基于混沌的生物地理分布优化算法

生物地理分布优化算法(BBO)是一种新型的智能优化算法,其寻优能力优于以往的智能优化算法,但同样存在早熟收敛的缺陷。针对该问题,提出了基于混沌的生物地理分布优化算法(CSBBO)。该算法首先利用分段混沌映射产生初始种群,再根据BBO算法进行全局搜索得到当前最优解,最后以该解为基础进行混沌搜索得到全局最优解。仿真测试表明,该算法的收敛速度和寻优精度均优于BBO算法和以往智能优化算法。

上层海洋浮游生物地理分布

确定海洋浮游生物的分布区域是海洋浮游生态学研究的首要任务之一,本文总结了上层海洋(0—200m)浮游生物地理分布的研究历史、已有的认知及全球变化的影响。对浮游生物地理分布的研究可以分为19世纪末期至20世纪70年代、20世纪80年代至2000年,以及2000年以后三个时期。根据分布区资料的时间长短,浮游生物分布区分为瞬时分布区和时段分布区。大洋浮游生物地理分布呈按纬度平行分布的九带式格局:赤道条带、2个中心区条带、2个亚极区条带、位于中心区和亚极区之间的2个过渡区条带及位于南北极海区的2个极区条带。洋流和水团是除过渡区条带之外的生物分布格局决定因素,而过渡区条带的可能调控机制为中尺度涡。在核心区内生物的构成相对稳定,但在不同位置生物的丰度比例可能不同,在环流中心可能有演替顶极。在分布区的外围,洋流和中尺度涡使得生物远离核心区,繁殖能力下降不足以维持种群,从而处于流放状态。相同分布格局的生物扩散能力不同,扩散能力最差的生物是核心种,最强的为先锋种。相邻水团中核心种和先锋种的交汇可以有不同的情形,交汇的位置也会经常发生周期性的变化。由于纬度的不同和陆地的阻隔,南北半球和不同大洋的相同条带之间有不同的种类。人类活动使得有些近岸种类发生了生物入侵,而全球变暖使得大洋浮游生物分布区向极区移动。随着分子生物学技术的普及发展,微食物网生物的生物地理分布研究也逐渐开展。我国的海洋生态学研究正在走向大洋深海,对全球尺度的海洋浮游生物地理分布的关注逐渐增加,也必将有所贡献。

地球发展历史概论及大陆漂移在生物地理分布研究中的应用

简要介绍了地球的起源及演化历史过程,着重回顾了大陆漂移、气候、生物的演变过程,并就大陆漂移理论在生物地理方面的应用,以及我国在大陆漂移与生物地理分布和叶蝉地理分布方面的研究现状进行了综述。

基于DIVA-GIS生物地理分布图的绘制

简单快速地绘出准确的生物地理分布图,是生物地理学研究的第一步。对DIVA-GIS软件的功能及界面进行了简要的介绍,并通过逐步演绎的方法,详细地介绍了利用DIVA-GIS软件进行绘制生物地理分布图的方法和步骤。最后,对DIVA-GIS软件的特点及应用前景进行了简要的评述。

原位储层生物地球化学评价及其对煤层气开采的指示意义——以沁水盆地南部柿庄南区块为例

煤储层是微生物生存代谢的良好场所,其中与碳循环相关的微生物群落普遍存在,但微生物的地理分布与代谢表达尚未与储层建立有效联系。通过微生物代谢难以在自然条件形成有效气藏,但微生物群落受有机物供给、环境条件等影响,对储层原位环境与煤层气保存条件形成良好响应。沁水盆地南部煤层气资源丰富,是我国最早实现煤层气商业开发的区域之一。以沁水盆地南部柿庄南区块为例,通过研究区储层水的生物地球化学特征与生物基因测序,分析离子质量浓度、溶解无机碳同位素、硫酸盐同位素和微生物丰度与多样性,以产甲烷菌、硫酸盐还原菌等微生物为依据评价储层环境条件。研究表明,储层地球化学受水岩作用、离子交换和微生物代谢等因素影响。较高的钠离子和碳酸氢根离子质量浓度说明储层为相对还原环境或滞留条件。硫酸盐还原菌和产甲烷菌在降解煤过程中发挥协同作用,但硫酸盐还原菌在硫酸盐满足代谢需求时与产甲烷菌竞争可用底物占优而抑制产甲烷菌代谢。硫酸盐同位素、溶解无机碳同位素以及微生物丰度和多样性等可表征上述微生物间的共生关系与储层环境条件。硫酸盐还原作用活跃而产甲烷作用不明显的区域不具备有效保存煤层气的条件。相对还原或滞留的储层环境适宜产甲烷菌代谢,也是煤层气保存的有利区。研究认识丰富了储层生物地球化学评价方法,指导了煤层气勘探开发有利区优选,为我国煤层气生物工程的现场实施提供理论基础与方案指导。

中国东部水稻土壤丁酸互营降解微生物的地理分布格局

沿纬度梯度收集中国东部34个水稻土壤样品,在实验室条件下,以丁酸钠为底物,进行二次厌氧富集实验。运用微生物高通量测序技术,分析样地水稻土壤中丁酸互营降解过程的微生物群落特征、功能活性及互营单胞菌相对丰度地理分布格局。结果表明,丁酸降解产甲烷的延滞期(3~14天)随着样地纬度的升高而加长,但最大产甲烷速率没有显著的差异。环境因子相关分析结果表明,丁酸降解细菌的关键类群为互营单胞菌(Syntrophomonas),互营单胞菌的相对丰度主要受年平均温度(MAT)的影响。互营单胞菌相对丰度较大的样地,丁酸完全降解所需时间较短。丁酸互营降解微生物的群落结构表现出显著的距离衰减关系(p<0.05),表明微生物群落的构建同时受到空间距离和环境因子的驱动。

