多重压力胁迫下近海生态系统与多营养层次综合养殖

近半个多世纪以来,在过度开发利用、气候变化(包括全球变暖和自然波动)以及环境污染等多重压力胁迫下近海生态系统发生了前所未有的变化,其中黄海大海洋生态系最具代表性。它主要表现在生物多样性和生态系统生产力的变化;生态系统产出质量下降,如个体较大、营养层次较高、重要的底层经济种类被个体较小、营养层次较低、中上层及经济价值低的种类所替代。研究分析表明,在多重压力胁迫下,近海生态系统及其变化受控于多因素作用的控制机制,导致生态系统变化的复杂性、不确定性,并难以甄别和管理。多营养层次综合水产养殖是应对多重压力胁迫下近海生态系统显著变化的一条有效的途径。文内论述了发展多营养层次综合养殖的科学基础,介绍了在黄海桑沟湾构建的多营养层次综合养殖模式及其效果,评估了多营养层次综合养殖的碳收支与生态服务功能。最后,在结语中指出:展望未来,多营养层次综合养殖模式的多样化发展需要特别予以关注,需要得到更多基础研究的支持。除了进一步加强养殖种类的生物学和区域生态学研究,还需要加强养殖生态系统的生物地球化学循环和水动力学过程研究,关注海洋酸化对养殖生物的影响,多营养层次综合养殖系统对海洋酸化的响应及其应采取的适应性对策。

植物磷营养与非生物胁迫的互作机理及其在农业上的潜在应用

环境胁迫、土壤磷素有效性及植物磷营养平衡之间具有互作效应。植物健康的生长发育和对环境胁迫的抗性离不开磷营养的稳态平衡供应。干旱、盐、低温、高温、重金属等非生物胁迫不仅影响土壤中磷素的有效性,而且影响植物对磷的吸收、转运与利用。增加磷素的供应在一定程度上可以缓解非生物胁迫对植物的伤害,提高植物对非生物胁迫的抗性。非生物胁迫可在一定程度上调节磷响应基因的表达。通过遗传途径改变磷信号调控因子或磷酸盐转运蛋白等的表达可提高植物对非生物胁迫的抗性。本文综述了植物磷营养与干旱、盐、低温、高温和重金属等非生物胁迫之间的相互影响与作用机制。今后亟待从以下几方面加深研究:植物磷营养与非生物胁迫之间错综复杂的互作关系中涉及到哪些信号分子和通路;不同非生物胁迫与磷营养互作在植物体内存在的生物学意义是什么,如果从更广义的生态学和进化生物学角度来看,其又具有哪些意义;如何通过转基因、基因编辑等技术手段利用或调整非生物胁迫与磷营养之间的相互作用,从而同时提高作物对非生物胁迫的抗性和磷素利用效率;土壤微生物在磷营养与非生物胁迫互作中又具有什么样的作用。这些问题的回答将有助于我们了解磷营养信号与非生物胁迫反应之间互作的分子机制,并有助于它们在农业生产上的应用。

元江干热河谷毛枝青冈和三叶漆抗氧化系统季节变化

为探讨我国西南干热河谷这一严酷生境中植物抗氧化系统对多种胁迫因子的响应机制,以该地区最干热的元江河谷萨王纳植被中光合能力有明显差异的两个优势种——常绿的毛枝青冈(Cyclobalanopsis helferiana)和干热季落叶的三叶漆(Terminthia paniculata)为材料,研究了其抗氧化系统活性在高温雨季、干凉季和干热季的变化规律。结果表明:从总体上看两树种抗氧化系统在干凉季活性最高,然而,两树种谷胱甘肽转移酶和谷胱甘肽过氧化物酶都在随后的干热季特异表达。两树种主要非酶抗氧化物质——抗坏血酸(ASC)和谷胱甘肽库容量与水-水循环起端酶超氧化物歧化酶(SOD)活性差异不大,但光合速率低的三叶漆水-水循环和抗坏血酸-谷胱甘肽循环其它酶活性显著高于光合强的毛枝青冈。三叶漆抗氧化系统比毛枝青冈启动积极,但后者有更持久的抗氧化能力。与其它逆境中植物相比,两树种有更发达的抗氧化系统,故能始终保持相对低的丙二醛含量。

实施环境-水文-生态-经济协同管理战略,保护和修复长江湖泊群生态环境

长江中下游浅水湖泊群具有十分重要的生态服务功能。然而,该湖群正面临江湖阻隔和富营养化等严重威胁。近年来,湖泊生态环境的保护和修复越来越受到重视,但治理效果不甚明显。其根本原因是:对由流域诸多胁迫导致的湖泊问题缺乏系统全面的认识,导致头痛医头、脚痛医脚。为此,本文提出应对长江湖群实施环境-水文-生态-经济协同管理战略,即在湖泊及其流域实施环境工程以控制入湖污染,实施生态水文工程以恢复自然水文体制,实施生态修复工程以增强生物自净能力,制定水环境经济制度以建立湖泊保护修复的激励和约束机制,构建生态健康评价体系以实施适应性管理,前提是责任主体明确。

生态调度问题及其解决策略初探

在回顾分析国内外生态调度发展状况的基础上，分析了河流生态系统的开放复杂生态网络系统特质、多重胁迫的生态响应关系揭示以及与社会经济系统间的调控机制的建立方面对生态调度发展的制约和挑战。针对我国情况，提出了包括整体战略、调控理论方法、技术保障及长效机制等方面的生态调度总体发展策略的建议。