南海冷泉毗邻海域尾明角灯鱼和长鳍虹灯鱼的营养生态位研究

尾明角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)和长鳍虹灯鱼(Bolinichthys longipes)是冷泉生态系统中常见的中层鱼类,是连接表层到深海生态系统的重要纽带。为探索冷泉生态系统食物网及其物质循环流动,于2021年8月在南海冷泉区毗邻海域采集这2种鱼类,并基于稳定同位素技术分析其营养生态位特征。结果表明:尾明角灯鱼在冷泉区的碳稳定同位素(δ^(13)C)、氮稳定同位素(δ^(15)N)和营养级分别为(-20.22±0.35)‰、(8.6±0.48)‰和3.35±0.14,在对照区分别为(-20.51±0.33)‰、(8.15±0.65)‰和3.40±0.19;长鳍虹灯鱼在冷泉区的δ^(13)C、δ^(15)N和营养级分别为(-20.19±0.28)‰、(9.32±0.66)‰和3.57±0.19,在对照区分别为(-20.68±0.42)‰、(8.86±0.68)‰和3.61±0.20。长鳍虹灯鱼的δ^(13)C、δ^(15)N在这2个区域均高于尾明角灯鱼,且其对鱼类、虾类等次级消费者的摄食比例较高,表明其食物来源广泛,营养层级较高,对资源的竞争与利用能力更强。2种鱼类在不同区域均呈现出冷泉区营养结构多样性较低、营养生态位较窄的特征,这是因为冷泉独特的生态环境及较高的生物多样性使消费者摄食具有选择性。同时通过循环统计分析发现2种中层鱼的营养结构均朝冷泉区变化,表明冷泉区中层鱼类的种群营养结构变化更复杂且稳定性较高。

基于渔网法的长丰县生态系统服务价值时空演变及驱动力研究

基于生态系统服务理论,乡村振兴的实质是增长乡村景观生态系统服务价值(ESV)。以安徽省长丰县为例,利用2000—2020年3期土地利用数据,采用渔网法与景观类型动态度、单位面积价值当量法、地理探测器模型等方法结合,分析景观结构变化特征、ESV特征及其空间分布和ESV空间分异驱动力,对长丰县景观ESV提升提供建议。结果显示,近20年,长丰县以耕地景观为主,占比均在0.8以上,水体、林地景观大幅增长,增长量分别为3.669×10^(3)、1.258×10^(3) hm^(2)。总ESV呈增加趋势,从1.098×10^(9)元增长至1.756×10^(9)元,主要是退耕还林、还湖对生态系统服务功能提升具有积极作用;ESV高的区域分布与水体、湿地和林地分布一致;各景观类型敏感性系数均小于1,评估结果可信;归一化植被指数(NDVI)的驱动力度最高,为0.349,是长丰县ESV空间分异的主要驱动因子,且多因子交互作用的影响比单因子更为显著。

云南省植被固碳能力与产水、土壤保持服务冷热点识别

本文以云南省作为研究区域,评估植被生态系统的固碳能力与典型生态系统服务,并通过空间冷热点分析识别出固碳能力与典型生态系统服务的综合空间冷热点区域,结果表明:(1)2000~2020年,云南西双版纳地区的固碳能力最大,最大值分别为590.02和591.15gC/m^(2);固碳能力变化方面,迪庆、昭通、怒江、德宏以及临沧的固碳能力增加,占云南省地级市总数的37.5%;其余地区固碳能力呈下降趋势.整体来看,云南省植被生态系统固碳能力整体呈下降趋势.(2)2000~2020年,云南省产水服务能力最大值为2215.84和2045.83mm,产水服务总量变化总体呈下降趋势;2000~2020年,云南省土壤保持服务能力总体呈增加趋势,仅有德宏土壤保持服务总量呈降低趋势,占云南省地级市总数的6.25%;昆明、迪庆、怒江等其他地区的土壤保持服务能力为增加趋势.(3)2000~2020年,云南省植被固碳能力-产水服务-土壤保持三项服务的综合空间热点布局变化较小,冷点布局变化较大.综合空间的热点区域(99%可信度、95%可信度、90%可信度)主要分布于西双版纳、普洱、临沧、德宏等地区,其中,极热点区域(99%可信度)在西双版纳分布最为明显.研究结果可为固碳能力与生态系统服务空间格局优化提供参考.

