干旱区生物多样性特征研究
我们将生物多样性定义为不同尺度上生物单位的数量、特征或组成:遗传、物种、行业和功能群，以及生态系统和景观层面。遗传多样性是指生物物种内遗传特征或特征的多样性。物种多样性，即存在于一个地点的分类单元的数量和组成，是最常被考虑的问题生物多样性方面(尽管我们将在下面讨论，评估它可能非常困难)。最后，多样性生态系统类型在景观中代表着影响生态系统过程的自然生物多样性的另一个特征。
内部遗传多样性干旱地区生物被广泛认为是一种有价值的商品。目前，生物技术的许多研究都是针对基因(无论是单基因还是更复杂的性状)的转移，以获得耐盐性、耐旱性和其他在改良作物方面具有重大商业意义的特性旱地作物．越来越多的人认识到沙漠属中广泛的遗传多样性的潜在商业价值，如金合欢属(Thomson el al. 1994)、金合欢属(Fagg and Stewart 1994)和仙人掌属(Pimienta-Barrios 1994)。
众所周知，一些广泛分布的沙漠植物含有相当大的遗传多样性。例如，北美的杂酚灌木I.arrea tridentata以三种不同的形式存在(二倍体、四倍体和六倍体染色体种族;Hunziker等人1977)，以及美国山脉的主要分类群半沙漠包括蒿属(Artemisia)和菊花属(Chrysathamnus)在内的植物在种内具有显著的生态和遗传分化(West 1988)。舒斯特尔等。(1994)在四个北方种群中记录了显著较高水平的遗传变异美国的沙漠总体上多年生植物的平均水平高于已发表的平均水平，并将其归因于环境异质性的选择压力干旱的土地．表型可塑性和其他形式的变异性甚至可能存在于基因型内，而且尤其重要在沙漠；例如，Sayed和Hegazy(1994)讨论了一些一年生植物能够从C3转向的适应度优势凸轮光合作用在野外条件下。
生物多样性，如物种丰富度所反映的，在半干旱地区似乎中等高，而对于大多数类群来说，随着干旱程度的增加而下降(Shmida 1985)。例如，Pianka和Schal!(1981)显示澳大利亚鸟类物种丰富度从约300种(240公里× 240公里网格单元)下降到100种，平均年平均!雨量由160毫米降至<20毫米。Davidson(1977)报告了降雨与食肉蚂蚁和小型哺乳动物多样性之间的正相关关系。O'Brien(1993)计算出，随着年平均降雨量从1300毫米下降到55毫米，南部非洲木本植物从567种(1万平方公里)减少到27种。然而，很少有研究方法和抽样足够一致，可以进行这样的地理或大规模比较。对于植物来说，土壤特征是一个地区内植物多样性的重要影响因素。特定矿物质营养物质的浓度，以及在某些情况下营养物质之间的比率(如Ca:Mg比率)，与植物物种丰富度呈正相关(例如El-Ghareeb和Hassan 1989;Ai-Homaid等，1990; Franco-Vizcaino et al. 1993). In genera!, soil texture, soil parent material and topographic position (which influences moisture and nutrient availability) are the primary correlates of spccies distributions and community gradients (e.g. Parker 1988; Palmer and Cowling 1994).
某些类群在干旱地区相对于其他生物是多样化的;其中包括掠食性节肢动物，拟步虫，蚂蚁和白蚁蛇和蜥蜴，以及一年生植物(Cloudsley-Thompson 1975;克劳福德1981;Wallwork 1982;Pianka 1986;Ludwig et al 1988)。然而，在不同大陆地区的沙漠中，特定类群的丰富度存在很大差异，这表明生物地理和历史因素与生态因素同样重要。例如，掠食性节肢动物(蜘蛛、蝎子、solpugids)在北美是多样的，但在澳大利亚却不是，而蚂蚁的模式则相反。
干旱区功能类群多样性研究已成为干旱区研究的热点的收敛生物在类似恶劣环境中的进化(例如Mooney 1977;Orians和Solbrig 1977;Cloudsicy-Thompson 1993)。对于植物来说，公会或功能群成员的识别似乎相对简单，因为生长形式(如灌木、草、一年生蕨类)与物候学和生理学(如植物)高度相关。光合作用途径)．因此，无论从生理学、活动时间还是结构/形态的角度，人们都有可能得出相似的物种类别或群体。例如，对奇瓦瓦沙漠Jornada长期生态研究基地植物群的分析表明，生命形式与光合作用途径存在非随机关联(L.F. Huenneke，未发表数据，1995年)。另一方面，一种生长形式在形态或生理上的相对细微差异可能对物种共存的模式产生重大影响。例如，不同灌木物种在幼苗耐旱能力上的差异导致了在不同的微型地点的个体招募模式(Esler和Phillips 1994)，并且可能也会导致不同物种在不同降雨模式的年份建立。因此，灌木物种之间并不能真正地相互替代。
