中国科学院生物多样性与生物地理学重点实验室

生物地理学是一门研究生物在时间和空间上分布的科学。东亚地区具有极为丰富的植物区系。是研究植物多样性和地理分布格局的重要场所。在吴征镒院士的提议下，昆明植物所于1993年成立了所级生物多样性与生物地理开放研究实验室。十几年来，实验室立足东亚植物区系开展系统研究，在国际学术期刊发表了一系列重要论文，为揭示陆地植物的分布规律、分布区类型及其起源等方面做出了重要贡献。

赤水河两种荷马条鳅属鱼类的遗传多样性及谱系生物地理学过程分析

研究以线粒体Cyt b基因为分子标记,对赤水河两种荷马条鳅属(Homatula)鱼类(红尾荷马条鳅和短体荷马条鳅)的遗传多样性及种群结构进行了分析;同时,结合了对在长江上游其他几个水系分布的同种鱼类进行比较,分析其生物地理学过程。遗传多样性分析结果表明,5个水系135尾红尾荷马条鳅Cyt b基因序列共检测出42个单倍型,单倍型多样性和核苷酸多样性分别为0.936和0.00493;其中,赤水河种群的分别为0.891和0.00208。3个水系52尾短体荷马条鳅Cyt b基因序列共检测出12个单倍型,单倍型多样性和核苷酸多样性分别0.821和0.01105;赤水河种群的分别为0.646和0.00390。基于ML和BI法构建的单倍型分子系统发育树结果表明,两物种各自构成单系,且得到较强支持。红尾荷马条鳅各种群地理格局分布明显,赤水河种群为并系类群位于分支基部。在短体荷马条鳅支系中,岷江与沱江两个水系的个体相互聚类在一起,而赤水河群体聚成一个分支。赤水河与其他水系不存在共享单倍型,表现了明显的隔离和差异性的地理分布格局。由于这些水系之间地理位置相距较远,推测这种格局的形成不是地质运动造成的水系隔离,而是历史时期水位的高低变化造成鱼类种群的扩散和隔离。错配分析支持赤水河两物种种群扩张的推断,但中性检验却并非全部支持,显示种群历史相对复杂。

GAP分析:保护生物多样性的地理学方法

GAP分析1988年由Burley首次提出并被Scott在夏威夷项目中首次应用。GAP分析(保护生物多样性的地理学方法)是快速概观生物多样性几种要素的分布和保护状态的一种方法。它集中在生物有机体更高层,基于生境保护和多物种保护的双重目的,已被证明是保护大尺度生物多样性行之有效的方法之一。目前GAP分析主要集中于陆地脊索动物门的研究,而对水生生境和其它动物门研究较少,同时对生物多样性的过程研究不足。本文在对GAP分析的内涵、产生、研究现状综述的基础上,分析GAP分析的优缺点和发展趋势,并对我国GAP分析进行研究。由于中国的GAP计划尚未进行,现阶段中国的GAP分析应首先集中在一些生物多样性典型地区或针对一些濒危和稀有物种进行研究,然后推广到其它地区或普通物种。

生物多样性和生态系统保护的伦理之争——环境伦理学主要流派综述

生物多样性丧失和生态系统退化日益加剧,迫使我们重新思考人与自然的关系,深刻反思人类中心主义伦理观的正当性,进而提出更有利于生物多样性和生态系统保护的非人类中心主义伦理观。生物多样性和生态系统关系到人类的可持续发展,其保护成效在很大程度上取决于人类秉持何种环境伦理观。本文对环境伦理学的主要流派进行综述,分析古典和开明的人类中心主义伦理观、动物解放和动物权利伦理观、生物中心主义伦理观、生态中心主义伦理观、环境协同主义伦理观等西方环境伦理学流派的主要观点及其对生物多样性和生态系统保护的启示意义。同时还分析了中国传统文化背景下的环境伦理观,说明儒家文化的环境伦理观属于开明的人类中心主义伦理观,而道家文化的环境伦理观更接近于环境协同主义伦理观。研究表明,生物多样性丧失和生态系统退化,表面上是经济发展与环境保护相互矛盾的产物,实质上是长期以来环境伦理观在调节人与自然关系时发生偏差的结果。唯有树立正确的环境伦理观,才能从根本上遏制生物多样性丧失和生态系统退化的势头,才能从机制上实现“天地人和”的永续发展,才能真正做到“万物各得其和以生,各得其养以成”。

