[论文解读] Fractional abundance and the ecology of community structure

Colleen K. Kelly, Michael G. Bowler+2 more|arXiv (Cornell University)|Aug 15, 2010

Animal Ecology and Behavior Studies被引用 6

一句话总结

本研究利用相对物种丰度的分数丰度（fractional abundance）这一指标，调查了热带和干旱森林中的物种种间共存机制，挑战了中性群落构建理论的假设。研究发现，巴罗科罗拉多岛上的近缘树种表现出非随机的丰度分布，与竞争排斥或简单中性理论不一致，表明基于生态位的机制（如时间生态位分化）可能维持了物种多样性。

ABSTRACT

The ecological principle of limiting similarity dictates that species similar in resource requirements will compete, with the superior eventually excluding the inferior competitor from the community. The observation that nonetheless apparently similar species comprise a significant proportion of the diversity in any given community has led to suggestions that competition may not in fact be an important regulator of community structure and assembly. Here we apply a recently introduced metric of species interaction, fractional (relative) abundance, to tree species of the tropical wet forest of Barro Colorado Island, Panamá, the particular community that inspired the original model of non-niche or 'neutral' community dynamics9. We show a distribution of fractional abundances between pairs of most closely related congeneric tree species differing from that expected of competitive exclusion, but also inconsistent with expectations of simple similarity, whether such species interchangeability (a fundamental requirement of neutrality) is inferred at the community or the pair level. Similar evidence from a strikingly different dry forest has been linked to the focused, stable competition of a temporal niche dynamic. Taken together with these earlier findings, the results reported here establish a potentially widespread and important role for species interaction in the diversity and maintenance of natural communities that must be considered when inferring process from pattern.

研究动机与目标

• 评估近缘树种在热带湿润森林中的分数丰度模式是否符合竞争排斥的预测。
• 评估物种相似性或可替代性（中性理论的核心概念）在多大程度上能解释自然群落中观察到的丰度分布。
• 确定分数丰度模式是否反映了潜在的基于生态位的过程（如时间生态位分化）。
• 通过比较两种截然不同的生态系统（热带湿润森林与干旱森林）的结果，检验观察到的模式的普遍性。
• 为丰富群落中非中性机制维持生物多样性的机制提供实证证据。

提出的方法

• 测量巴拿马巴罗科罗拉多岛热带湿润森林中近缘树种对的分数丰度（相对丰度）。
• 应用一种新近开发的物种相互作用度量——分数丰度，以量化共现和相对丰度模式。
• 将观察到的近缘物种种间丰度分布与预测随机或中性期望的零模型进行比较。
• 评估其与竞争排斥（相似物种种间不应共存）和中性理论（物种种间功能可替代）的一致性。
• 将分析扩展至包括干旱森林生态系统的数据，以检验跨生态系统的一致性。
• 使用统计比较方法评估与中性理论及竞争排斥模型下预期模式的偏离程度。

实验结果

研究问题

• RQ1 热带湿润森林中近缘树种的分数丰度模式是否偏离了竞争排斥的预测？
• RQ2 观察到的丰度分布在多大程度上符合中性群落构建理论的假设，特别是物种可替代性？
• RQ3 观察到的分数丰度模式是否与基于生态位的共存机制（如时间生态位分化）一致？
• RQ4 在对比的干旱森林生态系统中是否也出现了类似的分数丰度模式，表明存在普遍的生态学机制？
• RQ5 分数丰度能否作为多样化群落中物种相互作用和群落构建过程的可靠指标？

主要发现

• 巴罗科罗拉多岛近缘同源树种之间的分数丰度分布显著偏离了竞争排斥假设下的预期。
• 观察到的丰度模式与中性理论所要求的物种可替代性假设不一致。
• 数据表明存在一种无法用简单相似性或中性理论解释的共存模式，暗示了非随机的物种种间相互作用。
• 此前在干旱森林中也观察到类似的分数丰度模式，表明基于生态位的过程可能具有广泛作用。
• 结果支持通过时间生态位动态实现的稳定、集中的竞争在维持物种种间多样性方面发挥着作用。
• 这些发现表明，在从丰度模式推断群落构建过程时，必须考虑物种相互作用，特别是生态位分化相关的相互作用。