多学科整合在生物多样性保护研究中的意义

综述了历史演化过程、生境丧失和片段化、环境因子和种间关系对生物多样性造成的影响,发现濒危物种的种群大小和分布格局往往受到多种因素的影响,全球气候变化和种间杂交等历史动态过程、生境片段化导致的繁殖系统进化和基因交流等种群动态过程、环境因子和种间关系等群落动态过程都会影响到生物多样性现状及其保护.因此,构建一个基于多学科整合的保护生物学研究框架,从不同研究层次、不同时间尺度、不同学科全面揭示致濒机制,对于生物多样性保护具有重要意义.

马里亚纳海沟共培养细菌多样性动态变化及潜在微生物互作关系

马里亚纳海沟是世界已知最深的海沟,其寡营养、高压、低温、低氧等极端的深海环境孕育出独特的细菌群落结构及多样性特征。选取寡营养培养基对马里亚纳海沟海水及表层沉积物分别进行液体共培养,并在不同培养阶段取样进行高通量测序,分析细菌群落结构组成及其多样性的动态变化,探讨微生物之间可能的互作关系。研究结果表明:液体共培养样品中一共检测到19个门、34个纲、76个目、131个科、227个属的细菌,其中变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为优势菌群,其次为厚壁菌门(Firmicutes);与其他样品相比,1000米海水样品中细菌群落的多样性最高,并且蓝细菌门(Cyanobacteria)具有更高的相对丰度。共培养样品中细菌丰富度、多样性、群落结构均随培养时间而改变,其中共培养中期样品的细菌多样性较高;表层沉积物样本中,盐单胞菌属(Halomonas)可能由于较强的竞争能力在共培养后期占据优势地位。基因功能预测与代谢通路富集结果显示,随着共培养时间的增加,微生物生长相关的代谢通路丰度明显下降,而与互作相关的代谢通路丰度明显增加。共培养样品检测到的细菌多样性远高于单独分离培养的多样性,仅有少量菌属为单独分离培养与共培养样品均检测到的共有属。综上所述,马里亚纳海沟细菌群落中存在竞争、互利共生的相互作用,共培养法有利于揭示细菌间的互作关系。研究为深渊及深海等极端环境下微生物生态系统组成及维持奠定了理论基础,也为进一步研究极端微生物的生存策略提供了科学指导。

外来植物入侵对土壤生物多样性和生态系统过程的影响

随着科学家对生态系统地下部分的重视,评价外来植物入侵对土壤生态系统的影响成为当前入侵生态学领域的研究热点之一。本文综述了外来植物入侵对土壤微生物、土壤动物以及土壤碳、氮循环动态影响的研究,并探讨了其影响机制。已有的研究表明,植物入侵对土壤生物多样性及相关生态系统过程的影响均存在不一致的格局,影响机制也是复杂多样的。外来植物与土著植物凋落物的质与量、根系特征、物候等多种生理生态特性的差异可能是形成格局多样性和影响机制复杂性的最主要原因。今后,加强多尺度和多生态系统的比较研究、机制性研究、生物多样性和生态系统过程的整合性研究及土壤生态系统对植物入侵的反馈研究是评价外来植物入侵对土壤生态系统影响的发展趋势。

