不忘初心,砥砺前行——记中国科学院西北高原生物研究所兽类学研究发展历程

2022年是中国科学院西北高原生物研究所(以下简称西高所)建所60周年(1962―2022)。西高所的兽类学研究也走过了60年的历程,经历了从无到有,从小到大不断发展壮大的过程。60年来,西高所的兽类学研究始终立足青藏高原,立足基础和应用基础研究,面向国家需求,围绕为区域经济和生态保护服务,在不同阶段开展了大量相应的工作,培养了大批科技人才,出版了多个学术刊物,为我国的兽类学及兽类生态学发展做出了重大贡献。

基于中国科学院西北高原生物研究所馆藏标本分析青藏高原雀形目鸟类物种和功能多样性

物种多样性和功能多样性是生物多样性的两个主要研究内容,研究不同区域物种多样性和功能多样性可以为生物多样性保护提供重要的理论支撑。本研究以中国科学院西北高原生物研究所馆藏的青藏高原11个生态地理分区雀形目鸟类为研究对象,结合其性状数据,计算3种物种α多样性指数(物种丰富度、Shannon熵和Pielou均匀度)、3种功能α多样性指数(功能丰富度、功能均匀度和功能离散度)、物种和功能β多样性及其对应的周转和嵌套成分,并分析了物种多样性与功能多样性之间的关系。研究结果表明:(1)青藏高原鸟类物种α多样性呈东南高、西北低的趋势。功能丰富度和功能均匀度显示出明显的空间差异,全区物种丰富度和功能丰富度平均值较低,功能离散度在全区均较高;(2)物种β多样性高于功能β多样性,但二者整体均具有较高的数值。物种β多样性主要由周转成分构成,而嵌套和周转成分在功能β多样性中占比接近;(3)功能丰富度与物种丰富度及Shannon熵呈显著正相关关系。物种和功能β多样性呈显著相关关系,物种和功能周转成分贡献率呈显著相关关系。以上结果表明功能丰富度较高的分区中鸟类占据较大的功能性状空间,而分区中功能均匀度和功能离散度较高则体现出鸟类可以更均匀、更有效地利用食物资源。结合物种和功能α、β多样性可以很好地表征鸟类多样性与生态系统的关系。

中国科学院西部行动计划(二期)项目布局与初步进展

中国科学院于2000—2005年成功实施中国科学院西部行动计划(一期),于"十一五"期间继续实施西部行动计划(二期)。在继续深化和扩展西部原有5个典型区域(北方草地、黄土高原、黑河流域、塔里木河流域、岷江上游)生态建设试验示范研究的基础上,新增西南喀斯特、三峡库区和三江源区等3个试区的生态建设试验示范研究;开展黑河流域遥感?地面观测同步试验与综合模拟平台建设、青藏铁路冻土路基稳定性与沙害防治等研究工作;开展太阳能等特色资源开发及其他服务于西部大开发的高技术研究与产业化等方面的工作。该计划已按实施方案陆续展开,启动实施11个项目,在试验示范区/点的选定、设施建设、观测、试验、研究与示范等方面的进展顺利,取得一批阶段性成果。

2005-2020年中国西北干旱区典型生态系统土壤有机碳密度数据集

土壤有机碳库是陆地生态系统碳库中最大、最为活跃的部分,在全球碳循环过程和全球气候变化中起着重要的作用。中国西北旱区位于欧亚大陆的腹地,生态系统极其脆弱,对气候变化的响应也极为敏感,是近年来众多学者关注的热点地区,土壤有机碳储量估算以及空间分布特征日益成为该区域的研究焦点之一,但是数据共享不足与实测数据相对缺乏是造成研究结果不确定性的重要因素。在收集中国生态系统研究网络(CERN)位于中国西北六省区的农田、荒漠、草地生态系统野外科学观测研究站土壤长期观测数据的基础上,通过筛选、质量控制后,采用有机碳估算模型计算生成了中国西北干旱区典型生态系统土壤有机碳密度数据集。本数据集涵盖了11个站点2005-2020年各类长期观测样地的表层(0-20 cm)和剖面分层土壤有机碳密度数据,以期为中国西北干旱区土壤碳储量估算和碳循环过程研究提供有价值的实测数据。

