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1月29日,CForBio讲坛第五十七讲成功在线举办。本次讲坛由中国科学院生物多样性委员会和中国科学院生物多样性监测与研究网络—森林网共同主办,浙江钱江源森林生物多样性国家野外观测研究站协办。讲坛由植物研究所植被与环境变化重点实验室副主任、森林网负责人、钱江源站站长陈磊研究员主持,特邀英国谢菲尔德大学Robert P. Freckleton教授和西北工业大学王芸芸博士作学术报告,共计近140人参会。

Freckleton教授系统阐述了生态监测与建模中的尺度挑战及应对策略。针对传统小尺度样方(quadrats)调查难以捕捉种群空间异质性且耗时巨大的局限,Freckleton团队开发了基于20×20米大尺度样方的全田块监测方法,实现了对杂草种群空间变异的完整刻画,完成了从局部田块到国家尺度的数据升级。在模型构建方面,他创新性地提出密度结构模型(Density-structured Models),通过将连续种群密度离散化为有序状态变量,构建基于观测数据的状态转移矩阵,有效规避了传统种群动态模型因参数敏感性导致的数值不稳定性(numerical instability)和跨地点转移困难的问题。进一步地,在生物多样性变化评估中,Freckleton强调必须同时纳入系统发育结构、空间自相关和时间自相关,以准确量化趋势估计的不确定性。研究表明,忽略这些相关性结构可能导致生物多样性丧失程度的误判。这些方法论创新为构建具有稳健性和可转移性的预测模型、支撑农业管理与生物多样性保护决策提供了重要科学依据。

王芸芸博士基于对全球67,000余种被子植物性系统(sexual systems)、花对称性、花序类型及传粉方式的宏生态学分析,发现雌雄异株(dioecy)植物主要分布于高纬度寒冷地区,且进化生物学上并非传统认为的"进化死胡同"(evolutionary dead end),其向其他性系统的转化持续发生且受新生代温度变化显著影响。研究挑战了"两侧对称花(zygomorphy)和动物传粉促进物种分化"的经典观点,发现风媒传粉植物反而表现出更高的净分化速率,表明繁殖特征对被子植物多样化的影响具有高度的情境依赖性(context-dependent)。进一步的功能性状分析表明,繁殖性状(如花部特征、种子质量)构成相对独立的功能维度,与叶经济谱(leaf economics spectrum)呈弱相关性且对环境梯度响应较弱,系统发育保守性对其变异的解释力显著高于气候与土壤因子。这一"繁殖-营养"性状解耦现象在秦岭山地的实测数据中得到验证。此外,研究揭示了繁殖性状通过影响生活史权衡与更新过程,进而调控群落构建和生物多样性维持的机制,为理解全球变化背景下植物-传粉者互作及生物多样性维持提供了新视角。

在交流讨论环节,与会者围绕样方尺度选择对密度结构模型结果的影响、功能性状筛选的标准化方法、繁殖性状(分类性状)与营养性状(连续性状)数量不平衡的处理策略,以及雌雄异株植物的性别决定机制与分布格局等科学问题与报告人展开了深入交流。