岛屿苔藓植物多样性和生物地理学研究的意义、概况和方向

沿海岛屿苔藓植物多样性和生物地理学的研究非常薄弱,综述了国内外岛屿苔藓植物学的概况,发现有关岛屿苔藓植物繁育特征、传播能力、岛屿生物地理学理论在苔藓植物上的适用性均存在争议.我国沿海岛屿众多,但是绝大部分均没有苔藓植物的资料.因此,开展我国的岛屿苔藓植物多样性和地理学研究有重要理论和实践意义.舟山群岛是开展沿海群岛苔藓植物多样性和岛屿生物地理学,特别是生境破碎化对苔藓植物多样性研究的理想场所;占我国沿海岛屿数62.5%的4 607个闽浙沿海岛屿是开展岛屿苔藓植物多样性梯度分布和气候因素的合适区域.

基于cyt b基因的长江中上游大鳞马口鱼遗传多样性及谱系生物地理学过程分析

以线粒体cyt b基因为分子标记,对长江上游干流及汉江等9条支流13个地理种群的大鳞马口鱼Opsariichthys macrolepis Yang et Huang进行遗传多样性及种群历史动态分析,并探讨其谱系生物地理学过程。结果显示,414尾大鳞马口鱼样本中共检测到79个单倍型,整体的单倍型多样性(h=0.9301)和核苷酸多样性(π=0.129421)均较高。基于单倍型构建的最大似然树和贝叶斯树显示,所有单倍型分为2个谱系(A和B),谱系A分布于中游支流汉江、清江,谱系B分布于长江上游干支流及沅江,表现出东-西方向的空间差异。分子钟估算显示,2个谱系于早更新世(~1.34 Ma)分化。不同地理种群间的遗传分化指数为-0.01624~0.99827,除个别种群外,多数地理种群呈现高度分化,说明种群间存在显著的遗传隔离。空间分子方差分析显示,大鳞马口鱼种群具有一定的遗传结构,特别是老鹤河、任河、清江地理种群分化显著。贝叶斯天际线分析显示,大鳞马口鱼各地理种群的扩张和收缩时间为0.01~0.04 Ma,可能与冰期-间冰期旋回有一定关联。推测青藏高原的隆升以及更新世冰期的更迭对长江中上游大鳞马口鱼的遗传分化以及种群动态产生了重大影响。

江苏石松类和蕨类植物多样性及生物地理学特征分析

通过野外调查和资料收集,根据PPG I(Pteridophyte Phylogeny Group I)分类系统建立江苏石松类和蕨类植物名录,江苏石松类和蕨类植物共有30科66属184种(包括亚种、变种、变型),其中野生植物27科61属176种,栽培植物6科7属8种。该区的蕨类植物优势科为鳞毛蕨科(Dryopteridaceae)(41种)、凤尾蕨科(Pteridaceae)(17种)、金星蕨科(Thelypteridaceae)(17种)和蹄盖蕨科(Athyriaceae)(16种);优势属为鳞毛蕨属(Dryopteris)(26种)、铁角蕨属(Asplenium)(15种)、卷柏属(Selaginella)(8种)和耳蕨属(Polystichum)(8种)。科和属的地理成分分别有6和10种类型,均以泛热带分布为主;种的地理分布有11种类型,以东亚分布和中国特有分布为主。该区的蕨类植物生态类型有5类,以土生为主。与邻近省份(浙江、安徽和山东)科、属、种的相似性系数分析结果表明,该区石松类和蕨类植物区系与安徽的区系关系最近,其余依次为浙江和山东。江苏石松类和蕨类植物较为丰富,优势科属明显,区系地理成分复杂,区系属于温带性质。建议加强对该区分布的濒危石松类和蕨类植物的保护。

中国传统发酵蔬菜中微生物多样性及其对品质形成影响研究进展

中国传统发酵蔬菜是以新鲜蔬菜为原料,通过微生物代谢和一系列化学反应而制成的发酵制品。在发酵过程中,微生物群落结构复杂,不同阶段的优势微生物发挥的作用不同,对发酵蔬菜品质、风味及安全性都有很大的影响。基于此,本文综述了中国传统发酵蔬菜中微生物多样性对发酵蔬菜品质、风味及安全性的影响,以及影响微生物多样性的非生物因素,旨在为提升发酵蔬菜品质及安全性提供理论依据。