2005-2020年中国干旱半干旱区典型草地和荒漠生态系统植被地上生物量数据集

植被生物量是全球碳循环的重要组成部分,是陆地生态系统与大气之间碳交换的重要环节,是定量研究全球气候变化与草地、荒漠生态系统之间的反馈调节作用等的基础。中国干旱半干旱区的草地、荒漠生态系统是重要的碳库类型,本文选取中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,CERN)中位于中国干旱半干旱区的2个草地生态系统观测研究站(海北站、内蒙古站)和5个荒漠生态系统类型观测研究站(鄂尔多斯站、阜康站、临泽站、奈曼站、沙坡头站)的典型生态系统,对其按照CERN生态系统长期观测规范开展长期观测获取的植被地上生物量的2005–2020年间生长季的月动态实测数据进行了收集整理与质量控制,并开展了样方原始调查数据到样地尺度观测数据的统计计算,生成了植被地上生物量数据集,可为中国干旱半干旱区草地和荒漠生态系统对全球气候变化响应及植被保育与可持续发展等研究提供地面观测数据支撑。

青藏高原生态畜牧业“海南州模式”——打造江河源区草地保护与生态畜牧业可持续发展样板

青藏高原生态畜牧业“海南州模式”的打造实施,将着力推动传统草地畜牧业向生态畜牧业发展转变,有效助力海南州国家可持续发展议程创新示范区建设,聚焦江河源区生态保护与高质量发展,打造全国草地生态畜牧业可持续发展的先行区。

基于文献计量分析植物和微生物驱动的土壤有机碳累积的研究进展

全球变化背景下,土壤有机碳的来源和累积途径是碳固持与稳定机制研究的重点内容。植物和微生物的生物分子是土壤有机碳累积的重要来源,为了对植物和微生物驱动的土壤有机碳累积有更全面的认识,本文结合已发表文献深入剖析了土壤中植物源碳和微生物源碳累积的研究进展。结果表明:1)微生物残体是近年来研究的前沿内容;相较于森林生态系统,草地和农田生态系统的微生物残体碳研究是当前的热点。2)土壤有机碳累积的分析方法更加多样化和精细化,但植物源碳和微生物源碳的定量方法还不完善。3)增温或模拟氮沉降对植物源碳和微生物源碳累积的影响是研究的热点内容,但不同研究的结论并不一致,具体机制尚不明确。建议未来进一步加强不同来源有机碳的精确定量,深入分析不同来源有机碳累积的影响机制,同时完善降水变化、二氧化碳浓度升高、土地利用变化等全球变化因子及其交互作用对不同来源土壤有机碳累积的影响研究。

山谷型藏羊公羊瘤胃和粪便微生物多样性研究

为了研究青藏高原山谷型藏羊公羊胃肠道微生物组成结构,试验采集了10只放牧+补饲饲养方式下的周岁山谷型藏羊公羊的瘤胃和直肠内容物(指粪便),分别提取其基因组DNA,采用16S rDNA V3~V4扩增子高通量测序技术分析了瘤胃和粪便样品微生物门和属水平组成结构、标志微生物、α和β多样性及微生物功能。结果表明:山谷型藏羊瘤胃和粪便样品共得到5 383个分类操作单元(operational taxanomic units, OTUs),其中2 144个OTUs为瘤胃样品所特有,1 860个OTUs为粪便样品特有,1 379个为二者共有。瘤胃微生物优势菌门为厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和浮霉菌门(Planctomycetes),相对丰度分别为53.2%、34.9%和3.1%;优势菌属为理研菌科_RC9_肠道菌群(Rikenellaceae_RC9_gut_group)和普式菌属_1(Prevotella_1),相对丰度分别为13.5%和12.0%。粪便微生物优势菌门为拟杆菌门、厚壁菌门和疣微菌门(Verrucomicrobia),相对丰度分别为47.4%、25.3%和16.9%;优势菌属为艾克曼菌属(Akkermansia)和克里斯滕森菌科_R7菌群(Christensenellaceae_R7_group),相对丰度分别为15.6%和7.3%。山谷型藏羊瘤胃和粪便样品的标志微生物均为拟杆菌门和厚壁菌门,且瘤胃和粪便样品微生物α和β多样性差异明显,主要功能均为碳水化合物代谢(carbohydrate metabolism)、氨基酸代谢(amino acid metabolism)、膜运输(membrane transport)与共同因子和维生素代谢(metabolism of cofactors and vitamins)等。说明山谷型藏羊瘤胃和粪便有各自独特的微生物组成结构。