生物地理分布区对植物多样性垂直格局的影响——以云南无量山地区种子植物为例

【目的】探讨生物地理分布区性质对无量山地区种子植物多样性垂直格局的影响。【方法】以云南省无量山地区的种子植物为研究对象,利用空间自回归模型探讨生物地理分布区性质对气候因子和中域效应解释率的影响。【结果】随着海拔的升高,温、热种子植物的属多样性均呈现先增加后减少的格局;但热带属多样性的峰值出现在相对较低的海拔,而温带属多样性的峰值则出现在相对较高的海拔。热量因子及代表水热平衡的气候因子对热带属多样性海拔格局的解释率明显高于对温带属多样性海拔格局的解释率;中域效应对温带属多样性海拔格局的解释率明显高于对热带属多样性海拔格局的解释率。【结论】生物地理分布区性质可能修饰了植物多样性海拔格局及控制因素。

西藏高原草地生态系统丛枝菌根真菌的地理分布

西藏高原是地球上极具特色的地理单元,对生物物种的形成与演化具有重要影响。基于孢子形态学鉴定,对从藏东南到藏西北(海拔高差>3500 m,年均温、年均降水量差异分别>20℃、>800 mm)高原热带、亚热带、温带、亚寒带和寒带环境下发育而成的热性草丛、暖性草丛、温性草原、温性荒漠、高寒草甸草原、高寒草原、高寒荒漠和高寒荒漠草原中的AM真菌群落进行研究,结果表明,不同类型草地间AM真菌的群落相似度普遍较低,环境对AM真菌群落具有重要影响。从藏东南到藏西北,不同类型草地间AM真菌的群落相似度呈下降趋势(Jaccard相似性系数从0.52降至0.20),AM真菌群落组成及结构变化渐趋加大,不同草地中的同种植物(包括广谱种、青藏高原特有种)AM真菌群落相似度亦不同。沿藏东南到藏西北环境梯度,随草地寒旱程度的逐步加剧,AM真菌种的丰度,特别是种数、Shannon-Weiner指数在总体上趋于显著(P<0.05)下降,孢子密度则在总体上趋于显著提高,优势种比例、Shannon-Weiner指数亦表现出增加的趋势,表明AM真菌物种多样性虽趋于下降,但生存及对环境的适应能力趋于提高。海拔、土壤p H、有效磷和有机碳含量对AM真菌群落组成均具显著影响,但海拔对水热环境的影响决定着土壤环境的变化。因此,海拔和寒旱程度不断上升所导致的p H显著提高、土壤有机碳和有效磷含量显著下降的综合作用影响并决定着AM真菌的群落组成。研究结果对进一步理解西藏高原生物多样性的产生和维持机制等具有重要的参考价值。

环境因子对滇西北地区植物多样性分布格局的影响

利用一元回归分析和偏回归分析,探讨了滇西北地区温、热带植物的分布格局及其控制因素.结果表明,温带植物多样性的高值主要出现在研究区域北部,而热带植物多样性则未呈现明显的纬度趋势.热带植物比重高值主要出现在研究区域南部,而温带植物比重高值主要出现在北部.生境异质性对温带植物多样性的解释率明显高于对热带植物多样性的解释率.这意味着,生境异质性对多样性格局的影响力可能在一定程度上取决于植物的生物地理分布区性质.气候因子对温、热带植物比重的解释率明显高于对温、热植物多样性的解释率.相比气候因子与温、热带植物多样性的关系,气候因子与温、热带植物比重之间关系可能更能反映滇西北地区温、热带植物的生态位保守性.

我国绿豆根瘤菌多样性的研究进展

生物固氮是全球长期倡导的一项应用技术,根瘤菌与绿豆植株形成的共生固氮体系,对改善土壤肥力、减少化肥污染,增加生物有效氮源,提高产量和品质等方面发挥着重要作用。针对我国绿豆根瘤菌的多样性、研究技术手段、生物地理分布、接种技术等方面的研究进展进行综述,同时对该研究方向提出了自己的认识和观点,旨在增加人们对绿豆根瘤菌的了解,拓展对绿豆根瘤菌研究与应用的视野。

我国五大淡水湖泊湿地土壤细菌和古菌群落的地理分布及共现性特征

淡水湖泊湿地生态系统中,微生物在生物地球化学循环和能量流动方面具有重要作用,是湿地行使其生态功能的重要参与者。以我国五大淡水湖泊湿地为研究对象,基于16S rRNA基因测序数据的分析,利用距离衰减关系模型、冗余分析、Mantel检验、方差分解分析和共发生网络分析探究了土壤细菌和古菌群落构建在不同湖泊湿地之间的差异及其共现性特征。结果发现:在地理气候因子(样点经纬度、海拔和年均降水)与土壤理化因子(pH,TOC,NH4+-N和NO3--N)的共同驱动下,五大淡水湖泊湿地细菌和古菌群落存在显著的生物地理分布特征;各湿地共有的优势类群和具有共发生网络模块化结构的微生物类群,是参与湿地生态系统中产甲烷、甲烷氧化、硫酸盐还原、硝化等一系列核心生物地球化学过程并相互依存或竞争的类群。虽然五大淡水湖泊在微生物群落组成上存在一定的生物地理学差异,但微生物群落在湿地生态系统中所发挥的功能方面联系紧密,更具整体性。

世界

随着全球气候的变化,人类生活状况、生态系统功能乃至气候本身都日益受到生物地理分布变化的影响。由气候驱动的物种分布变化直接(例如通过新出现的疾病和食物供应的变化)或间接地(通过降低生态系统健康)影响人类的福祉。某些生物分布的变化甚至会对气候系统产生反馈(正或负)作用,从而改变气候变化的速度。