云南地区蕨类植物多样性分布格局的生物地理学解释

目的:探讨云南地区不同生物地理分布区性质蕨类植物的分布格局,并探讨环境因子对不同生物地理分布区性质蕨类植物分布格局的差异性影响;方法:利用云南地区大尺度的蕨类植物分布信息,通过空间自回归方法探讨环境因子对不同生物地理分布区性质蕨类植物的分布格局的差异性解释;结果:云南地区温带蕨类植物多样性及其比重的高值主要出现在研究区域北部,而热带蕨类植物多样性及其比重的高值则主要出现在南部;相对温带蕨类植物的多样性,热带蕨类植物的多样性受到生境异质性因子更加强烈的影响。相对多样性指标,温、热带蕨类植物的比重更易受到气候因子的影响;结论:蕨类植物多样性及其比重的地理分布格局可能在一定程度上取决于其生物地理分布区性质。生境异质性对多样性格局的影响力可能与生物地理分布区性质有关。相对多样性指标,比重格局可能更受制于气候因素。

根际化学与生物多样性的表征方法:组学技术的机遇与挑战

根际是联结植物、土壤和微生物的重要界面,是化学与生物过程耦合最活跃的区域.根际环境影响土壤中有机和无机污染物的行为,而研究方法的完善与提升有助于阐释根际中复杂的过程与作用机制.本文从传统的化学和生物学方法到新兴的组学技术对根际科学的方法学研究进展进行了综述,重点讨论了当今组学技术在根际研究中应用机遇与挑战,同时展望了今后需要关注的科学问题.根际化学组分的传统分析方法涵盖了光谱、色谱、质谱和色质联用等技术,主要聚焦于低分子量有机酸等小分子的定性定量测定,导致对根际化学多样性的认知偏差;传统的根际微生物研究依赖于培养技术,对微生物多样性的描述存在很大的局限.揭示根际异质性和复杂性,亟需采用高端的技术,组学方法显示出极大的优势,显著提高了研究者对根际科学的认识.基于靶向和非靶向代谢组学有利于深入研究根际复杂的化学多样性过程;基于宏基因组学、转录组学和蛋白组学等组学工具能够提供微生物组基因和蛋白的表达、功能特性等更详细的信息,可以全面地揭示根际微生物的多样性.应该强调的是,未来多组学整合分析更是表征根际化学与生物多样性的一个强有力工具,但需要更多的模型、框架和计算基础来实现根际基因、蛋白、转录和代谢水平的多层次关联,以助于挖掘根-微生物-土壤界面大量尚未揭示的关键过程、机理及生态环境效应.

雅鲁藏布江上游高寒草甸地上生物量与多样性沿海拔梯度的变化特征

【目的】雅鲁藏布江是青藏高原最重要的河流,研究雅鲁藏布江地上生物量和物种多样性对了解该区域的草地资源和生态保护具有重要意义。【方法】根据海拔梯度对雅鲁藏布江上游高寒草甸植被特征进行调查,探讨不同海拔梯度下地上生物量和物种多样性的分布差异、地上生物量与物种多样性之间的关系,以及相关环境因子对地上生物量和物种多样性的影响。【结果】(1)雅鲁藏布江上游高寒草甸地上生物量与海拔、气温和降水均无显著相关关系(P>0.05);(2)多物种样性指数与海拔呈显著负相关关系(P<0.05),Shannon-Weiner指数(H)、Patrick指数(R)随海拔升高表现为下降趋势,而物种多样性与气温和降水呈显著正相关关系(P<0.05);(3)地上生物量与物种多样性之间表现为显著负相关关系,Shannon-Weiner指数(H)对地上生物量的解释达到70%(P<0.01)。【结论】雅鲁藏布江上游高寒草甸的海拔与地上生物量无显著相关性,而与物种多样性呈显著负相关关系,这为雅鲁藏布江上游流域草地资源合理利用和物种多样性保护提供依据。