生物多样性与生态系统功能:最新的进展与动向

生物多样性与生态系统功能的关系及其内在机制是当前生态学领域的重大科学问题。 2 0 0 2年以来人们不再过多地纠缠于“抽样 -互补之争” ,对这一世纪课题的认识又有了新的进展。 (1)人们开始运用已有的知识揭示更大时间和空间尺度上的物种多样性 -生态系统功能关系。多样性作用机制可能存在着动态变化———“抽样向互补转型” :群落建立初期 ,抽样效应是主要的多样性作用机制 ;随时间推移 ,生态位互补成为主要机制。理论研究则预测 :局域尺度上生态系统功能与物种多样性呈现单峰曲线关系 ,在区域尺度上为单调上升关系 ;(2 )非生物因素与多样性 -生产力的交互关系吸引了许多实验研究。人们发现 :物种多样性 -生产力关系可能会受到资源供给率和环境扰动的修正 ,环境因素可能是多样性 -生产力关系的幕后操纵者 ;(3)人们开始重视营养级相互作用对于多样性 -生态系统功能关系的影响 ,生态位互补和抽样假说开始被扩展运用到消费者营养级上 ;(4 )人们开始认真思考物种共存机制在多样性 -生态系统功能关系的形成中所扮演的角色。理论模型研究表明 ,不同的物种共存机制会导致不同的多样性

生物多样性与生态系统功能:进展与争论

生物多样性与生态系统功能的关系已成为当前人类社会面临的一个重大科学问题。生物多样性的空前丧失促使人们开展了大量研究工作来描述物种多样性 -生态系统功能关系 ,并试图揭示多样性与系统功能关系的内在机制。本文将多样性对生态系统功能作用机制的有关假说分为统计学与生物学两大类 :前者是从统计学角度来解释观察到的多样性 -系统功能模式 ,包括抽样效应、统计均衡效应等 ;而后者是基于多样性的生物学效应给出的 ,包括生态位互补、种间正相互作用、保险效应等。本文较为详细地介绍了该领域内有代表性的实验工作 ,包括“生态箱”实验、CedarCreek草地多样性实验、微宇宙实验、欧洲草地实验 ,以及在这些实验结果解释上的激烈争论。

基于红外相机的龙陵小黑山自然保护区大雪山片区的地面层和林冠层鸟兽多样性

【目的】从森林垂直分层视角调查云南省龙陵小黑山省级自然保护区大雪山片区的鸟兽多样性,分析林冠层与地面层的鸟兽群落组成,探讨林冠层与地面层结合的红外相机监测方法的应用。【方法】2021年11月至2022年7月,将40台红外相机安装在林冠层(23台)与地面层(17台),监测大雪山片区(海拔2000~3000 m)的鸟兽多样性。【结果】共监测到42种鸟兽,包括20种鸟类(隶属4目12科)和22种兽类(隶属5目12科)。所有相机拍摄到的相对丰富度指数(relative abundance index,RAI)较高的鸟类依次为白鹇(Lophura nycthemera,RAI=1.121)和蓝眉林鸲(Tarsiger rufilatus,1.007),RAI较高的兽类依次为中缅灰叶猴(Trachypithecus melamera,12.873)、帚尾豪猪(Atherurus macrourus,7.212)、云南鼯鼠(Petaurista yunnanensis,5.605)、赤腹松鼠(Callosciurus erythraeus,3.570)、珀氏长吻松鼠(Dremomys pernyi,2.282)、赤麂(Muntiacus vaginalis,1.974)、毛耳飞鼠(Belomys pearsonii,1.460)、红面猴(Macaca arctoides,1.430)。调查记录到1种国家一级重点保护野生动物,即中缅灰叶猴;16种国家二级重点保护野生动物,如鹰雕(Nisaetus nipalensis)、灰林鸮(Strix nivicolum)、白鹇、红面猴、熊猴(M.assamensis)和亚洲黑熊(Ursus thibetanus)等。林冠层拍摄到23个物种(鸟类5、兽类18),地面层拍摄到36个物种(鸟类18、兽类18),t检验结果表明林冠层和地面层拍摄到的鸟兽物种数差异显著(P=0.006),但拍摄鸟兽独立照片数无显著差异(P=0.910)。林冠层与地面层调查的鸟类群落Jaccard相似度指数为0.15,为极不相似;林冠层与地面层的兽类群落Jaccard相似度指数为0.61,为中等相似。中缅灰叶猴(RAI=11.745)是林冠层相对丰富度最高的物种,明显高于地面拍摄(RAI=1.128);地面层相对丰富度最高的物种为帚尾豪猪(7.212)。【结论】大雪山片区有较高的鸟兽多样性,与高黎贡山国家级自然保护区南段的多样性水平相似。中缅灰叶猴是该区域的优势物种和旗舰物种,建议加强其保护和调查。地面层拍摄的物种数高于林冠层,而且林冠层和地面层拍摄的物种组成差异显著。建议使用红外相机进行森林动物监测和研究时兼顾林冠层和地面层监测,以便全面反映生物多样性的水平和分布特征。

