尺度分析对景观格局指标的影响

采用优势规则和随机规则为基础的两种尺度分析方法,对分类的TM数据进行了尺度变换分析。结果表明,随着尺度(粒度)增加,优势规则处理法使景观中优势类型的面积增加,非优势类型的面积减少,随机规则处理法使各景观类型的面积基本上保持不变,随尺度变大,整个景观和多数类型的最大斑块面积指标增加;最小斑块面积等于尺度大小的平方;平均斑块面积都增加;斑块数迅速减少,在优势规则系列中,多样性指标减小,而在随机规则处理中,基本没有变化,聚集度随尺度的增大而减小,但测量尺度固定的情况下,随图分辨率的提高而增大,随尺度的增加,Moran’s Ⅰ指标减小,景观类型在空间上趋于随机分布,但是测量尺度固定的情况下,随图分辨率的提高而增大,景观类型在空间上趋于聚集分布。     

南亚热带森林植被恢复演替序列的土壤有机碳氮矿化

采用室内培养的方法,分析了南亚热带鼎湖山森林植被恢复演替序列不同阶段代表性森林—马尾松林、针阔叶混交林和季风常绿阔叶林土壤(0~10cm)CO2、CH4排放/吸收和有机氮矿化的差异.结果表明:3种森林土壤培养52周的CO2-C累积排放量分别为(30.66±3.36)、(58.17±7.25)和(59.31±13.58)mg·kg-1,而其中的65.12%、64.41%和64.12%均在前9周被排放;马尾松林土壤的CO2-C累积排放量一直显著小于针阔叶混交林和季风常绿阔叶林;用相符的二库动力学模型模拟的活性库和惰性库的碳矿化速率均呈递减趋势;土壤培养52周吸收CH4的累积量、培养20周有机氮净矿化量和净硝化量均为马尾松林<针阔叶混交林<季风常绿阔叶林(P<0.05),净矿化的有效氮以硝态氮为主.说明森林植被类型的变化改变了土壤有机碳的分解速率,这是其影响土壤有机碳含量的一种内在方式.     

基于小波变换的NDVI区域特征尺度

尺度是生态环境研究领域的热点问题。以福州市为研究区,选择6个生态样线,提取NDVI(Normalized DifferenceVegetation Index),以小波变换为工具进行尺度分解,得到21×900 m2、22×900 m2…28×900 m2系列尺度上的NDVI信息。以小波细节信息方差和小波细节信息熵为特征尺度的度量指标,得到6个生态样线的NDVI特征尺度,进一步得到区域特征尺度。研究发现福州地区纬度方向的特征尺度域为24×900m2…26×900m2,纬度对生态样线的NDVI特征尺度影响较小,不同纬度生态样线的NDVI特征尺度与样线的景观多样性和受人类活动干扰的程度有关;经度方向的特征尺度域为25×900m2…27×900m2尺度,不同经度NDVI特征尺度域自西向东存在明显的递增梯度,该梯度与DEM、坡度和地形起伏度梯度相吻合;NDVI生态样线的特征尺度域大小受控于研究区北北东-南南西走向的地质构造体系,该因素导致NDVI样线特征尺度的空间变异范围为21×900m2…23×900m2。     

生态学中的尺度问题——尺度上推

尺度推绎是生态学理论和应用的核心。如何在一个异质景观中进行尺度推绎仍然是一个悬而未决的科学难题,是对当今生态学家在全球变化背景下研究环境问题的重大挑战。就目前的研究,一般可分为四大类尺度推绎途径:空间分析法(如分维分析法和小波分析法)、基于相似性的尺度上推方法、基于局域动态模型的尺度上推方法、随机(模型)法。基于相似性的尺度上推方法来源于生物学上的异量关联,可将其思想延伸至空间上,研究物种丰富度、自然河网、地形特征、生态学格局或过程变量和景观指数等。基于局域动态模型的尺度上推方法需要首先确定是否进行跨尺度推绎,以及是否考虑空间单元之间的水平相互作用和反馈,然后再应用具体的方法或途径,如简单聚合法、有效值外推法、直接外推法、期望值外推、显式积分法和空间相互作用模拟法等。随机(模型)法以其它尺度上推方法为基础,根据研究的是单个景观,还是多个景观,采用不同的途径。理解、定量和降低尺度推绎结果的不确定性已经变得越来越重要,但相关研究仍然极少。以上所有有关尺度推绎的方法、途径和结果分析共同构成了尺度推绎的概念框架。     