食物中蛋氨酸含量对高原鼠兔肠道微生物群落的影响

过度放牧引起的退化草地为高原鼠兔(Ochotona curzoniae)提供了丰富的蛋白质食物资源,而食物中必需氨基酸(尤其是蛋氨酸)含量的变化会影响宿主体内肠道微生物群落。本研究依据不同退化草地高原鼠兔胃内容物中的蛋氨酸含量,使用0.26%和0.45%蛋氨酸含量的兔颗粒饲料分组饲喂高原鼠兔,50 d后收集粪便,利用宏基因组学以及非靶向代谢组学分析,评估高蛋氨酸处理对高原鼠兔肠道微生物群落及其代谢产物的影响。结果表明,与低蛋氨酸组相比,高蛋氨酸组高原鼠兔肠道微生物群落的α、β多样性均无显著差异,但Candida⁃tus_Saccharibacteria、软壁菌门(Tenericutes)等菌群的丰度显著增加,丁酸代谢、牛磺酸和次牛磺酸代谢等菌群功能显著表达,其上调的代谢产物主要在初级胆汁酸合成、抗坏血酸和醛酸代谢、Th17细胞分化、牛磺酸和次牛磺酸代谢、B细胞受体信号通路、T细胞受体信号通路、NF⁃κB途径等通路富集;而低蛋氨酸组高原鼠兔菌群的糖类代谢功能显著表达,其上调的代谢产物主要在氨基酸代谢相关通路富集。上述结果表明,高蛋氨酸食物可改变高原鼠兔肠道微生物及其代谢产物,进而可能增强宿主的免疫和繁殖性能,对提高高原鼠兔个体适合度及其种群数量有重要的作用。

植物内生真菌及其生物活性研究进展

内生真菌是植物体内与植物部分或整个生活史均长期共存的一类微生物,在植物发育、环境适应等过程中具有重要作用。文章对近年来植物内生真菌的多样性、生物活性以及与宿主之间的关系等国内外研究进展进行了综述,并对该领域的今后研究进行了展望,以期为今后植物内生真菌多样性研究、资源内生真菌开发等研究提供借鉴。

贫困与脆弱生态环境的耦合关系研究——基于青藏高原高寒农业区14个县(市)的分析

文章以青藏高原高寒农业区14个县(市)为研究对象,构建了经济贫困与生态环境评价指标体系,分析了研究区经济贫困与脆弱生态环境的耦合关系。结果表明:(1)青藏高原高寒农业区脆弱生态环境和贫困耦合协调度整体呈上升状态,受政策调整等因素的影响呈现失调衰退贫困轻度滞后、失调衰退生态环境轻度滞后、过度调和贫困轻度滞后、过度调和生态环境轻度滞后四个不同阶段。(2)2011-2018年青藏高原高寒农业区的生态环境-贫困耦合协调度D从0.312 0增加到0.642 9,协调类型从失调衰退类转化为协调发展类。研究结果可为青藏高原区域经济发展与可持续发展提供参考。

中国被毛孢的化学成分和生物活性研究进展

中国被毛孢是冬虫夏草菌真正的无性型,其发酵产品已经被广泛用作保健品和药品的原料。本综述归纳总结了中国被毛孢的化学成分及生物活性研究进展,并对中国被毛孢的未来研究方向进行了展望。

