专家《PNAS》文章发现生物多样性测量新方法

　　

生物通报道：来自斯里兰卡帕拉代尼亚大学（University of Peradeniya），德国亥姆霍兹环境研究中心（Helmholtz Centre for Environmental Research-UFZ）的研究人员开发出了一种测量生物多样性的新方法：单独物种-区域关系（individual species–area relationships，ISAR），这将有助于发现关键的树木物种。这一研究成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

领导这一研究的是德国亥姆霍兹环境研究中心的Thorsten Wiegand博士，这位植物学方面的专家在群体生物学和生态模型研究方面颇有建树，研究方法包括了最新的individual-based, spatially explicit population models和Geographic Information Systems (GIS)。

生态学研究的一个主要挑战来自于对热带森林的树木物质多样性的解释，生物学家通常通过计算给定区域的物种数量的方法测量生物多样性，但是这种新的方法提供了一种使用统计分析研究一个物种如何影响该区域的其他物种的新工具。

研究人员在巴拿马Barro Colorado岛和斯里兰卡的Sinharaja使用了这种方法研究单独的树木物种是否会增加或减少当地的生物多样性，或者对其没有影响，从而揭示单独的树木物种如何抑制或者促进附近的其他物种的生长。

结果他们发现超过2/3的物种对大森林地区没有太大的影响。其余的1/3只对半径最大20米的小范围有影响。研究人员认为这支持了一个理论，即森林的多样性和小型复杂自然生物系统并不依赖于少数主要物种的特性，而取决于所有物种的整体相互作用。

该论文的作者之一、Peradeniya 大学的植物学教授Nimal Gunatilleke表示，“这是朝着理解热带潮湿森林为什么和如何维持如此高的物种丰富性迈出的一步。”

Gunatilleke说可以在其它热带和温带森林尝试使用ISAR方法，从而检验它并在必要的时候改进它。他说，该方法有潜力用于森林的科学物种保护管理以及用于预测森林健康。

该研究组来自亥姆霍兹环境研究中心的科学家Thorsten Wiegand同时也表示，新方法的一个缺点在于它需要大量的数据。例如，对于热带森林需要测绘一块面积超过25公顷区域的各种树木。而在全世界可供研究的有这种面积的区域为数不多。

他还指出：“然而，该方法获得的信息将改善对调节物种丰富群落的因素和过程的理解，因此对于物种丰富群落的保护具有间接的影响力。”

原文摘要：
Published online on November 16, 2007, 10.1073/pnas.0705621104
PNAS | November 27, 2007 | vol. 104 | no. 48 | 19029-19033
How individual species structure diversity in tropical forests

附：
Thorsten Wiegand
e-mail: [e-mail]

Research interests

Over the last 15 years or so, we are witnessing a conceptual revolution in the field of population biology and ecological modeling, which was stimulated by the rapid development of advanced new scientific tools such and individual-based, spatially explicit population models, and Geographic Information Systems (GIS). There is much work to be done in developing our understanding of the new "spatial ecology", and my research program is driven by an interest in this topic. My mayor research interest areunderstanding the long-term dynamics of semiarid plant communities,spatially explicit population viability analysis (PVA) of large carnivore populations, integrating approaches of landscape ecology and population modeling.

My primary goal are (1) to broaden the theory of population and community ecology and to integrate them with landscape ecology to encompass an explicit consideration of spatially distributed processes, and (2) to develop methods to adapt models optimally for ecological applications, such as PVA. This involves several complementary approaches:

development of spatially-explicit and individual-based models as experimental tools for studying the dynamics of populations or communities,

development of a modeling strategy which facilitates the inclusion of the biological information in an optimal way in a model (Wiegand et al. 2004), the pattern-oriented modeling strategy (Grimm et al. 1996, Wiegand et al. 2003; Grimm et al. 2005), and

spatial pattern analysis for characterizing pattern over a range of spatial and temporal scales as a means of identifying critical, pattern forming ecological processes (Wiegand and Moloney 2004, Wiegand et al. 2006).