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中国西南喀斯特瀑布苔藓植物的生态学研究

作　者: 张朝辉
导　师: 陈家宽
学　校: 复旦大学
专　业: 生态学
关键词: 苔藓植物生物多样性生态适应生长速度元素含量群落生物喀斯特喀斯特瀑布
分类号: Q948
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

喀斯特瀑布(Karst waterfalls)是独特的生态系统之一,具有其特殊的生态学、地质学和环境学意义。中国西南是世界上喀斯特瀑布分布数量最集中、类型最多和经济价值最大的区域之一。瀑布生物喀斯特沉积景观是一批世界自然遗产、国家级风景名胜区及自然保护区的重要组成成分,如贵州的黄果树瀑布群、四川的九寨沟瀑布群和黄龙瀑布群、云南的罗平九龙瀑布群和广西的德天瀑布等,具有重要研究价值。本文以中国西南典型喀斯特瀑布为代表,采用生态学、植物地理学、喀斯特学和沉积学多学科交叉的理论和方法,于2004年10月至2007年8月,对86个喀斯特瀑布苔藓植物进行了较系统的野外调查,行程约3.6万公里,共采集样品和标本2100份;对黔中6种苔藓生长速度进行了为期两年的野外定点观测;利用A Analyst 800原子吸收光谱仪和AF-640原子荧光光谱仪对8种苔藓和水体中7种金属元素含量进行了分析;比较了中国西南和西欧喀斯特瀑布中分布的苔藓群落组成特征。结果如下:1)依据水源特征并结合喀斯特地貌特点,提出了一个新的喀斯特瀑布分类系统。将该区喀斯特瀑布划分为2大类型、4个亚类型和12个小类型,并揭示了其地理分布规律性。2)该区域瀑布苔藓植物共有34科92属248种(含变种亚种)。依据各物种分布频度,结果表明罕见种占54.03%、稀见种占32.66%、偶见种占6.86%、频见种占4.43%和常见种占2.02%。该区苔藓地理成分为热带亚洲成分占20.97%、泛热带成分占1.21%、热带亚洲至热带非洲成分占1.21%、东亚成分占19.35%、北温带成分占20.57%、东亚和北美洲际间断成分占1.61%、旧世界温带成分占1.21%、温带亚洲成分占4.03%、中国特有占14.5%和世界广布种占15.32%。3)依据对钙的适应性能力的高低,可将苔藓植物划分钙华苔藓、喜钙苔藓和广幅苔藓等3种适钙生态类群,报道了中国钙华苔藓38种。发现瀑布区苔藓营养繁殖普遍,孢子体罕见,雌雄异株的种类占总数的81.45%等特点。苔藓适应瀑布沉积环境,植物体形态上相应出现了绿色生长区、半钙化区、钙化区和石化区等分化。植物体钙化和石化的结果,增强了苔藓适应瀑布富钙、高速沉积和高速冲击力的激流环境的能力。4)黔中6种苔藓植物配子体地上部分年均生长速度是:大叶风尾藓是1.283cm/yr、狄氏石灰藓是2.072cm/yr、威氏石灰藓是2.35cm/yr、钩喙净口藓是1.76cm/yr、橙色净口藓是0.883cm/yr和牛角藓是1.56cm/yr。苔藓植物的生长速度因种类不同及生长季节有差异。5)在喀斯特瀑布中生长的苔藓植物体内金属元素含量普遍比较高,含量的顺序与水体中的顺序基本一致。不同物种植物体对金属元素的吸收、富集却有较大的差异。根据8种苔藓对瀑布水体中不同金属元素的富集作用的差异可划分为4组:大叶石灰藓和东亚泽藓对Zn和Ca超强烈富集;橙色净口藓和湿原藓对Zn和Cu超强烈富集:狄氏石灰藓和牛角藓对Zn超强烈富集;仰叶藓和大叶风尾藓对Cu、Pb和Zn等三种元素超强烈富集。6)中国西南18个喀斯特瀑布中,共有30种苔藓植物群落,由12科27属61种组成;而西欧18个喀斯特瀑布中,仅有28种苔藓植物群落,由15科24属33种组成。尽管两地代表性的群落略有差异,但总体上拥有许多相似的特征,如生活型和生态分布类型等。7)根据水流和地貌特点,划分中国西南喀斯特瀑布苔藓沉积物为4大生态沉积类型;新报道了16种苔藓喀斯特生态沉积小类型。8)提出了喀斯特瀑布沉积生境中急需保护的20种苔藓物种建议名单。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-10
第一章引言  10-21
  1.1 喀斯特瀑布苔藓植物生态学研究的重要性  10-11
  1.2 喀斯特瀑布苔藓植物生态学研究概况  11-18
  1.3 本研究的目标与方案  18-21
第二章研究区域自然概况与研究方法  21-30
  2.1 自然概况  21-22
  2.2 研究方法  22-30
第三章中国西南喀斯特瀑布生境特征、类型及分布  30-43
  3.1 生境特征  30-32
  3.2 瀑布类型  32-42
  3.3 分布规律性  42-43
第四章中国西南喀斯特瀑布苔藓物种多样性组成及地理成分  43-58
  4.1 多样性组成  43-48
  4.2 分布频度  48-50
  4.3 区系地理  50-58
第五章苔藓植物对瀑布沉积环境的生态适应  58-74
  5.1 形态适应特征  58-59
  5.2 生态类群  59-63
  5.3 繁殖系统  63-69
  5.4 适应性分区  69-74
第六章苔藓植物生长速度对瀑布沉积的生态响应  74-80
  6.1 生长速度  74-77
  6.2 季节动态  77
  6.3 钙华估龄  77-80
第七章喀斯特瀑布苔藓植物金属元素含量及生物富集  80-87
  7.1 瀑布水中元素含量  80-81
  7.2 植物体内元素含量  81-84
  7.3 生物富集作用  84-87
第八章喀斯特瀑布苔藓植物群落生态研究  87-109
  8.1 物种组成  87-96
  8.2 生活型组成  96-98
  8.3 群落类型及生态分布  98-109
第九章瀑布苔藓植物喀斯特及物种保护  109-121
  9.1 苔藓植物喀斯特  109-112
  9.2 生态沉积新类型  112-116
  9.3 建议保护物种名单  116-121
第十章结论与展望  121-125
  10.1 研究结论  121-123
  10.2 研究展望  123-125
参考文献  125-139
附录1 中国西南喀斯特瀑布自然地理信息  139-154
附录2 中国西南喀斯特瀑布苔藓生态数据信息  154-181
博士生在读期间已发表和接收的论文  181-182
致谢  182-184

中国西南喀斯特瀑布苔藓植物的生态学研究

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