文章目录

中文摘要

英文摘要

第1章 引言

1.1 研究背景

1.2 研究现状与分析

    1.2.1 生物种间关系及间接作用

    1.2.2 植物性状介导的间接作用

    1.2.3 昆虫对植物性状的响应

    1.2.4 大型草食动物对昆虫的作用

    1.2.5 研究中存在的问题

1.3 研究目的和意义

1.4 技术路线

第2章 研究区域与实验样地

2.1 研究区域

    2.1.1 地理概况

    2.1.2 植被组成与昆虫类群

    2.1.3 草地的利用历史

2.2 实验样地

    2.2.1 实验样地概况

    2.2.2 研究对象

第3章 大型草食动物放牧对素色异爪蝗种群特征的影响

3.1 前言

3.2 实验设计

    3.2.1大型草食动物放牧实验

    3.2.2 植物与微环境测定

    3.2.3牛和蝗虫的食性选择实验

    3.2.4 蝗虫种群调查

    3.2.5 蝗虫性能测定

    3.2.6 数据处理与统计分析

3.3 结果与分析

    3.3.1 牛和素色异爪蝗的食性选择

    3.3.2 素色异爪蝗密度的变化

    3.3.3 素色异爪蝗性能的变化

    3.3.4 放牧对植物数量的影响

    3.3.5 放牧对植物质量的影响

    3.3.6 放牧对微环境的影响

    3.3.7 放牧对素色异爪蝗种群的影响途径

3.4 讨论

    3.4.1 蝗虫对植物氮含量的响应

    3.4.2 大型草食动物对蝗虫的作用

    3.4.3 结论

第4章 大型草食动物放牧对优势异爪蝗种间关系的影响

4.1 前言

4.2 实验设计

    4.2.1大型草食动物放牧实验

    4.2.2 蝗虫群落调查

    4.2.3 植物取样与测定

    4.2.4采食选择实验

    4.2.5 数据处理与统计分析

4.3 结果与分析

    4.3.1 放牧对蝗虫群落组成的影响

    4.3.2 放牧对异爪蝗种间关系的影响

    4.3.3 放牧与植物群落及微环境的变化

    4.3.4 放牧与植物性状的变化

    4.3.5 植物性状与异爪蝗数量的响应

    4.3.6 异爪蝗的采食选择

4.4 讨论

    4.4.1 蝗虫的生态位分化与种群多度对放牧的响应

    4.4.2 植物的质量与蝗虫的营养选择性

    4.4.3 放牧对蝗虫种间关系的级联效应

    4.4.4 结论

第5章 植物质量变化对异爪蝗的作用

5.1 前言

5.2 实验设计

    5.2.1 异爪蝗响应的野外观测

    5.2.2 异爪蝗响应的室内检测

    5.2.3 数据处理与统计分析

5.3 结果与分析

    5.3.1 羊草数量和质量的变化

    5.3.2 异爪蝗种群特征的响应

    5.3.3 羊草叶片性状的变化

    5.3.4 异爪蝗个体采食行为的响应

    5.3.5 异爪蝗个体性能的响应

5.4 讨论

    5.4.1 植物的数量和质量对昆虫种群的影响

    5.4.2 影响昆虫对植物偏好的植物因素

    5.4.3 影响昆虫对植物偏好的动物因素

    5.4.4 结论

第6章 结论与展望

6.1 本研究的主要结论

6.2 本研究存在的问题及展望

6.3 本研究的创新点

参考文献

致谢

攻读博士学位期间公开发表的论文

攻读博士学位期间参与的科研项目

攻读博士学位期间内参加的国际、国内学术会议