黄河流域区域创新生态系统耗散结构演化及冷热点分析

区域创新生态系统是经济社会发展的重要基础和驱动力。基于区域创新生态系统耗散结构形成过程和演化机理的分析,借鉴转译的Brusselator模型推导出区域创新生态系统形成耗散结构的判定条件,在此基础上,构建黄河流域创新生态系统耗散结构演化指标体系,研究2013—2021年黄河流域创新生态系统耗散结构演化状况,并运用Getis-Ord Gi∗指数法分析其空间分布,结果表明:黄河流域中,山东、河南和四川三省已经形成创新生态系统耗散结构,其中山东耗散结构水平呈稳定上升态势,四川和河南两省的耗散结构水平经历了阶段性波动;黄河流域上中下游创新生态系统耗散结构演化判定值均呈增大趋势,下游地区的耗散结构判定值最大,中游次之,上游地区的最小;黄河流域下游创新生态系统耗散结构呈热点,上中游呈现以陕西为中心向次热点、次冷点演化,但尚未形成冷热点。

青藏高原多年冻土区典型高寒草地生物量对气候变化的响应

多年冻土区冻土生态系统对气候变化极其敏感,利用在长江黄河源区实测的高寒草甸和高寒草原植被生物量数据以及青藏高原降水、气温以及地温等的空间分布规律,建立了长江黄河源区高寒草甸与高寒草原等主要高寒生态系统地上与地下现存生物量对气候要素变化的多元回归模型.预测分析表明:如果未来10 a气温增加0.44℃.(10a)-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量分别递减2.7%和2.4%,如果同时降水量小幅度增加8 mm.(10a)-1,则地上生物量可基本保持现状水平略有减少;在气温增加2.2℃.(10a)-1,在降水量不变的情况下,高寒草甸和高寒草原地上生物量年分别平均减少达6.8%和4.6%,如果同期降水量增加12 mm.(10a)-1,高寒草甸地上生物量可基本维持现状水平略有增加,而高寒草原地上生物量则递增5.2%.高寒草原植被地上生物量对气候增暖的响应幅度显著小于高寒草甸,而对降水增加的响应程度大于高寒草甸.明确高寒草地植被生物量随气候变化的演变趋势,对于青藏高原生态环境保护和研究气候变化对青藏高原生态系统碳循环和河源区水循环的影响具有重要意义.

青藏铁路工程对高寒草地生态系统的影响

分析了青藏铁路冻土区段高寒生态系统主要分布类型及其变化背景,利用对青藏公路工程的类比调查数据,研究了不同高寒生态系统对工程扰动的抗干扰能力和受损后的自然恢复能力,以及不同生态系统与冻土环境的相互关系。综合考虑干扰场地土壤环境、冻土条件以及不同生态系统对干扰的抵抗与恢复能力等要素,提出了评价青藏铁路对生态环境影响的综合干扰度方法和定量评价模型,基于未来不同气候演变情境及其与人类工程活动耦合下冻土环境变化及其对高寒生态系统的影响;结合青藏铁路施工方案,定量评价了青藏铁路工程对高寒生态系统的可能影响。结果表明:大部分严重干扰施工地带对高寒草甸草地只有中等程度影响,影响区高寒草地植被覆盖度将维持在50%以上,高寒草原区严重工程扰动地带除了局部有明显影响外,大部分地区只有中等至轻度影响;而中度与轻度工程扰动区域,工程对高寒生态系统的影响轻微。

