群落物种多样性决定机制“熵假说”的验证:以浮游植物群落物种多样性及其地理分布格局研究为例
批准号:
42071137
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
苏强
依托单位:
学科分类:
景观地理和综合自然地理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
苏强
中文摘要
群落物种多样性的决定机制是人类尚未解决的一项科学难题。破解该问题的关键是,如何解读群落物种间的个体数量关系(SAD)。本人前期研究揭示了SAD的一般性法则(以群落物种的个体数量降序排列,SAD一般为1:1/2:1/3:1/4…),并据此提出了群落物种多样性决定机制的熵假说:群落物种多样性由熵决定,任何改变生物群落熵的自然或者人为因素,都会对群落物种多样性产生影响。一般情况下,温度越高熵越大。群落物种多样性随纬度升高而降低的地理分布格局,是检验其与温度之间的关系,进而佐证熵假说的重要依据。浮游植物群落物种多样性是海洋生态学的研究热点,但其地理分布格局及影响因素研究还不够深入。本项目依据历史资料、现场观测与实验数据的分析结果,通过研究浮游植物群落物种多样性的地理分布格局和决定因素,对熵假说进行验证与解析,以期为理解群落物种多样性的决定机制开辟一条较为新颖的理论途径。
英文摘要
The determinant of community diversity is a scientific issue that we do not understand. Species abundance distribution (SAD), as one of the most basic descriptions of an ecological community, is a major stepping stone to explaining the determinant of community diversity in general. Previous studies about a new fractal model of SAD suggested that there might be a consistent general pattern of SAD, which should be approximately consistent with 1: 1/2: 1/3: 1/4…(in descending order by species abundance). Accordingly, the causality from the entropy to the community diversity was proposed as an essential hypothesis to elucidate the general pattern of SAD. The entropy hypothesis states that the community diversity is determined by the entropy, and any factors that can affect the entropy will finally act on the community diversity. The physical significance of entropy indicates that its behavior is usually positive with temperature. The distribution of community diversity in latitudinal gradients (the gradients of increasing species diversity from the poles to the equator) can provide the key proofs of the positive relationships between the community diversity and temperature and the hypothesis of entropy (the higher temperature is, the larger entropy and then the more community diversity is). The community diversity of phytoplankton has been one of the most fundamental issues in marine ecology. However, the biogeography of phytoplankton communities and the determinants of phytoplankton diversity are not given sufficient consideration. This research will explore the biogeography of phytoplankton communities along Chinese coast and illustrate the determinants of phytoplankton diversity according to the analysis results of historical records, observations and experiments, and then tests and verifies the entropy hypothesis, which will eventually contribute an original approach for the theoretical explanation of the determinant of community diversity.
群落物种多样性的决定机制是生态学, 尤其是理论生态学的核心议题。它对揭示群落结构与功能、推动生物多样性保护具有重要意义。本项目前期研究发现, 群落物种间个体数量关系遵循一般性分布规律(1: 1/2: 1/3…), 并据此首次提出了“熵假说”。群落物种多样性由熵决定, 任何改变群落熵的自然或人为因素都会影响多样性。由于温度通常与熵正相关, 群落物种多样性与温度的关系成为检验该假说的关键。.本项目通过, 海洋浮游生物群落物种间个体数量分布, 及其与温度、营养物质等生态因子的关系研究, 对“熵假说”的理论预测进行检验, 旨在为群落物种多样性研究提供新颖的理论路径和可检验的科学内容。通过本项目的具体实施, 已圆满达成各项研究目标, 取得以下成果:1. 建立了多种生物类群物种多样性与温度、营养等环境参数的关系;2. 通过温度、营养与典型生物类群物种多样性的相互关系, 验证了“熵假说”的理论预测;3. 首次提出并论证了, 自然群落物种多样性的理论最大值(1:1/2:1/3…)。上述成果所采用的数据资料有, 1. 四种全球性海洋生物类群逾万群落样本的生态学资料;2. 涵盖森林、草地、鸟类、鱼类、蚂蚁、蜘蛛、蝙蝠、爬行动物、两栖动物、哺乳动物等十余类群落的4万余个群落样本。.本项目的研究工作和相关成果, 兼具科学意义与应用价值。在理论层面, 通过分形理论模型和“熵假说”提出的理论最大值(1:1/2:1/3…), 为后续研究开辟了新思路, 也为验证群落物种多样性的决定机制提供了新方向。在应用层面, 揭示的多样性与温度、营养等环境因子的关系, 为生物多样性保护与恢复提供了科学依据, 尤其在全球气候变化背景下具有重要参考价值。综上, 本项目核心成果, 群落物种多样性与温度、营养等关键生态因子的相互关系, 分形理论模型及其“熵假说”, 特别是群落物种多样性的理论最大值(1: 1/2: 1/3…), 不仅丰富了群落物种多样性理论, 更可为全球生物多样性保护提供理论支持。
群落物种多样性理论最大值的论证研究:以海洋浮游植物群落物种多样性与营养物质的相关关系为例
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批准号:42371062
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2023
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负责人:苏强
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依托单位:
浮游植物物种丰度格局的分形理论模型研究
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批准号:41676113
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项目类别:面上项目
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资助金额:74.0万元
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批准年份:2016
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负责人:苏强
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依托单位:
国内基金
海外基金