干旱地区极端恶劣的环境条件与允许暂时逃离或避免这些条件的生物特征或行为有关。许多旱地生物分布广泛和/或个体活动范围大，有时在任何一个地点都被认为是短暂的，因为它们是迁徙或游牧的(鸟类、袋鼠、羚羊、蝗虫)。其他的在时间或行为上是短暂的;夏眠、隐生、干旱落叶、种子休眠和其他机制确保生物活动在最有可能的资源充足时间发生(Louw和scclly 1982)。休眠和萌发特征的可变性无疑是沙漠植物多样性的重要组成部分，尤其是一年生植物(Venable and Lawlor 1980;坎普1989;Gutterman和Ginott 1994)。Westoby(1972)和Noy-Meir(1973)建立了沙漠生物活动的脉冲和储备模型;一个离散的输入脉冲(例如降雨)触发了活动的爆发，其中一些活动转化为长期的储备(例如土壤种子库或一群冬眠动物)。活动的脉冲性质影响了在任何一个地点或时间取样或监测物种组成和生物多样性的难度。
干旱区的景观多样性和景观单元之间的联系对干旱区的生物多样性和生态系统功能具有重要意义。Schlesinger和Jones(1984)发现，在沙漠山前被切断的地方，多年生植物的多样性下降坡面流来自相邻的上坡区域。Yair和Danin(1980)还发现，岩石地区的存在增加了下坡的物种多样性，在那里径流水可以进入土壤剖面。印度最近的研究(Puri et al. 1994a,b)探索了农田中本地豆科树木防风种植与农作物之间的关系;在某些情况下，对作物的影响是负面的，而对于其他树种，对作物环境和生产力有改善作用，但在所有情况下，景观单元之间都有很强的相互作用。
5.3生物多样性生态系统过程5.3, 1生产
植物生物量和初级产量范围从半干旱生态系统的中等值(400-800克'年”1，平均地上值)到超干旱系统的几乎为零。在半干旱/干旱梯度上，生产力和生物量与总降水量密切相关，也与降水的可预测性密切相关(LeHouerou 1984;Evenari 1985;Dregne and Tucker;勒侯娄等。1988)。从结构上看,半干旱的植物通常包括草地(实际上是多年生和一年生草和蕨类的不同混合物)，有一些茎和/或叶肉质植物、亚灌木和较大的木本植物。越干旱的系统，草的丰度和覆盖度越低，木本植物和多肉植物的相对重要性更高。可能有一个突出的树木组成部分，如在北美的索诺兰沙漠。不同生长形态和不同光合途径的相对丰度随降水季节的变化而变化;夏季降雨有利于丰富的C4途径草(Louw和Seely 1982)。一年生物种发生在水分充足的时候，无论是在开放的地区还是在多年生植物的冠层下。开放地区的流行度随着干旱而增加，许多植物越来越局限于水道或其他径流或水分积累的地区(如Schlcsinger和Jones 1984年)。在极度干旱的情况下，几乎没有植物覆盖，除非在不寻常的年份和那些可能积聚水分的地方。
Noy-Meir(1973,1985)全面回顾了干旱区初级生产力的理论和经验证据。他得出的结论是，植物生长形式的差异妨碍了任何关于地上与地下生产力的比率，或关于群落中植物生物量的周转率的概括。换句话说，各种生长形式(一年生植物、持久的亚灌木和多肉植物、木质树木)的相对丰度对于决定生态系统的结构和动态至关重要，而这些相对丰度在沙漠地区之间变化太大，无法做出任何简单的概括或结论。这意味着不同的生长形式对生产力的贡献不同，而特定生长形式的消失将影响生态系统的结构和生产。不同的生长形式不会为彼此提供“冗余”;灌木的移除会移除地上和地下比如说，草无法取代或复制的生物量。Sala et al.(1989)发现阿根廷草原上的灌木和草在很大程度上依赖于不同的土壤资源;其中一组的移除对另一组的产量几乎没有影响。
人们可以推断，在其他条件相同的情况下(特别是气候)，具有所有生长形式的系统应该比缺少某些生长形式的系统具有更高的生产率。raybet雷竞技最新然而，我们知道很少有可用的数据来验证这一预测。在一种生长形式中，更多物种的存在将导致更高的生产力，支持这一概念的概念基础更少(甚至更少的数据)。Cowling et al.(1994)指出，在生长形式中，几个物种对气候因素的反应相似，其功能“冗余”通常是由物种对罕见灾难的不同反应所解释的干旱．因此，物种丰富度的预测将尽量减少植物覆盖和产量随时间的波动。光合作用过程的多样性也可能影响生产力。而在一个寒冷的冬季半干旱区，土壤水分含量无显著差异碳固定或者以灌木为主的群落之间的用水C3或C4光合成途径(Caldwell et al. 1977)。然而，目前尚不清楚这两组物种在特定环境中是否可以相互“替代”。
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