太阳能利用工程对生态系统、生物多样性及环境的影响与应对

太阳能利用工程是减缓气候变化、实现“双碳”目标的重要措施,全面认识这些工程对生态环境的影响,对科学规划和实施工程有重要的理论和现实意义.该文总结分析了太阳能利用工程对生态系统、生物多样性与环境的影响及应对方面的研究,对存在的问题进行了讨论,并对未来的研究方向提出了展望.结果表明:①在一些太阳能利用工程区,土壤有机质和养分含量及植被盖度增加,而一些工程区却降低;工程建设对植被和土壤的干扰导致水土流失;工程占用土地和耗水及影响微气候条件等对生态系统碳排放和能量平衡造成影响;区域性布局这些工程对植被功能也将产生一定的影响,包括工程设备遮荫造成一些作物产量下降或增加.②工程设施引起的水分改变和遮荫使一些植物的丰富度增加,使一些植物种子在土壤种子库中的存活率提高,但光伏板对鸟类和昆虫等动物将会造成碰撞以及不适宜的产卵而将可能带来死亡风险;施工过程导致的植被清除和景观破碎化等对生物多样性也将造成不利影响;施工过程造成的水网损失、破碎化以及洗涤沙尘而耗水对水生生物多样性也将造成不同程度的影响;光伏板对草地土壤微生物多样性也造成一定影响.③施工期和运营期间将带来扬尘、噪声、废弃物等污染;不合理生产、利用光伏材料对生态环境也将造成负面影响.有效应对这些不利影响的措施包括:①科学规划选址,加强生物多样性保护措施的规划设计,循环利用光伏材料和加强科学管理等;②加强环境影响评价,实施生态恢复方案,加强生态系统及生物多样性保护和水土流失治理等;③发展屋顶和浮动式太阳能装置及光伏农业技术;合理选择和利用光伏材料,加强固体废弃物治理和风险管理,有效落实环境影响评价措施等.目前研究太阳能利用工程对生态系统、生物多样性与环境影响及应对方面尚不充分,随着太阳能利用工程规模的扩大,需要加强这些工程对生态系统、生物多样性及环境方面的不同影响与应对方面的研究.

大型滨水绿地生物多样性感知对心理恢复的影响机制

【目的】城市大型滨水绿地不仅是城市生物多样性热点区域,还是城市居民的重要休闲游憩场所。探讨滨水绿地中的生物多样性水平对于心理恢复的影响机制,有利于提升居民心理健康效益,为构建健康城市提供理论依据。【方法】选取位于武汉中心城区的百里长江生态廊道-城区段5片滨水绿地中的18个相对围合的小型场地为样点,通过调查问卷获取居民对鸟类和植物多样性的多感官维度感知、感知恢复性及心理恢复水平,构建三者之间的结构方程模型。【结果】显著影响心理恢复的植物多样性感知主要集中在视觉维度,鸟类多样性感知则兼顾了视、听两个维度;植物多样性感知和鸟类多样性感知均可通过感知恢复性这一中介要素间接促进心理恢复,且植物多样性感知还能直接促进心理恢复,而岸线可达性越低的场地,其鸟类多样性感知对于感知恢复性的正向效益越大。【结论】证实了城市大型滨水空间的生物多样性感知水平对居民心理恢复的积极影响,且这一积极影响可由感知恢复性介导。未来可通过加强提升景观异质性、优化植物配置组合、增设滨水设施并加强安全管理、实施生物多样性科普教育工作等具体措施,提升滨水绿地在提升居民心理健康福祉方面的效益。

地理信息系统在生物多样性评估与保护方面的空间分析与决策支持

地理信息系统(Geographic Information System,GIS)在生物多样性评估与保护方面具有重要的作用。通过整合和分析地理空间数据、环境数据和生态学数据,GIS能够提供准确的空间分析和决策支持,帮助监测生物多样性的分布和变化、评估栖息地、分析环境胁迫、规划生态网络、应对灾害,以及制订科学合理的保护策略。对GIS在生物多样性评估与保护方面的应用进行综述,强调了GIS在促进生物多样性保护和可持续发展方面的重要性。