基于多种方法的景观格局动态变化综合分析——以辽宁省铁岭市为例

景观格局变化一直是景观生态学研究的核心问题之一,也是相关生态和环境过程研究的基础.本文应用3S技术,综合传统的空间统计分析、转移矩阵、景观指数和景观动态指数、Kappa指数系列,并引入模糊Kappa指数方法,以铁岭市2002-2011年间景观格局变化为例进行了综合研究.结果表明:铁岭市景观空间格局在研究时段内发生一定程度的变化.旱地面积大幅增加,水田面积明显减少,各景观类型之间均有相互转化.景观格局总体的变化趋势是形状趋于复杂、异质性增加、破碎化加剧,人为干扰的影响较明显.研究区域2002-2007年综合景观动态度指数明显高于2007-2011年,景观动态总体呈现放缓趋势.通过Kappa指数系列可知,研究时段内研究区景观变化由景观类型之间变化为主逐渐转变为各类斑块位置上的变化为主.应用多种方法进行综合分析更能全面有效地反映景观格局变化.     

西双版纳热带雨林树种多样性的尺度效应

基于西双版纳20hm2森林动态监测样地内直径≥1cm的树种资料,分析了该样地树种香农多样性指数和辛普森多样性指数及其方差和变异系数在7个取样尺度(5m×5m、10m×10m、20m×20m、25m×25m、50m×50m、100m×100m、200m×250m)的变化规律,结果表明:(1)香农指数-面积曲线在尺度100m×100m有一个峰值,而辛普森指数-面积曲线在尺度为20m×20m有一个峰值。(2)香农指数和辛普森指数的方差随尺度的增加而减小,其中香农指数的方差在尺度100m×100m上最小,辛普森指数在尺度20m×20m方差最小,表明香农多样性指数在100m×100m的尺度上所获得的多样性信息比较可靠,而辛普森指数在20m×20m的尺度上所获得信息比较可靠。(3)多样性指数的方差和变异系数远大于随机模型拟合的数值,说明样地内树种不是随机分布。     

恢复演替中草地斑块动态及尺度转换分析

研究了９ａ草地恢复油潜系列中斑块边界形状和斑块面积分布动态,并进行了凡度转换分析。獐茅斑块的边界分维数和斑块化指数最高,羊草斑块的较低,碱蓬斑块的斑块化指数略小于羊草斑块,边界分维数大于洋草斑块。共他类型斑块的两种指数基本上介于獐茅斑块之间,斑块化指数的年限变动滞后于斑块边界分维数,斑块边发维数在整个试验的尺度范围内符合同一自相似规律,斑块的面积分布格局在不同的尺度上有不同的自相似规律。     

生态学中的尺度问题：内涵与分析方法

尺度问题已成为现代生态学的核心问题之一.尺度问题主要涉及3个方面：尺度概念、尺度分析和尺度推绎.主要评述前两个方面.生态学尺度有三重概念：维数、种类和组分,其中每重概念又包含了多个定义,有必要进行澄清、分类和统一.尺度分析涉及尺度效应分析和多尺度空间格局分析.格局、过程及它们之间的关系,以及某些景观特性均表现出尺度效应,因此多尺度研究非常必要和重要.多尺度空间格局分析（尤其是特征尺度的识别）是进行尺度效应分析和跨尺度推绎的基础.多尺度分析需要特定的方法,景观指数法是最常用和最简单的方法,但也常产生误导;空间统计学方法（如半方差分析法、尺度方差分析法、空隙度指数法和小波分析法等）和分维分析法在最近十几年发展起来,并逐渐应用于生态学,在尺度分析上具有很大的应用潜力.各种方法在尺度分析上各有优势和不足,有必要同时使用两种或两种以上方法进行比较和评估.总之,有关尺度分析的研究需要进一步加强,从而为下一步的尺度推绎提供可靠的依据.     

城市三维空间结构对碳排放影响的尺度效应

城市是碳排放最集中的区域,全面厘清城市空间结构对碳排放的影响对碳减排规划具有重要意义。以往研究主要关注城市二维结构与碳排放的关系,表明城市扩张是碳排放剧增的主要原因。虽然城市三维空间结构也会显著影响碳排放,然而其影响的尺度效应依然缺少深入分析。为此以广州市为例,结合相关性分析、随机森林探究三维空间结构与碳排放的关系,并揭示三维空间结构影响的尺度效应。研究结果表明：（1）（高层）建筑物密度、建筑覆盖率、容积率与人口密度是碳排放的关键影响因素,主要通过直接增加人类活动或加剧热岛效应使得能源消耗和碳排放增多;（2）三维空间结构对碳排放的影响具有明显的尺度效应。随着分析尺度的变化,碳排放受三维空间结构的不同方面主导;（3）广州作为紧凑型城市的代表,如果片面追求城市三维空间的紧凑布局将不利于低碳城市的发展。因此,相关部门应重视宏观尺度下的三维空间结构的合理布局,合理开发城市边缘地区,降低城市中心建筑物的紧凑布局,构建多中心的城市格局,以有效降低碳排放水平,促进低碳城市的构建与可持续发展。研究所得成果可为城市建筑三维空间布局的合理优化提供参考依据,助力\"双碳\"目标的实现。     

