植物集合种群格局研究综述.docVIP

植物集合种群空间格局研究方法综述 流云 [摘要] 植物种群空间格局对植物的分布情况就有很高的研究价值，尤其对于防风固沙及其药用植物而言，其分布有以下三种类型：随机分布、均匀分布、集群分布。其研究方法很多，有样方法，无样地法和点格局分析法等。近年来在植物种群格局的研究方法中运用分型理论主要集中在以下三个方面，计盒维数，信息维数和关联维数。新的研究方法摄影定位法为其发展提供了新的领域。摆脱了以前单纯采用点空间格局的尺度依赖关系，通过结果分析能够直观准确的显示出植物种群空间的分布情况。文章就几种主要的历史研究方法及目前的研究进展进行综述，旨在为植物种群空间格局深入研究提供参考。 [关 键 词]：植物种群空间格局；计盒维数；信息维数；关联维数；摄影定位法 1. 引言： 种群空间分布格局是种群生物学特性、种内种间关系及环境条件综合作用的结果;是种群基本数量特征之一[1.2]，一直是生态学中研究热点之一。通过对种群分布格局的研究可以认识群落内物种的镶嵌情况,并了解种群在群落中的地位和作用[3]。。在过去的种群分布格局的研究方法中，大都具有较大的尺度依赖性，不同的观测尺度所得的结果可能截然不同[4]，这种尺度依赖性的存在，增加了种群分布类型判断的复杂性和不确定性。近年来，不少生态学家又引入了一些新的关于种群分布格局分析方法，分形就是其中运用较多的一种分析方法，分形维数中的计盒维数、信息维数、关联维数能够分别从种群的空间占有能力、格局强度和个体空间关联的尺度变化来反映种群分布格局的分形特征[7.8.9]。分形模型提供了一个能够直接探讨生态学中涉及尺度、等级等难题的数学途径，分形分析强调了尺度的重要性;尺度变化的内涵通过分维数的变化反映出来;是刻画尺度依赖问题的有力工具[5.6].。为了更准确的描述种群格局，新增了摄影定位的研究方法。本文综述种群分布格局中的分型维数旨在推动其进一步准确的描述植物种群分布格局的应用，对分析种群分布格局具有重要的意义和价值。也为其提供新的研究理论奠定一定的基础。 2．植物种群格局的历史研究方法 2.1 样方法 传统的种群分布格局是通过随机取样对数据进行个体偏离随机性的测定。随机取样对随机分布来说是适合的。群落野外调查的取样面积应该大于或等于群落的最小面积。将样地分为若干小样方,对小样方进行各项调查,然后用各项聚集强度指数判断分布格局的类型。对于不同取样尺度来说,随机分布的种群分布格局的测定结果总是遵循随机分布。但对于非随机分布来说,不同取样尺度会得到不同的测值或完全不同的结果。也就是说,这些分布类型的确定与样方的大小有关种群的空间分布类型与空间尺度有密切的关系。一个种可能在小尺度下是集群分布,而在大尺度下有可能是随机分布或均匀分布 。只有当样方的大小与斑块的大小接近或相等时,测定结果才可能是集群分布。 2.2 无样地法 应用取样技术研究种群分布格局的非随机性通常取决于正确选择取样的大小和数量。为了消除这方面的误差,一些学者先后研究了若干无样地取样技术来分析种群的空间分布格局,其中包括最近个体法、最近相邻法、随机成对法和中心点四分法. 2.3 点格局分析法 空间点格局是指一系列随机产生的点，在一定范围内不规则的分布。点格局分析的理论由Ripley在1977年提出，是用来分析在一定范围内的个体是如何分布的。我国点格局分析方法由张金屯首先引入应用，是以植物个体构成的空间分布的点图为基础，进行格局分析[11]。它可以分析各种尺度下的种群格局和种间关系，在拟合分析的过程中最大限度地利用了坐标图的信息。点格局分析的特点是它有利于时间尺度与格局关系的研究。因为点格局取样是一面积较大的样地、容易标记边界, 作为永久样地, 在不同的时间尺度下, 记录种的点位,以分析格局与种间关系的变化, 因此, 其是分析群落动态演替的一种途径。点格局分析的缺点是其包迹线的计算量很大。 3．植物种群格局的研究进展 3.1 计盒维数 计盒维数是采用网格覆盖方法得到的分形维数，反映了分形体占据面积随尺度变化的规律，因此种群格局计盒维数是一种与标度无关的量, 它描述植物个体空间分布的分形特征, 反映植物对空间的占据[13]。植物群落的每个种群在生长发育过程中都需要利用一定的生态空间资源;但每个种群的发育程度以及在群落中的位置、适应力、竞争力不同;其实际利用生态空间的能力也有所不同;这种能力在一定程度上可以通过种群分布格局的计盒维数进行揭示。计盒维数反映的是分形体对空间的占据程度，所要研究的植物种群，计盒维数越大，表明种群对空间的占据程度越大；反之，计盒维数越小，则表明种群对空间的占据程度越小，种群的计盒维数取值一般在0~2之间. 3.2 信息维数 信息维数表征了不同尺度上系统结构复杂性之间的联系和规律性，揭示了系统结构复杂性的尺度变化程度,这