基于高通量测序技术分析蒙古族传统奶酪微生物菌群多样性

以内蒙古牧区蒙古族传统木桶自然发酵生产奶酪为研究对象,采用Illumina Mi Seq高通量测序技术分析发酵凝乳及不同成熟阶段奶酪样品的微生物菌群多样性。结果表明,发酵凝乳中细菌菌群多样性最高,奶酪成熟10 d时细菌菌群丰富度及真菌菌群多样性最高,成熟30 d时真菌菌群丰富度最高。发酵凝乳及奶酪成熟过程中优势细菌属(平均相对丰度>1%)为乳球菌属(Lactococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)、醋酸杆菌属(Acetobacter)、拉乌尔菌属(Raoultella)、葡萄糖杆菌属(Gluconobacter)、链球菌属(Streptococcus);优势真菌属为地霉属(Geotrichum)、伊萨酵母属(Issatchenkia)、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、未分类双足囊菌科(unclassified_f_Dipodascaceae)、毕赤酵母属(Pichia)、孢圆酵母属(Torulaspora)、德克酵母属(Dekkera)。主坐标分析(PCoA)结果表明,发酵凝乳和奶酪成熟0 d时细菌群落结构差异较大,真菌群落结构较为相似;奶酪成熟10 d、20 d和30 d时细菌群落结构较为相似,真菌群落结构差异较大。综上,奶酪成熟过程中微生物丰富,且成熟过程对微生物群落结构具有明显影响。

增施微生物肥对设施黄瓜土壤微生物多样性的影响

【目的】研究增施微生物肥对土壤微生物群落结构和功能的影响,为设施蔬菜栽培过程中微生物肥的使用、土壤改良及提高蔬菜产量提供理论基础。【方法】选择蔬菜为黄瓜,以土壤微生物为研究对象,以不施用微生物肥土壤为对照,采用16S rRNA和真菌ITS区测序,分析微生物肥对土壤微生物群落结构和功能的影响。【结果】增施微生物肥可增加拟杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门的细菌丰度和担子菌门的真菌丰度,降低子囊菌门和被孢霉门的真菌丰度;增加土壤中微生物的均匀度和细菌的多样性,降低真菌多样性;通过增加有益细菌的含量、减少病源真菌、丰富种群,有效改善土壤微生物群落功能,微生物群落的代谢功能强于对照土壤。【结论】施用微生物肥料可以改善土壤营养环境,为土壤微生物的生命活动提供充足的养分和能源,从而促进微生物生长繁殖,丰富种群,有效改善土壤微生物群落功能。

不同间作模式对胶园土壤微生物功能多样性的影响

【目的】研究不同间作模式对胶园土壤微生物群落功能多样性的影响,为今后橡胶林下间作模式优化和间作栽培管理提供科学依据。【方法】运用Biolog⁃ECO技术研究土壤微生物代谢功能特征,分析不同间作胶园土壤微生物碳源代谢活性和多样性的差异。【结果】土壤微生物对碳源利用在培养216 h时达到稳定,不同处理的平均吸光值AWCD依次为橡胶/王草间作>橡胶/咖啡间作>橡胶/益智间作>纯林胶园。间作模式不仅增加了土壤微生物利用的碳源种类,还增强了碳源代谢活性,橡胶/王草间作土壤微生物对碳水化合物类、氨基酸类、酚酸类、羧酸类、多聚物类的代谢能力较强,橡胶/咖啡间作土壤微生物对胺类的代谢能力较强。主成分分析表明,间作胶园与纯林胶园之间土壤微生物碳源利用特征差异显著,橡胶/王草与橡胶/咖啡、橡胶/益智间作之间差异显著,橡胶/咖啡与橡胶/益智间作二者之间无显著差异。不同间作模式提高了胶园土壤微生物多样性指数,各处理之间的AWCD值和McIntosh指数差异显著,Shannon指数、Simpson指数无显著差异。相关性分析表明,胶园土壤微生物碳源代谢功能与土壤环境因子密切相关,土壤含水量、pH、有机质是影响胶园土壤碳源代谢差异的主要因子。【结论】橡胶林下间作王草、益智和咖啡作物有利于改善土壤生态环境,促进土壤碳源利用,提高土壤微生物群落功能多样性。