生态学中的尺度及尺度转换方法

尺度作为生态学的重要范式,已经引起了广泛重视,但对尺度问题的研究还不够成熟.尺度具有多维性特点,即功能尺度、空间尺度、时间尺度等,但生态学研究的重点是空间和时间尺度.并且时空尺度还具有复杂性、变异性特征.尺度研究的根本目的在于通过适宜的空间和时间尺度来揭示和把握复杂的生态学规律.为此,科学有效的尺度选择和尺度转换方法不可或缺.常见的尺度转换方法有图示法、回归分析、变异函数、自相关分析、谱分析、分形和小波变换,同时遥感和地理信息系统技术在尺度研究中也发挥着重要作用.结合实例对上述方法进行了分析和论述,认为各种方法都有其内在的优势和不足,新方法的引入和应用对于尺度转换方法体系的充实和完善非常重要.有关尺度的研究将进一步加强,研究的重点是尺度变异性、不同尺度间的相互作用机制以及尺度转换方法等.     

Introducing the vectorial Kappa: An index to quantify congruence between vectorial mosaics

This paper introduces the vectorial Kappa (κ_v) that one can utilize to assess congruence between two vectorial mosaics. The vectorial Kappa extends for vectorial mosaics the approach of the so-called Cohen's Kappa index, commonly used to compare raster mosaics. By comparing both approaches, we aim to demonstrate how efficient and convenient a vector-based congruence may be when working on vectorial mosaics.     

美洲大蠊粪便粗提物的聚集活性

用不同溶剂不同方法提取美洲大蠊Periplaneta americana(L.)粪便,测定美洲大蠊各虫态的诱集活性。结果表明,采用直接浸泡提取方法,丙酮、乙醇、正己烷和二氯甲烷4种粗提物对美洲大蠊各虫态都具有明显的诱集作用,其中乙醇和丙酮粗提物的引诱效果最好,正己烷次之,二氯甲烷最弱。4种溶剂粗提物对美洲大蠊雄成虫和高龄若虫聚集活性最强,对低龄若虫聚集活性最弱。用乙醇溶剂对粪便粗提,3种提取方法均对美洲大蠊有很强的诱集效果,其中索氏抽提诱集效果最弱,直接浸泡和超声波提取效果好,且差异不显著,但直接浸泡提取效果更好。     

Measuring pairwise agreement among many observers

Weighted kappa is defined as a measure of pairwise inter observer agreement. A weighted intra class kappa coefficient is proposed to measure agreement on a particular response category. An interclass kappa coefficient is proposed for each pair of response categories. Simple estimation procedures are presented for the case where the observers judging one subject are not necessarily the same as those judging another subject. Large sample standard errors are derived and a numerical example is given.     

A Ratio Estimator of the Kappa Index of Agreement Between Two Observers

The kappa index is usually used for measuring the agreement between two observers when the scale is nominal. A modification of Cohen's kappa index was given by Krauth. The new estimator was biased and its large sample variance was obtained. An alternative estimator is developed here It is a ratio estimator and its mean square error is derived. A comparison with Cohen's estimator and Krauth's one is given by the examples used in the paper of Krauth.     

Modulating huntingtin half-life alters polyglutamine-dependent aggregate formation and cell toxicity

A common finding among the expanded polyglutamine disorders is intracellular protein aggregates. Although the precise role of these aggregates in the disease process is unclear, they are generally ubiquitinated, implicating the ubiquitin-proteasome pathway in neuronal degeneration. To investigate the mechanism of aggregate formation, we have developed a cell culture model to express huntingtin designed to have an altered degradation rate through the ubiquitin-dependent N-end rule pathway. We fused the first 171 amino acids of huntingtin, containing either a pathogenic or normal polyglutamine tract, to the enhanced green fluorescent protein (EGFP). The half-life of soluble huntingtin-EGFP was dependent on the degradation signal and the polyglutamine tract length. However, once huntingtin-EGFP with a pathogenic tract had aggregated, the protein was extremely stable. Huntingtin-EGFP with a pathogenic glutamine tract and a shorter half-life displayed a delayed onset of aggregate formation and was more toxic to transfected cells. These data suggest that rapid clearance through the ubiquitin-proteasome pathway slows aggregate formation, yet increases cellular toxicity. Polyglutamine-induced neurotoxicity may therefore be triggered by non-aggregated protein, and aggregate formation itself may be a cellular defense mechanism.