青藏高原主要植被类型生物生产量的比较研究

以１８种群落类型的实测数据和１０１３块森林测树样地的估算数据为基础，首次系统地分析和比较了青藏高原主要植被类型生物生产量的构成规律及分布格局。亚高山暗针叶林的生物量一般在３００ｔ／ｈｍ ２以上，最高可达约１６００ｔ／ｈｍ ２，叶生物量８～３９ｔ／ｈｍ ２，根茎比０．１～０．２，生产量８～１３ｔ／ｈｍ ２．ａ；高山灌丛类型生物量２０～４０ｔ／ｈｍ ２，叶生物量３～６ｔ／ｈｍ ２，根茎比０．４～０．８，生产量４～７ｔ／ｈｍ ２．ａ；高寒草甸生物量一般为２０～６０ｔ／ｈｍ ２，沼泽草甸高达１００ｔ／ｈｍ ２以上，叶生物量２．５～５．５ｔ／ｈｍ ２，根茎比８～２０，生产量４～９ｔ／ｈｍ ２．ａ；高原冬小麦和春小麦年生物产量高达２６～３０ｔ／ｈｍ ２，叶生物量１２～１６ｔ／ｈｍ ２，根茎比约０．０６。在垂直分异方面，随着海拔升高，生物量呈递增，在一定海拔高度达最大，海拔继续升高生物量则迅速下降；而生产量随海拔升高一般呈递减趋势，反映出热量条件随海拔升高而递减的限制作用。与全国相比，青藏高原同一森林植被类型的生物量均高于全国的平均水平，而其生产量基本持平。

西藏高原高寒草地群落植物多样性和地上生物量监测方法的比较研究

以西藏高原高寒草地3种植被类型（高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原）为研究对象,分别采用样线法、样方法和巢式样方法进行实地调查,记录每条样线上或每个样方内出现的所有物种,并分物种刈割样方内地上部分,通过统计分析比较不同高寒草地群落植物多样性和地上生物量监测方法,以阐明西藏高原高寒草地不同植被类型的最小取样面积和最少样方数或样线长度。结果显示：（1）就物种丰富度而言,400m样线法观测到的高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠草原的所有物种数分别占3种方法调查到的总物种数的55%、71%和50%;8m2巢式样方法调查到高寒草甸、高寒草原的总物种数占所有3种方法观测的物种总数的57.5%和57%,而8m2的巢式样方对高寒荒漠草原的调查监测到的物种数最多,其中2m2观测到的物种数就达到所有可能出现物种的83%;20个样方法监测到高寒草甸和高寒草原的物种数最多,占3种方法观测到总物种数的78%和86%,所以对物种丰富度的调查高寒草甸和高寒典型草原至少需要20个样方,高寒荒漠草原需要最小面积不少于2m2的2个样方。（2）就地上生物量而言,由地上生物量与物种数之间的变异关系得出最小样方数为7~11个,而由地上生物量的变异系数可知,在变异系数小于等于5%的前提下,高寒草甸的最小取样面积不小于0.25m2,高寒典型草原和高寒荒漠草原的最小取样面积不少于1m2。研究表明,对于生产力的监测方法而言,高寒草甸采用10个0.5m×0.5m的样方,而高寒草原和高寒荒漠草原采用10个1m×1m的样方为宜;而对于物种丰富度的监测方法而言,高寒草甸以20个0.5m×0.5m的样方和高寒草原20个1m×1m的样方为宜,高寒荒漠草原采用2个不小于2m2样方面积为宜。

青藏高原草地生态系统演化过程、可持续发展瓶颈及应对分析

青藏高原面积巨大,自然条件恶劣,生态环境脆弱,具有生态、生产和生活的三生服务功能。自20世纪80年代以来,在气候变化、人口激增、市场冲击和经营管理模式改变等多种因素影响下,青藏高原草地生产服务功能逐渐被弱化,“人-地”矛盾凸显,如何实现青藏高原草地生态系统的可持续发展成为“关系人民福祉、关乎民族未来的大计”。基于此,本文梳理了青藏高原生态系统演化历史、植被演化过程及不同历史时期人类活动及区域经济-资源发展模式特征,发现:1)在大的时空间尺度下,青藏高原植被演替的主控因子为气候变化和剧烈的地质变迁,在小的时空尺度下,导致相同地理和气候单元植被特征分异的原因是放牧强度的分异,而草地过度放牧的原因同家庭牧场的管理、草地生态价值的可评估性、人口与生产力发展适配度等关系密切。2)规模化放牧在青藏高原区域具有数千年历史,并形成了人-草-畜协同演化的互利共生关系,青藏高原草地生态系统可持续发展需要在汲取当地传统知识和文化精华的基础之上,扩大草地生产的层次性,引入或研发以生产和生态效益共赢为目的的科学技术,完善和延伸草地生产产业链,完善高原生态系统生态价值评估体系,调动牧场管理者草地健康保护的主观能动性,完成草地健康监管奖惩制度,以生产力、管理和文化为调节手段提高青藏高原区域农牧业现代化和商品化程度,实现青藏高原草地生态系统资源可持续利用发展及区域生态文明建设。