文章摘要:草地是以植物和草食动物为核心的生物群落与其生存环境共同构成的生态系统。物种的多样性及其复杂的种间关系是维系草地生态系统结构、功能及服务的关键因素。研究物种的种间关系有助于我们进一步理解生态系统的运行机制,并且更好地预测生态系统对环境变化和人类活动的响应。虽然植物介导的种间关系在生态系统中的普遍性已得到研究者的公认,但大多数的研究关注的是相同体尺的草食动物之间的种间关系,诸如植物调节的植食性昆虫之间的种间关系,其中很少涉及到大型草食动物。然而,在全球范围内的草地生态系统,大型草食动物的放牧活动是人类对草地资源最主要的利用方式之一。大型草食动物可以对系统内的植物和动物群落,尤其是植食性昆虫产生深刻的影响。近年来,生态学家逐渐认识到生态系统内间接作用的重要性。大型草食动物引发的间接作用是维持草地生物种群分布以及群落结构的关键因素。然而与物种间的直接作用相比,大型草食动物引发的间接作用更加复杂和隐蔽,并且具有时间和空间上的随机性,这导致间接作用的发生机制难以被研究。因此,关于大型草食动物引发的间接作用的研究目前仍十分薄弱,围绕这一内容仍有许多问题尚未被解决。本研究以松嫩草地的代表性植食性动物,大型草食动物——牛（Bos taurus）,以及草地优势昆虫——素色异爪蝗（Euchorthippus unicolor）和邱式异爪蝗（E.cheui）为研究对象,从异爪蝗的个体、种群、及群落的多个水平,系统地探究大型草食动物对异爪蝗的间接作用及调控机制。本研究采用一系列的野外及室内控制实验,通过分析植物数量、植物质量、以及微环境等多个生境因素揭示大型草食动物对异爪蝗的作用途径;基于对植物性状复杂性的认识,本研究同时考察了植物性状在时间尺度上的变化,结合养分添加实验深入分析植物性状在调节大型草食动物对异爪蝗种间关系中的作用。这些研究不仅能进一步发展物种共存理论,同时对控制草地虫害,维持草地生物多样性与稳定性,及有效地进行草地放牧管理都具有重要的理论价值和实际指导意义。本研究获得的主要结论如下:（1）本研究开展为期3年的短期放牧实验,探讨大型草食动物对素色异爪蝗种群特征的影响。研究结果显示,大型草食动物和素色异爪蝗的食谱高度重叠,两者都偏爱采食草地的优势植物羊草（Leymus chinensis）。基于此,大型草食动物可以通过影响素色异爪蝗的食物资源潜在地对其产生间接作用。研究发现,素色异爪蝗的种群密度在放牧样地内下降了51%（相对于无牧样地）。大型草食动物显著抑制了素色异爪蝗的性能（生存率、增重和体尺）。进一步对生境因素的检测发现,大型草食动物没有显著影响植物群落组成,以及各植物功能群的生物量。但大型草食动物显著降低了羊草的高度,显著提高了微环境的空气温度（距地表35 cm）。同时,大型草食动物显著提高了植物的质量:羊草叶片的氮含量在放牧样地升高了38%,而碳氮比在放牧样地下降了27%。综合多个生境因素（植物数量、植物质量以及微环境）对素色异爪蝗种群特征的分析表明,植物氮含量的改变对异爪蝗的种群密度和性能产生了最大的影响。研究表明,大型草食动物......可以通过改变植物的质量对植食性昆虫产生强烈的间接作用..........................。虽然在不同体尺草食动物种间关系的研究中,植物数量、植物结构或生境条件的调节作用常常被强调,但鉴于大型草食动物可以快速且深刻的影响植物的质量,而植食性昆虫对植物质量的变化高度敏感,植物质量同样是草食动物种间关系中不可忽视的因素。（2）基于蝗虫生态位分化的现象,本研究分析大型草食动物放牧对蝗虫群落以及优势异爪蝗种间关系的影响。研究结果表明,大型草食动物显著改变了蝗虫的群落组成。虽然放牧处理没有改变两种优势异爪蝗（邱式异爪蝗和素色异爪蝗）的总数,却显著降低了其占蝗虫群落总数的比例（65%降至57%）。进一步观测发现,两种优势异爪蝗的种群在时间生态位上发生分离,种群发生的高峰时间间隔4