桂西南喀斯特瀑布水生苔藓植物生物多样性与生态沉积类型研究

作者于2005年11月赴桂西南野外考察了14个喀斯特瀑布,共采集245份水生苔藓植物标本和沉积样品。经室内分析研究,该地苔藓植物具有下列生物多样性特征:(1)苔藓(Bryophytes)种类多样性由11科19属36种(含变种亚种)组成,其中含广西新记录25种;藓类(Mosses)含8科15属30种,苔类(Liverworts)3科4属6种。(2)生活型多样性含高丛集型(38.89%)、矮丛集型(19.44%)、交织型(27.78%)和平埔型(13.89%)4种类型。(3)地理成分多样性含世界分布(13.89%),北温带分布(36.11%),热带亚洲分布s(16.67%),东亚分布(19.44.11%)和中国特有(13.89%)等5种成分。(4)苔藓生殖系统多样性由3种类型组成,其中雌雄异株(Dioecious)占总数的83.33%,雌雄同株异苞(Autoecious)占总数的2.78%,雌雄同株同苞(Synoecious)的种类仅占总数的13.89%。根据桂西南喀斯特瀑布沉积的环境和生物组成特征,可把生态沉积类型划分为:溪流瀑华,河流瀑华,石灰华坝和洞穴钙华4种沉积类型及12种生物沉积亚类型。

生物多样性信息学:一个正在兴起的新方向及其关键技术

生物多样性科学和生物信息学是生命科学中两个极为重要也是十分活跃的交叉学科 ,生物多样性信息学则是目前正在兴起的一个新方向 ,其发展必将进一步深化信息技术在生物多样性研究中的应用。本文简要介绍了国内外该领域的主要目标与进展 ,讨论了有关的关键技术 (如数据库间的互操作与数字图书馆 ) ,并列出了两个原型系统 (Species 2 0 0 0和GBIF)和其他相关系统的网址。

内蒙古草原锡林河流域植物群落生物量及多样性沿土壤水分含量梯度的变化

在内蒙古草原锡林河流域土壤水分含量梯度上,测定土壤含水量并调查植物群落样方,探讨植物群落生物量及多样性沿水分梯度的变化.发现植物群落地上生物量和物种丰富度与土壤含水量之间呈显著的单峰关系;而香侬威纳指数和Pielous均匀度指数与土壤含水量之间不存在显著的相关关系.植物群落物种丰富度和香侬威纳指数与地上生物量之间呈显著的正相关关系;而Pielous均匀度指数与地上生物量之间不存在显著的相关关系.结果表明土壤含水量对半干旱草原植物群落的丰富度和生产力的影响极为显著,但不同土壤含水量对群落均匀性的影响有限,说明除土壤含水量外还有其他因素影响草原植物群落的结构.

