光競(jìng)爭(zhēng)條件下植物高生長(zhǎng)可塑性的空間博弈與鄰域效應(yīng)模型.pdf

1、植物僅與其鄰體在一定的范圍內(nèi)產(chǎn)生相互作用，因此個(gè)體間的鄰域效應(yīng)和種群的空間結(jié)構(gòu)對(duì)于理解植物的生態(tài)策略來說十分重要。我們構(gòu)建了空間博弈論模型來探討光競(jìng)爭(zhēng)條件下植物的高生長(zhǎng)可塑性。在這一模型中，對(duì)于參數(shù)空間內(nèi)部較大的區(qū)域和大多數(shù)的初始條件而言，維持在ESS高度上的植物種群會(huì)被低于ESS高度的植物類型所入侵并最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的共存，故植物種群并不存在著一個(gè)所有個(gè)體都將趨集的統(tǒng)一的ESS高度。植物最優(yōu)的高生長(zhǎng)策略是對(duì)局域光競(jìng)爭(zhēng)的一種可塑性反應(yīng)，即植

2、物個(gè)體存在著一個(gè)隨著局域光環(huán)境而發(fā)生變化的“動(dòng)態(tài)的”最優(yōu)高生長(zhǎng)策略。 本文還構(gòu)建了空間明晰的“影響域”模型來研究植物高生長(zhǎng)對(duì)局域光競(jìng)爭(zhēng)的可塑性反應(yīng)，結(jié)果表明：植物個(gè)體會(huì)將其高度維持在一最優(yōu)值以使其適合度最大，這一最優(yōu)高度的值會(huì)隨著植物個(gè)體所經(jīng)受的局域光競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度的增加而增大。種群中小個(gè)體相對(duì)于大個(gè)體能更早的將其高度維持在最優(yōu)值，但小個(gè)體由于鄰域光競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度過大，導(dǎo)致其不能繼續(xù)維持在最優(yōu)高度及隨后發(fā)生的死亡過程也比大個(gè)體要早。這種植物

3、個(gè)體間高生長(zhǎng)可塑反應(yīng)的不同步性是由于個(gè)體局域光競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境存在差異而引起的，即光競(jìng)爭(zhēng)的不對(duì)稱性將導(dǎo)致小個(gè)體所受的鄰域光競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過大個(gè)體。當(dāng)種群的空間分布是非均勻的或植物個(gè)體間存在著大小變異時(shí)，由于植物個(gè)體高生長(zhǎng)對(duì)局域光競(jìng)爭(zhēng)的可塑性反應(yīng)存在著差異，個(gè)體的高生長(zhǎng)曲線彼此間是不相同的，這同樣也表明了種群并不存在著一個(gè)統(tǒng)一的ESS高度。 對(duì)競(jìng)爭(zhēng)與非競(jìng)爭(zhēng)向日葵種群的比較表明，密度效應(yīng)對(duì)植物高生長(zhǎng)、高一冠幅比及種群高不整齊性存在著顯著的

4、影響。在密集的種群中，向日葵個(gè)體的高生長(zhǎng)曲線彼此之間是不相同的。隨著種群密度的增加，種群的平均高度先增加而后減小。非密集種群的高不整齊性隨著種群的生長(zhǎng)而減小，而密集種群的高不整齊性隨著種群的生長(zhǎng)先減小而后增加。隨著種群的生長(zhǎng)，非密集種群中個(gè)體間的相對(duì)高增長(zhǎng)率與高之間的關(guān)系將變?yōu)轱@著的負(fù)相關(guān)，而密集種群中這兩者之間的關(guān)系則先為負(fù)而后變?yōu)檎?。在非密集種群中，靜態(tài)的個(gè)體間的高一冠幅比與體積之間的關(guān)系為正：而在密集種群中，隨著光競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度的增加，

5、這兩者之間的關(guān)系將變?yōu)樨?fù)。因此大小依賴的植物個(gè)體對(duì)光競(jìng)爭(zhēng)的可塑性反應(yīng)將會(huì)導(dǎo)致種群水平上的生態(tài)學(xué)過程的變化。 本文的研究結(jié)果表明并不存在種群水平上的ESS高度與ESS高生長(zhǎng)策略，植物高生長(zhǎng)對(duì)光競(jìng)爭(zhēng)的可塑性反應(yīng)只能從個(gè)體水平上來進(jìn)行考慮；空間分布與鄰域效應(yīng)對(duì)植物種群中多樣性的高度和高生長(zhǎng)策略的產(chǎn)生具有重要意義。在植物種群生態(tài)學(xué)的研究中，忽略種群的空間結(jié)構(gòu)與鄰域效應(yīng)往往會(huì)導(dǎo)致片面的、甚至是錯(cuò)誤的結(jié)論。對(duì)植物-植物間相互作用的模型與分析