生草对山核桃林地土壤微生物群落结构和多样性的影响

山核桃林下设置3种人工生草(油菜、绵枣儿、野豌豆)及清耕(对照)4个处理,种植4年后,采用高通量测序技术分析各处理土壤微生物群落结构及多样性,研究不同处理微生物与环境因子关联性。结果表明:山核桃林下不同生草处理占优势地位的土壤细菌群落为酸杆菌门和变形菌门,油菜处理上层(0~10 cm)土壤较下层(20~40 cm)变形菌门的相对丰度提高71.41%;各生草处理占优势地位的真菌群落为子囊菌门、担子菌门和球囊菌门,上层(0~10 cm)土壤球囊菌门相对丰度较对照分别提高202.81%、193.90%、65.04%,各生草处理上层土壤细菌群落物种组成均匀度较高且物种丰富,油菜处理上层土壤Chao1、Shannon、Ace指数显著高于其他生草处理。土壤真菌群落的多样性指数各处理间均未达到显著性差异。树状聚类图显示,不同生草处理对土壤的细菌、真菌群落均具有显著的影响。基于门水平下土壤群落结构和环境因子的典范对应分析(CCA)可知,细菌群落结构与pH、全磷、有效磷呈极显著正相关,与有机质呈显著正相关;真菌群落结构与pH呈极显著正相关,与全磷、有效磷、过氧化氢酶呈显著正相关。这说明不同生草处理对山核桃林地土壤微生物影响较大,选择适宜的生草种类可改善土壤微生物群落结构,提高细菌群落物种组成均匀度及丰富度,其中油菜综合效果最好。

苯醚甲环唑胁迫下农田土壤微生物群落和多样性分析

为研究三唑类杀菌剂苯醚甲环唑(dif)施用后土壤中微生物群落结构的响应变化,通过模拟生产中的施用剂量,监测35 d后土壤的理化性质并利用高通量测序技术分析土壤中细菌和真菌的群落组成变化,通过db-RDA分析建立环境因子与微生物群落响应关系。研究结果显示,随着dif施用浓度的增加,土壤中有机质(SOM)、总氮(TN)、碱解氮(AN)均有所提高,有效磷(AP)呈下降趋势,Alpha多样性指数中细菌Chao1、ACE和Shannon指数均低于未处理土壤,真菌Shannon指数高于未处理土壤;所有样本中细菌共检出31门、91纲、206目、315科、553属,真菌共检测出11门、34纲、79目、174科、370属;苯醚甲环唑施用浓度为50 mg/kg时,土壤细菌中变形菌门和拟杆菌门的相对丰度分别提高了14.2%和1.81%,酸杆菌门和绿弯菌门相对丰度分别降低了8.28%和3.44%,绝对优势菌属节杆菌属相对丰度下降7.85%,真菌中赤霉属和被孢霉属逐渐成为优势菌群;细菌的优势菌群中变形菌门与TN呈显著正相关,真菌优势菌门中子囊菌门与AN、TN和dif呈显著正相关,被孢霉门与SOM呈显著负相关;TN和AN对细菌的Shannon指数影响较大。以上说明,高浓度苯醚甲环唑的施用对土壤的理化性质以及微生物的丰富度和群落结构均产生了影响。

基于DPSIR模型的县域生物多样性综合评估——以江苏省生物多样性本底调查试点县域为例

目前考虑生物多样性的多维评估及其变化的多驱动因素和长期动态模拟预测等研究相对缺乏。鉴于系统性和多层次分析等优点,“驱动力—压力—状态—影响—响应”(DPSIR)框架模型是当前国际上重要的生物多样性综合评估方法。然而,由于数据不足,县域层面的指标构建及赋权仍面临挑战。以2017—2019年江苏省21个生物多样性本底调查试点县域的生物、社会、经济发展、环境等数据为研究对象,探讨适合县域生物多样性评估的DPSIR模型的指标构建和赋权。研究记录了4324个物种(不包括浮游植物和浮游动物),其中陆生维管植物最多(1817种),两栖动物最少(17种)。宜溧山区、滨海湿地和宁镇山脉的6个区县的DPSIR综合指数值要高于其他县域。模型5个因子的权重值依次为:影响、状态、响应、驱动力和压力。模型识别出的5个高权重指标依次为自然保护区面积比、底栖动物物种数、森林面积比、湿地面积比、城镇化率。上述结果表明,保护森林与湿地生境、控制外来入侵物种和减轻城镇化影响是江苏省生物多样性保护未来工作的重点。研究结果为我国县域生物多样性科学评估、保护和管理工作提供了方法参考。