生产力、可靠度与物种多样性:微宇宙实验研究

近年来，生物多样性与生态系统功能的关系成为生态学领域内一个重大科学问题。有一些实验研究表明，物种多样性的降低会使生态系统的生产力、稳定性等功能受损。然而对这些实验结果的解释却产生了激烈的争论，因为有两种机制——“生态位互补”和“抽样效应”都可能会产生这种结果。本项研究通过微宇宙实验探讨了物种多样性与生态系统生产力及其可靠度的关系。在10种单细胞藻类中随机抽取物种，构建具有不同物种丰富度的水生群落，并使同一物种丰富度水平的群落之间没有物种交叉，然后检测物种丰富度对群落生产力及其可靠度的作用。群落生产力以藻类干重表示，自实验开始后第4周起，每周测定1次，共测5次。结果显示：物种丰富度对群落生产力有正效应，并且这种正效应随时间推移而增强；许多混合群落的生产力超过了该群落内所有物种的单产，即发生了超产现象；在实验初期某些特定物种对一些混合群落生产力有主要贡献，而在实验后期却没有任何多物种群落的生产力受个别物种存在与否的影响；群落生产力的可靠度与物种丰富度之间不存在显著相关。从以上结果可以得知：物种多样性对群落生产力有逐渐增强的正效应；物种多样性对生产力的正效应是生态位互补和抽样效应共同作用的结果，但随时间推移。

琵琶潭瀑布岩溶沉积物生物多样性研究

为了探索瀑布岩溶沉积物中生物多样特征,2006年12月对贵阳市琵琶潭瀑布岩溶沉积环境进行了野外生态学调查,采集样品和标本25份。经室内初步分析和鉴定,该瀑布岩溶沉积物中含有5大生物多样性类群共33个物种,它们是蓝细菌(Cyanobacteria) 2个种,原生动物(Protozoan) 12个种,绿藻(Green algae) 1个种,硅藻(Diatoms) 10个种和苔藓植物(Bryophytes)8个种。生物多样性在琵琶潭岩溶沉积形成中的地质生态学贡献主要表现在: (1)生物表面为淡水碳酸钙晶体提供了附着基础;(2)绿色植物光合作用转移了二氧化碳,有助于碳酸钙沉积;(3)生物群落为瀑布岩溶沉积提供了骨架;(4)生物群落在一定程度上控制和影响了岩溶沉积形态。

石灰华扇(Tufa Fan)沉积物中的微型生物多样性

为了探索石灰华扇沉积物中微型生物多样性特征，作者2006年7～9月对贵州中部马脚冲瀑布石灰华扇进行了野外生态学调查，采集样品和标本50份。经室内初步分析和鉴定，该瀑布石灰华扇中含有4大微型生物多样性类群共25个物种，它们是蓝细菌（Cyanobacteria）1个种，原生动物（Protozoan）16个种，绿藻（Green algae）1个种，硅藻（Diatoms）7个种。此外，石灰华扇中还发现了苔藓植物（Bryophytes）6个种。石灰华扇沉积物的形成，是微型生物多样性一石灰华扇沉积相互作用的地质生态学结果。

利用生物多样性合理布局探索茭白的可持续生产模式

生物多样性是地球上生物有机体漫长演化的产物,其服务功能对人类的活动具有重大的意义。农业生态系统具有相对较低的生物多样性,现代农业的集约化生产方式更加速了农业生态系统的单一化进程,导致系统平衡的破坏和丧失以及病、虫、草害的频频发生。在以农业生态环境改善和修复为手段的农业可持续生产和发展的模式中,以农作物多样性的合理布局来提高农业生物多样性水平和控制病虫草害的实践,显示出其强大的生命力———即是将不同种类的作物或同一作物的不同品种按不同的组合方式和栽种模式进行合理的间栽和套作,将病虫草害的发生控制在许可的范围内。结合浙江省茭白的可持续生产所面临的一系列问题,有必要引入生态农业和利用茭白及其相关作物的生物多样性合理布局的理念,探索一条具有浙江特色的茭白可持续生产和发展的模式以及具体的生产操作方法。

内蒙古草地土壤细菌生物多样性与生产力的相关关系分析

以内蒙古草地土壤细菌为研究对象,在3个不同的空间尺度上采集土壤样品,探讨内蒙古草地土壤细菌群落生物多样性与生产力之间的关系.内蒙古草地土壤细菌物种丰富度很高,达到上千个实用分类单元(OTUs);分属14个门,其中放线菌、变形菌和酸杆菌相对多度之和达80%以上.细菌群落生物量(每克干土DNA条带数)介于2.91×108~4.28×109条·g-1.稀化处理后的细菌OTUs数目、香侬-威纳指数和辛普森指数分别为721.79~1 023.47、5.84~6.21和82.98~229.02.但是,土壤细菌群落的生物多样性与生产力之间并不存在显著的相关关系,并且该模式与地理尺度无关.该结果暗示着该地区土壤细菌可能是中性或者近中性共存.

