跨纬度林冠与林下昆虫多样性系统比较研究

Forest canopy represents much larger and unique diversity compared with understorey. Spatially explicit investigation of forest insect diversity within and between the canopy and understorey strata is essential for estimation of forest species richness, understanding of complex food webs and ecosystem services, and ultimately mitigation of climate change. However, little progress has been made primarily due to limited accessibility to the canopy. Recent establishment of a number of canopy cranes across China and development of new techniques such as meta-DNA barcoding and remote sensing enable us to conduct extensive biodiversity surveys within the canopy at a regional scale. Using these new infrastructure and techniques, the proposed project will first develop a protocol to measure forest insect diversity while minimising potential sampling bias, and compare insect diversity in the canopy and understorey across tropical, subtropical and sub-alpine climatic regions. Drivers of insect diversity will also be investigated using the species and structural complexity of the woody plants and topographic heterogeneity available from ongoing census and remote sensing in these regions. The results will enable us to quantify and compare how strong ecological processes operate between the two strata across different climatic regions. This proposed project will have significant implications for conservation as the differences in ecological integrity of canopy and understorey fauna will have differential fates in response to global climate change.

与林下层相比，林冠蕴含丰富而独特的昆虫多样性。研究林冠层、林下层以及二者之间的昆虫多样性，对于预估森林物种丰富度、认识食物网和生态系统服务功能进而缓解气候变化的影响至关重要。但是，由于进入林冠的技术限制，林冠昆虫多样性研究进展缓慢。随着国内一系列林冠塔吊的建成及Meta DNA条形码、遥感等新技术的发展，在区域尺度开展林冠昆虫多样研究成为可能。.本项目拟利用以上新设备和技术，建立取样偏差最小化的森林昆虫多样性取样方案，对比热带、亚热带以及亚高山森林中林冠层和林下昆虫多样性；分析该地区木本植物物种、群落结构，通过遥感技术获得的地形异质性等特征信息，阐明昆虫多样性驱动机制。研究结果对于量化并比较生态过程对不同气候带下林冠层和林下层生物多样性的影响程度具有重要的科学价值。林冠/林下层的昆虫具有不同生态完整性，它们对全球气候变化的响应不同。本项目将对林冠昆虫多样性保护产生重要影响。

森林生态系统包含参与营养相互作用和其他生态过程的具有不同功能的多种物种。森林生物多样性在时空上是异质的，但目前对此异质性构成知之甚少。森林结构复杂，植物形成水平和垂直的复杂的栖息地结构。尽管森林垂直环境和多样性梯度很重要，但由于难以接近，森林冠层近期才受到关注。本项目结合广泛的野外调查和实验，了解昆虫的水平和垂直β多样性以及影响中国南方和东南亚森林中昆虫多样性跨时空变化的机制。该项目分为四部分，以了解：（1）水平和垂直β多样性模式； (2) 捕食动力学； (3) 三养级联效应； (4)热带雨林冠层和林下跨纬度和季节的群落构成机制。利用林冠塔吊在云南南部森林林冠进行相关实验。由于 COVID-19，此研究减少了野外工作，但获得了所需野外和实验室数据。在研究(1) 中，首先确定采样强度设计，准确测量森林中的水平和垂直 beta 多样性。跨纬度的垂直β多样性显著增加，但季节性影响随纬度改变了β多样性。第二部分（2）揭示了捕食的时间动态。第三部分（3）通过实验操纵不同的捕食群体，以量化捕食者在冠层和热带雨林中的营养级联中的重要性。第四个组成部分 (4) 表明，不同的生态过程（确定性与随机过程）在森林冠层和林下的运作方式不同。该项目共在国际知名期刊上发表论文7篇，在国内和国际会议上作口头报告十余次。该项目的科学成果得到了广泛认可，项目负责人获得了省级和国际奖项，并获得了国家和国际研究基金。该项目还为教育和公共宣传活动做出了贡献。

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