青藏高原典型寒冻土壤对高寒生态系统变化的响应

高寒生态系统对全球变化非常敏感,以青藏高原腹地的长江黄河源区为研究区域,利用多期遥感TM数据和生态样带调查数据,提出生态综合指数方法.应用土壤结构、组成与水理特性等物理指标和土壤化学性质与养分含量指标,系统分析了青藏高原典型寒冻土壤如钙积寒性干旱土、简育寒性干旱土、草毡寒冻雏形土以及简育寒冻雏形土等对高寒生态系统变化的响应特征.结果表明:随着气候变化,主要高寒生态系统如高寒草甸、高寒草原以及高寒沼泽草甸等显著退化,寒冻土壤表层呈现明显粗粝化,草毡寒冻雏形土以及简育寒冻雏形土表层土壤细粒物质流失38.7%,土壤孔隙度和容重增加;高寒草甸土壤表层饱和导水率随综合生态指标值降低而急剧增大,当植被覆盖度<50%以后,土壤表层水分集聚现象不再存在,高寒草原土壤饱和导水率变化不明显;高寒草甸与高寒草原土壤的有机质和全氮含量均随生态指数减少而分别呈现抛物线和指数曲线形式减少.随着气候变暖和人类活动干扰的加剧,高寒草地生态系统变化将可能导致寒冻土壤环境持续退化并对高原草地碳循环产生重要的影响.

海底甲烷冷泉特征与冷泉生态系统的群落结构

海底冷泉及冷泉生态系统是现代海洋地质学和生物学研究的前沿领域,它提升了人类对深海资源的认识和利用,拓展了深海极端环境下生命的潜在界线。综述了海底甲烷冷泉的成因、冷泉喷发的类型及其特征,海底冷泉分布、形成的主要阶段(150—100Ma BP,42—28Ma BP和12Ma BP以来)以及指示海底冷泉系统的简要特征;综述了冷泉化能自养生态系统及其食物链构成和特征,专性种、潜在专性种和非专性种的生物组成及其特征,冷泉环境中有孔虫和轻小型底栖动物的主要变化;最后划分了我国近海的冷泉区(点)并简要介绍它们的分布和特征,为开展我国近海冷泉及其冷泉生物群落的调查和研究提供了基础资料。

寒区生态系统中多年冻土研究进展

近地表面的多年冻土是陆地生态系统重要的组成部分,其研究是生态、水文和工程建设研究者关心的重要议题。气候是多年冻土重要的影响因子,国内外研究中,与气候变化相结合的多年冻土研究是当前研究的重要方面;同时,多年冻土的水文学、生态学意义研究也在广泛开展。我国的多年冻土研究一直与寒区经济建设和开发紧密联系,在冻土分布、类型、温度、冻土退化及冻土区开发利用等方面取得了丰硕的成果。未来还应注重高分辨率冻土分布制图、融深变化的研究,并建立长期的多年冻土变化监测机制,以便更好地研究气候变化下,陆地生态系统对全球变化的响应与反馈。

南海北部陆坡西部海域“海马”冷泉甲烷渗漏及其海底表征

2015年3月"海马"号遥控无人潜水器(ROV)在南海北部陆坡西部海域首次发现活动冷泉,并命名为"海马"冷泉,此后中国地质调查局广州海洋地质调查局先后组织了3个航次,对"海马"冷泉开展进一步勘查和研究。本次研究在综合分析4个航次调查数据的基础上,初步阐述"海马"冷泉的分布范围、地形地貌、生物群落、自生碳酸盐岩和流体活动等特征。总体而言,"海马"冷泉区地势平缓,气体渗漏现象非常发育,是以CH4为主要气体渗漏形成的活动冷泉区,且气体渗漏活动具有时空迁移性。气体碳同位素组成表明,海马冷泉区的CH4为混合成因气,且以微生物成因为主;"海马"冷泉区发育有多种类型的化能自养冷泉生物群落,冷泉区种类丰富,目前已报道了多个冷泉生物新种。这些发现为研究南海北部陆坡西部海域天然气水合物分解及其环境效应、冷泉生物生命起源与演化和南海与印度洋及太平洋物种迁移贯通等科学问题提供重要依据。

低温季节西南亚高山森林土壤可溶性有机碳动态

作为生物有效性极高的土壤活性有机碳组分之一的土壤可溶性有机碳易受到地表覆被以及土壤水热动态等影响,其含量与动态在短期内可能产生较大变化,从而可作为土壤有机碳动态的短期指标。以我国敏感而重要土壤碳汇之一的西南亚高山森林生态系统为研究对象,通过测定不同地表覆盖处理下(积雪和凋落物)原位培养的土柱DOC含量,研究不同地表覆被下低温季节土壤DOC的动态变化。结果表明,不同处理下亚高山森林土壤DOC含量在低温季节的变化仍然显著;积雪与凋落物对土壤DOC含量的作用不同,凋落物覆盖有利于低温季节(尤其后期)土壤DOC含量升高,而积雪则抑制了凋落物对土壤DOC的增加效应。这表明对于亚高山森林生态系统,冬季积雪减少或消失,有利于土壤DOC含量升高,从而导致土壤有机碳库中的不稳定性碳库比例增加。