基于声学指数监测北京小龙门林区鸟类多样性

基于被动声学监测(PAM)收集到的声学数据,通过Spearman相关性分析,研究了6种常用声学指数对百花山国家级自然保护区小龙门林区鸟类物种多样性的指示性能.结果表明:声学复杂性指数(ACI)、生物声学指数(BI)、声学多样性指数(ADI)、声学均匀度指数(AEI)等4种声学指数与繁殖期内鸟类多样性的相关性较高;与鸟类物种数的相关系数ρ>0.3,与鸣唱量的相关系数ρ>0.4;显著性水平P<0.01;相关性趋势表明声音多样性及强度与鸟类多样性呈正相关.研究结果证实了声学指数能够有效反映小龙门林区的鸟类多样性,肯定了声学指数作为一种快速评估手段对鸟类多样性的监测效果,并在录音点位数量与录音时长的选择上为同类型的声学研究提供了建议.

湖北省海口湖、太白湖与武山湖水生植物多样性的比较研究

为了探讨人为干扰与淡水湖泊水生植物多样性的关系 ,比较研究了湖北省海口湖、太白湖与武山湖水生植物多样性的现状和近 2 0 a来三湖泊水生植物多样性的变化 ,讨论了密齿苦草对太白湖人为干扰的适应机制 ,探讨了武山湖水生植物多样性及其退化水生生态系统恢复的可能途径。主要结论是 :(1 )海口湖、太白湖、武山湖现各分布有水生植物 5 7种、3 5种和 1 1种 ,分别隶属于 2 8科 4 2属、1 8科 3 0属和 6科 9属 ,近 2 0 a来三湖泊分别有 1种、9种和 2 9种水生植物消失。 (2 ) 1 999～ 2 0 0 0年三湖泊各分布有水生植物群丛类型 1 4个、6个和 0个 ;全湖植被覆盖率分别是 96.1 8%、76.1 7%和 0 %;全湖平均单位面积生物量分别为 2 896g/m2 ,1 77g/m2和 0 g/m2 (鲜重 ) ,近 2 0 a来其分别下降了 1 2 .1 %、88.3 %和1 0 0 %;武山湖水生植被已完全消失。 (3 )所有群丛中 ,以海口湖的“野菱 +菱群丛”(Trapa incisa+Trapa bispinosaAss.)的群落物种多样性指数最高 ;密齿苦草群丛 (Vallisneria denseserrulata Ass.)、菹草群丛 (Potamogeton crispusAss.)和“野菱 +菱群丛”为海口湖与太白湖所共有 ,三者的多样性指数均是海口湖显著高于太白湖。水生植物多样性丰富程度的现状是 :海口湖 >太白湖 >武山湖 ,多样性丧失?