青藏高原矮嵩草草甸地面热源强度与生物量的初步研究(英文)

以涡度相关系统观测的数据为资料,对矮嵩草草甸2002年的地面热源强度和地面热量平衡以及地上、地下生物量进行了研究。结果表明,在此观测期内,青藏高原矮嵩草草甸的地面均为热源,热源强度具有明显的季节变化,地面热源强度的平均值为88.5 W.m-2;地上、地下生物量也呈现明显的季节变化,地上生物量与热源强度有正相关关系,而地下生物量与热源强度则出现较复杂的关系,在生长季前期和后期表现为一定的正相关关系,在生长季中期则呈现为负相关关系。

青藏高原藏羚生物学研究现状

综述了藏羚的形态学特征、分布与种群动态、生境与食性、集群与迁徙以及社群行为与繁殖等。由于栖息地破碎化、盗猎及人类活动干扰等原因,藏羚种群处于濒危状态。因此,为进一步加强保护与管理,应重视基础生物学研究。

青海湖流域种子植物区系研究

青海湖流域位于青海省东部(36°15′~38°15′N,97°50′~101°45′E),处于青藏高原和黄土高原的过渡地带,海拔3 160~4 953 m,全区面积约29 660 km2,属于高原大陆性气候。该区有种子植物823种,隶属于61科231属,依次为青海种、科、属数的23.13%、62.89%和38.82%。区系分析结果表明:(1)该区系的种类仅有2.78种/km2,这在唐古特地区的众多自然区域中相对并不丰富。(2)包括中国特有植物种类在内,该区系的温带成分占99.00%,以绝对优势确定了本区系明显的温带性质。(3)木本种类少,少有古老的和原始的类群,而是以多年生草本为核心的植物区系。(4)该区的一些中国特有种是经其广布的亲缘种衍生而来,这是该区系年轻和衍生的性质的具体体现。(5)我国华北区系和西南高山区系均对该区具有不同程度的影响。(6)特有属少,特有种多数为水生植物,表现出青海湖独特而隐域性的水湿环境的特化结果。(7)中国特有种的核心成分是出现种类最多的甘肃—西藏—四川亚型。而在青藏高原植物亚区中,该区隶属于其中的唐古特地区。

长江流域青海区域水生生物完整性评价

依据《长江流域水生生物完整性指数评价办法(试行)》的要求和指标,通过梳理历史记录和文献,厘清了长江流域青海区域水生生物完整性评价的基准值;于2022年开展全面系统地野外调查,并对研究区域的水生生物完整性进行了评价。结果显示:长江流域青海区域鱼类种类基准值为20种,鱼类种类现状值为19种;长江在青海省境内的长江源河段、大渡河源河段,以及长江流域青海区域整体的水生生物完整性得分分别为88.22,82.67分和81.56分,完整性等级均为“良”。其中,长江源河段历史有记录以来的15种鱼类在此次调查中均被发现,反映长江源流域水生生物群落受人类干扰较少,重点保护物种完整。研究区域鱼类栖息地生境良好,但主要制约完整性的因素是水电站对河流的阻隔、外来物种入侵和关键物种川陕哲罗鲑的缺失。研究结果可为全面评估长江水生态完整性提供青海区域的基础数据,还可为科学评估长江十年禁捕成效、针对性开展水域生态修复提供科学依据。

39个我国不同生态区培育的青贮玉米品种在青海高原适应性研究

对39个来自我国不同生态区的青贮玉米品种进行田间种植,采用主成分分析及灰色关联度分析对不同品种的农艺性状、生物学产量和营养品质进行综合评价和排序,筛选出在青海高原环境下适应性较好的品种。结果表明:依据国家玉米品种区划,东华北中晚熟春玉米类型区的晋单73号、京九青贮16和科大101,东华北中熟春玉米类型区的豫青贮23,热带亚热带玉米类型区的勤玉58和青青300,西北春玉米类型区的屯玉168,以及西南春玉米类型区的中玉335,8个青贮玉米品种在两种分析方法中的排名均在前10,说明这些品种性状综合表现较好,适宜在青海作为青贮玉米品种引种。