西南亚高山森林土壤表层温度变化特征及拟合模型

为探索土壤温度时间动态特征与导温率及土壤深度之间的关系,以西南亚高山森林表层土壤温度为研究对象,分析了2009—2010年每月28日或29日不同土层土壤温度的日变化特征,并对不同月份不同深度温度日变化建立数学模型并进行数据拟合。结果表明,亚高山森林0～40cm土壤温度日较差随着土壤深度的增加逐渐减小,其中0～20cm土壤温度日较差明显,20～40cm的深层土壤温度日较差很小;40cm深度土壤温度日进程基本上处于稳定状态,在冬季30cm以下深度土壤温度都基本上处于稳定状态;随着深度的增加,土壤温度最高值和最低值出现滞后时间延长的趋势,而且同一土壤深度滞后时间在不同月份差异很大;非冻融季节土壤温度日变化用土壤温波方程来拟合是有效的;在低温季节(9月至次年3月),10cm以下土壤剖面温度用土壤温波方程拟合误差较大,显示土壤冻结对土壤热量传输影响显著,温波方程不适于拟合冻融期土壤温度日动态。

凋落物和积雪覆盖对低温季节西南亚高山森林表层土壤脲酶动态的影响

土壤脲酶(URE)活性易受到温度、地表覆盖(凋落物和积雪覆盖)、土壤水热动态等的影响,是常用的表征土壤中有机态氮转化与矿化状况的生物活性的指标之一。为探索凋落物和积雪覆盖对低温季节川西亚高山森林土壤脲酶活性的影响,以低温季节亚高山针叶林均质化土壤为研究对象,采用4种不同覆盖处理(裸露地表、凋落物覆盖、积雪覆盖、凋落物和积雪同时覆盖)进行原位培养,对各处理在低温季节(11月至翌年5月)表层(0—10cm)和下层(10—20cm)土壤进行采样并分析其脲酶活性动态。结果表明:(1)川西亚高山森林土壤脲酶活性在低温季节仍相对较高;整体呈现出先增高,随后急剧降低,到低温末期达到峰值的变化趋势。(2)整个低温季节凋落物和积雪对URE活性的影响均达到极显著水平,凋落物和积雪两因素之间存在显著的交互作用。凋落物和积雪覆盖动态格局深刻影响着亚高山森林的生态过程,亚高山森林高海拔土壤脲酶活性可以作为低温季节高海拔生态系统环境变化的一个短期响应特征。

新疆沙湾冷泉沉积物的细菌系统发育多样性

为了解新疆沙湾冷泉沉积物的细菌群落组成与类群多样性,利用免培养方法直接从沙湾冷泉沉积物中提取环境总DNA,构建细菌16S rRNA基因文库。对随机挑选的241个细菌阳性克隆子进行HaeIII酶切分型得到86个可操作分类单元(OTUs),系统发育分析将其归为11个门:放线菌门(Actinobacteria),酸杆菌门(Acidobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),绿菌门(Chlorobi),蓝细菌门(Cyanobacteria),厚壁菌门(Firmicutes),芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),硝化螺旋菌门(Nitrospirae),变形菌门(Proteobacteria),浮霉菌门(Planctomycetes),疣微菌门(Verrucomicrobia)。其中酸杆菌门和变型菌门为优势类群,分别占细菌克隆文库的48%和25%。超过1/3的OTUs序列与GenBank中已存序列具有较低相似性(相似性小于95%)。此外20%左右的克隆子与固氮细菌和硝酸盐氧化细菌相关。研究结果表明,新疆沙湾冷泉沉积物中细菌种类丰富,代谢类型多样而且存在大量未知类群。

火烧对寒温带湿地生态系统的影响

寒温带湿地具有重要的水源涵养作用。火烧会导致寒温带湿地生态功能退化,甚至永远无法恢复。深入了解火烧对寒湿带湿地生态系统的影响,可为火烧迹地生态恢复模式的提出及生态工程的实施提供理论依据。从植被、土壤、水环境和野生动物等角度综合分析了火烧对寒温带湿地生态系统影响的研究成果,以期深入了解国内外研究进展,明确今后的研究方向。

