生态位作为解决群落如何构建、物种如何共存的探索,从其最初定性描述物种在生境中的空间分割,到反映物种在群落中功能上的分异,再到从多维空间和资源利用等方面进行的定量分析,生态位理论逐渐发展.然而,在非随机过程影响下物种生态位的大小,尤其是在不同环境条件下生态位的位移、收缩或扩张等变化过程的量化,需要进一步研究.元素是组成生物有机体的基本物质,生物体内元素含量及其比例(元素组,elementome)具有物种特异性,同时也反映了物种对其生存环境的适应性.随着生态化学计量学的发展,生物元素组在生态学各个研究尺度中的应用愈加广泛.在群落生态学研究中,生物元素组及其在环境梯度上的变异为量化群落中物种生态位分化、预测环境变化条件下生态位的变化提供了极佳指标.生物地球化学生态位使用生物元素组及生态位多维超体积的概念,对物种生态位进行了量化.基于文献检索结果,本文阐述了生物地球化学生态位假说的理论框架,对其在不同生物分类群(植物、动物和微生物)中的研究进展进行了综述,最后对其在不同生态系统中的研究进行了展望,以期对该假说的适用性进行检验并推动生态位理论研究的发展.

实施乡村振兴战略,产业兴旺是关键.立足区域富硒土壤资源禀赋优势,发展富硒农业特色经济,是振兴乡村产业的一条有效途径.以多维超体积生态位理论为指导,以区域富硒土壤资源禀赋和富硒农业发展要求为基础,从土壤自身条件、土地利用和生态保护3个方面明确了富硒土壤资源开发利用的主导因素、区位因素、限制因素;选择土壤硒含量、土壤有机质含量、地形坡度、土地利用类型、土地综合污染指数、生态保护建设等6个关键因子,构建了富硒土壤资源开发利用生态位适宜性评价指标体系;利用生态位适宜性评价相关模型,探讨了生态位适宜性单一指数和综合指数的计算方法;结合土壤利用改良分区、土壤利用功能分区、富硒农业生产分区等,分析了区域富硒土壤资源开发利用适宜性分区问题.研究可为富硒土壤资源开发利用适宜性评价提供科学可行的思路与方法,对于促进区域富硒土壤资源科学合理利用、实现富硒农业产业科学发展具有重要的指导意义和现实意义.

预测外来植物的潜在入侵性已成为生物多样性保护研究的重要内容,外来植物与乡土物种间的亲缘关系是预测外来植物能否成功入侵的一个重要途径.然而,达尔文归化难题却预测了两种截然不同的结果(即达尔文归化假说和预适应假说).该研究解析了达尔文归化难题的内涵,提出了基于功能性状的外来植物与乡土群落间的相似性关系应该是进行外来植物入侵预测的重要切入点,而功能性状的种间分化与种内变异可能是外来植物成功入侵的两种不同生态策略.在此基础上,该研究还通过物种功能性状的多维超体积构建了外来植物与乡土群落间的相似性,提出了基于这种相似性的外来植物入侵预测的研究框架和基本流程.该模型框架的建立有助于理解外来植物的入侵机制,对外来植物的潜在入侵性预测提供了理论依据.当然,要实现外来植物能否成功入侵的准确预测,不仅依赖于功能性状的选择,还要考虑入侵的生境依赖性、空间尺度的重要性以及乡土群落的可入侵性等,未来的研究重点是通过控制实验对该模型进行验证和进一步完善.

作为全球性入侵昆虫,扶桑绵粉蚧被列为农业和林业检疫性有害生物,严重威胁着我国生物安全.生态位保守性是物种分布模型的关键假设,明确利用生态位模型评估扶桑绵粉蚧入侵风险的适用性,并进一步优化模型复杂度,兼具理论和实践意义.基于706个分布点和关键生物气候变量,本研究首次利用n维超体积生态位分析方法,量化扶桑绵粉蚧在原产地和入侵地的超体积气候生态位,检验其生态位保守性,并优化MaxEnt模型参数,预测扶桑绵粉蚧在我国当前和未来气候变化下的入侵风险.结果表明:年均温、最湿季均温、最暖季均温和最干季降水量是影响扶桑绵粉蚧分布的关键气候因子.与原产地气候生态位(超体积空间大小为40.43)相比,扶桑绵粉蚧在入侵地的生态位明显减小(超体积空间大小为6.04),生态位收缩(空间净差异为0.84)解释了 98.8％的生态位差异,而生态位漂移(空间置换值为0.01)贡献不足2％,在不同入侵区域扶桑绵粉蚧气候生态位收缩方向并不完全一致.MaxEnt模型默认参数并不可靠(ΔAICc=14.27),最优参数组合中特征组合为线性-二次型-片段化-乘积型,调控倍频为0.5.扶桑绵粉蚧的核心适生区主要集中在秦岭淮河一线以南,中北部省份包含大面积的低适宜生境.21世纪末期,扶桑绵粉蚧适生区增加并不明显(SSP1-2.6为1.7％,SSP5-8.5为0.7％).扶桑绵粉蚧多维气候生态位高度保守,物种分布模型适用于该物种的入侵风险分析;扶桑绵粉蚧"南害北移"扩散态势明显,未来气候变化对该物种分布的影响不大.