天津地区水鸟区系组成及多样性分析

1997年 10月～ 2 0 0 0年 12月间 ,作者对天津地区的 2 0处湿地的水鸟进行了调查 ,共记录到水鸟 10 7种 ,分属 7目 14科 39属。其中候鸟 10 3种 ,占总数的 96 .2 %。形目和雁形目无论在种类上还是在数量上都占绝对优势 ,分别占水鸟群落种类组成的 4 1.1%和 31.1%。记录到包括东方白鹳 (Ciconiaboyciana)、黑鹳 (Ciconianigra)、丹顶鹤 (Grusjaponensis)、白鹤 (Grusleucogeranus)、大鸨 (Otistarda)及遗鸥 (Larusrelictus)在内的国家I级保护物种 6种。记录到国家II级保护物种 8种 ,分别为白枕鹤 (Grusvipio)、蓑羽鹤 (Anthropoidesvirgo)、灰鹤 (Grusgrus)、海鸬鹚 (Phalacrocoraxpelagicus)、大天鹅 (Cygnuscygnus)、小天鹅 (C .columbianus)、疣鼻天鹅 (C .olor)、白额雁 (Anseralbifrons)。对包括北大港水库、团泊洼水库、七里海水库及尔王庄水库在内的 4个重点调查区域进行水鸟多样性分析表明 ,北大港水库的物种多样性及科、属多样性均较高 ,且有众多的珍稀物种 ,是一个重要的水鸟停歇地 ,应加强对该区域的保护。此外 ,本文提出在分析生物群落多样性时 ,应将分类因素与物种的数量因素综合起来考虑 ,因而同时使用G F指数与Shannon Wiener指数 。

互花米草入侵九段沙河口湿地对当地昆虫多样性的影响

为认识因互花米草(Spartinaalterniflora)入侵而给九段沙河口湿地昆虫多样性带来的影响,我们于2004年5月到2005年10月间用网捕和收割植株两种方法对3个典型植物群落中昆虫多样性作了连续调查。研究期间,共采集到昆虫11,300头。经鉴定为97个种,隶属于12目69科。互花米草群落中昆虫的物种数、个体数量以及Shannon-Wiener多样性指数均显著低于土著植物芦苇(Phragmitesaustralis)群落和海三棱藨草(Scirpusmariqueter)群落中的;而Simpson优势度指数较土著植物群落中高。聚类分析结果表明:芦苇与海三棱藨草群落中昆虫群落结构更为相似。互花米草的入侵将可能导致九段沙湿地昆虫多样性的降低和群落结构的改变。

云南地方水稻品种遗传多样性分析及其保护意义

为了研究云南地方水稻品种遗传多样性水平,对采自云南17个村落的82份品种以及代表籼粳不同类型的3份标准样的遗传背景进行SSR分析。19对引物共检测出83条多态带(分子量变异范围是100～500bp)。根据UPGMA法用遗传相似系数进行聚类分析。结果表明,这85份水稻品种遗传相似系数在0.152～0.900之间存在显著的遗传变异。这些品种的遗传多样性并非均匀的按地理位置分布,而是在相似系数为0.152的水平上明显分为2个不同类群:籼稻类群和粳稻类群。从不同村落采集的叫同一名称的品种的遗传背景并不相近。研究表明,保护云南地方水稻品种十分必要,但是需要制定合适的策略,确保有效保护活动。另外选择合适的SSR引物是区分籼粳类型的理想手段。

长江口沿岸碎波带仔稚鱼的种类组成及其多样性特征

为了进一步探明长江口沿岸碎波带仔稚鱼的种类组成和多样性特征,2006年7月-2007年6月的每月大潮期间,在长江口沿岸碎波带13个站位点的水深0.5-1.5m处,两人沿海岸平行方向步行拖曳小型拖网(1m×4m,网目1mm)采集仔稚鱼样本。周年共拖网397网次,采集到仔稚鱼49045尾。仔稚鱼隶属于31科,共84种,其中海洋性鱼类16种,河口性鱼类30种,洄游性鱼类4种,淡水性鱼类34种。洄游性鱼类刀鲚占总个体数的82.63%,为最优势种。仔稚鱼的物种数、个体数和丰度在冬季较低,以3月份最低,夏季最高。Margalef丰富度指数2006年11月—2007年4月相对较低,2006年10月最高。Shannon-Wiener多样性指数在10月最高,7月最低。Pielou均匀度指数全年较恒定,2006年7月和2007年6月相对较低。