彝族文化对高寒山区生态系统的适应——四川省盐源县羊圈村彝族生计方式的个案分析

四川省凉山州盐源县在历史上曾经有三个民族在这儿发挥过深远的影响,最早是藏族、接着是漠西蒙古和硕特部,最后才是彝族。这一特殊的历史过程使得今天在这里所看到的文化生态特点既有别于凉山腹地,又与藏区不同。但从今天调查到的当代彝族生计着眼,却可以清晰地看到彝族文化对这里的特异生态环境作出了成功的适应。其社会生产效益和生态维护成效,都比大小凉山彝族地区更能彰显文化再适应的针对性和灵活性。

深海洋底热泉生态系和冷泉生物研究综述

现代海洋学、微生物学和生物学的研究表明，在深海火山活动和板块消减带所形成的地质背景下分别可能有海底热泉和冷泉的存在。在这种海底热泉和冷泉区的特殊环境中能够孕育海底热泉生态系和冷泉生物。它们能够依靠体内共生化学厌氧合成细菌产生营养，因而可以存在于完全缺氧的还原环境。海底热泉和冷泉生物学研究是对传统的生物学和地质学的挑战，人们还可以通过古代海底热泉和冷泉生态系的识别和分析，对涉及生命发生、生物演化、生物灭绝、缺氧事件、海底火山活动和古板块消减带等诸多问题加深认识和反思。

太行山区生态系统服务冷热点区域识别及其权衡/协同关系分析

生态系统服务冷热点区域特征的研究对生态系统服务的保护与优化提升有重要意义,山地提供的生态系统服务具有不可替代性。因此,本文以太行山区的生态系统服务为研究对象,基于Getis-Ord Gi*统计指数方法,识别太行山区1990年、2000年、2010年和2015年的生态系统服务冷热点区域,分析冷热点区域供给、调节、支持和文化生态系统服务两两之间的权衡/协同关系。研究结果表明:1)时间尺度上:太行山区3 km×3 km栅格尺度上生态系统服务总价值在0~18506万元间划分出5个等级区间,4个研究年度各等级区间的面积和空间分布格局基本保持不变。2)冷热点空间分布上:以2015年为例,太行山区生态系统服务热点区域遍布于整个太行山区,其中以亚高山区面积占比最大;冷点区域主要分布在太行山区东西部的山地平原过渡带的低山丘陵区,冷点区域在亚高山区没有分布。3)土地利用的生态系统类型上:森林、水域和湿地中不存在冷点区域,水域、森林和湿地热点区域面积比例较大。4)权衡/协同关系上:太行山区生态系统服务冷热点区域中,供给、调节、支持和文化生态系统服务两两之间只有协同关系。研究结果以期从空间、土地利用以及生态系统服务类型方面为太行山区生态系统服务保护和提升决策提供理论支撑。

天山西部寒区山地生态系统近40年来气候变化特征--以中国科学院天山积雪雪崩研究站为例

揭示区域气候变化,可以为区域产业发展的优化与调控、林牧业的可持续发展以及能源和矿产资源开发对区域生态环境影响研究提供重要的理论依据。利用中国科学院天山积雪雪崩研究站1968～2007年的气温、降水等资料,应用统计方法分析天山西部寒区山地生态系统近40a的气候变化特征。结果表明:该区在20世纪70年代属偏冷干时期,80年代为逐渐转暖的偏暖湿时期,90年代为异常暖干时期,21世纪前4a气候较为暖湿。该区气候整体上向暖湿方向变化。

深海生态学研究进展和几点建议

深海及其底部生物圈的探测和研究,是当前海洋大科学研究的焦点,是未来的海洋科学,具有重要的战略意义。深海及其底深部生态学的研究,是其中的一项重要内容。本文简要回顾了深海生态学发展的三个里程碑以及中国在该学科的研究进展,提出了大力发展深海探测和钻探设备、技术,建设深海生态站和大洋钻探船;以生态系统为中心开展深海生态研究;将深海生态研究纳入国家和有关部门的研究计划、支持多学科交叉和融合的建议。