夏,隐生现象,干旱deciduousness、种子休眠和其他机制确保生物活性脉冲发生的最可能的时候资源充足(Louw和鳞状细胞癌1982)。可变性在休眠和萌发特性无疑占主要部分,沙漠植物的多样性,尤其是年度物种(小学和软件的1980;坎普1989;小贩和Ginott 1994)。Westoby(1972)和Noy-Meir(1973)制定的脉搏和储备模型在沙漠生物活性;一个离散的脉冲的输入(如降雨量)触发一系列的反应,其中一些被翻译成一种长期的储备(如土壤种子库或人口的消夏动物)。活动的脉冲特性对抽样的困难或监视物种组成和生物多样性在任何一个站点或时间。
景观多样性和景观单元之间的连接是重要的生物多样性和ecosystcm旱地的函数。施莱辛格和琼斯(1984)发现,多年生植物的多样性拒绝在沙漠鲁切断坡面流从相邻上坡地区。实验后,达宁(1980)也发现,岩石的存在领域的渗透增加物种多样性下坡的有限,径流水可以进入土壤剖面。最近的工作在印度(宫et al . 1994 a, b)之间的关系探讨了防风墙种植本地豆科树木和农作物的农田;在某些情况下对作物的影响是负的,而对于其他树种有改善影响作物环境和生产力,但是在所有情况下都有强烈的景观单元之间的交互。
5.3生物多样性和生态系统过程5.3,1生产
植物生物量和初级生产范围从温和的半干旱生态系统中的值(400 - 800 g”年”1、平均地上值)在hypcr-arid系统几乎为零。生产力和生物量密切与总降水量和降水的可预测性,在半干旱/干旱梯度(LeHouerou 1984;Evenari 1985;Dregne和塔克198 &;LeHouerou ai。1988)。从结构上看,半干旱的植物通常包括草地多年生和一年生草(实际上不同的混合物和福布斯)与一些茎或叶的存在肉质植物、半灌木和较大的木本植物。更多干旱系统低丰度和草的封面,与更大的相对重要性的木本植物和肉质植物。可能有一个著名的树木状的组件,如北美的索诺兰沙漠。不同的增长形式和不同的相对丰度光合作用途径随降水的季节性;如夏季降雨有利于丰富的C4途径草(Louw和希利·1982)。年度物种发生水分可用性的时候,在开放区域和多年生植物的树冠之下。开放地区的患病率随干旱,许多植物变得越来越局限于河道或其他领域不间断或水分积累(如Schlcsinger和琼斯1984)。在看起来情况下,几乎没有植物覆盖除了不寻常的年和水在这些网站可以积累。
Noy-Meir(1973、1985)全面回顾了关于初级生产力理论和实证证据在干旱的土地。他得出结论,在植物生长变化形式阻止任何概括地上地下生产力的比率,或对植物生物量的流动率社区。换句话说,各种增长形式的相对丰度(一年生植物,持续的半灌木和肉质植物,木本树)是至关重要的在确定生态系统结构和动力学,和这些相对丰度变化太大沙漠地区允许任何简单的概括或结论。这意味着不同的增长形式差异有助于生产率,和增长的特定形式会影响生态系统的结构和生产。不同的增长形式彼此不提供“冗余”;移除灌木将删除以上,地下生物质能不能被替换或复制草,说。萨拉et al。(1989)发现灌木和草在阿根廷做很大程度上依赖于不同的草原土壤资源;删除一组对生产的影响很小。
人会推断出系统所有增长形式代表应该有更高的利率比缺少一些增长的生产形式,其他所有条件都相同(特别是气候)。raybet雷竞技最新然而,我们知道这个预测几个可用的数据来测试。有更少的概念基础(甚至更少的数据)来支持这个概念更多物种的存在形式在一个增长将导致更高的生产率。整流罩et al。(1994)指出,功能的“冗余”增长形式,一些物种回应同样的气候因素,通常解释为罕见的灾难性的物种有不同的反应干旱。因此在植物物种丰富度将预测减少波动随时间和生产。光合作用过程的多样性也可能会影响工作效率。然而,在一个寒冷的冬天半干旱地区,没有实质性的区别碳固定或用水社区由灌木之间C3和C4photo-synthetic通路(考德威尔et al . 1977年)。目前尚不清楚这两组的物种的可替换的一个另一个在给定的环境中,然而。
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