人工生态系统稳定性概念及其指标

稳定性是生态系统结构及功能中的一个决定系统兴亡的重要特性 ,在生态学研究中一直是被关注的焦点。虽然稳定性在系统中有如此重要意义 ,但稳定性在概念上的混乱 ,造成了对研究系统稳定性的困难。Ｐｉｍｍ[10 ] 总结出了生态系统稳定性的 4 5种不同的含义。不同的研究者对稳定性给了各种不同的含义 ,如“系统保持振荡的可能性”(可靠性ｒｅｌｉａｂｉｌｉ ｔｙ) [7] ;“在一段时间内 ,考察的振荡指标的变化幅度”(易变性ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ) [10 ] ;“系统能够耐受的干扰强度”(吸收范围ｄｏｍａｉｎｏｆａｔｔｒａｃｔｉｏｎ) [6 ] ;“…     

土壤生态系统微生物多样性-稳定性关系的思考

自20世纪50年代以来,生物多样性与生态系统稳定性的关系一直是生态学中重点讨论的理论问题之一.在当今人类活动对自然生态系统产生重大影响的情况下,全面理解生态系统多样性与稳定性的关系,有助于我们更好地应对环境变化和生物多样性丧失等生态问题.在陆地生态系统中,关注重点多集中在地上植物生态系统;而对地下生态系统,尤其是对微生物多样性与系统稳定性关系的研究尚重视不够.事实上,土壤微生物作为生命元素循环的驱动者,主导和参与地下生态系统中一系列重要生态过程,对土壤能否正常有序地执行各项生态功能至关重要.对土壤微生物多样性的研究,能使我们明确土壤中微生物对各种环境条件(包括自然和人为因素)变化的响应机制,更好地维持土壤生态系统的稳定性及其生态服务功能.本文在介绍土壤微生物多样性概念、研究方法、地下生态系统稳定性的基础上,重点讨论了土壤微生物多样性对土壤生态系统稳定性的影响,对多样性-稳定性关系在土壤微生物生态学中的应用进行了较为深入和全面的思考.作者提出,土壤微生物系统是一个动态变化的自组织系统,通过遗传来维持其组成和结构的相对稳定性,通过变异而适应外界干扰,共同构成土壤微生物系统的抵抗力(resistance)和恢复力(resilience),维护土壤生态系统的稳定性.今后土壤微生物多样性-稳定性关系的研究,需要注重地上与地下生态系统的结合与统一,借鉴宏观生态学理论来构建微生物生态学的理论框架,建立微生物多样性-稳定性关系的机理模型,从定性描述向定量表征方向发展.     

受害与未受害棉田的数学模型

农田系统的模拟研究已见许多报导。Stapleton以光照、温度为输入,模拟棉花生长动态。Bowen模拟了花生的生长模型。Ritchiel(1983)作了小麦的模拟模型。这些模拟模型均以作物生理生态为基础并对产量形成原因作了合理的解释。齐文虎首先运用自动控制理论研究了套作玉米生态系统的数学模型。裴絧文也运用这一理论对中稻密植生态系统作了研究,显示了应用自动控制理论解决生态系统问题之前景。本文在前人工作基础上对有棉蚜为害和无棉蚜为害的两类棉田作了比较研究,为棉田优化管理提供理论依据。     

生态系统健康研究的一些基本问题探讨

目前有关生态系统健康研究的一些基本问题尚未达成共识。本文分析了健康、系统与生态系统3个与生态系统健康关联的概念,在此基础上,对生态系统健康的概念及其内涵、研究价值、研究的内容框架、研究的合理尺度以及生态系统质量诊断与质量等级评价进行了探讨。指出生态学上的生态系统是系统科学意义上系统的一类,整体性、稳定性和可持续性是生态系统的重要特征,生态系统健康可通过它的充分必要条件给出,即具备良好的整体性,能够维持较高的稳定性,并能实现良好的可持续性。生态系统质量标准分为质量诊断标准和质量等级评价标准,质量诊断是一种是与非的事实判断,而质量等级评价是一种价值判断。生态系统质量等级评价指标可分为限制可比型和非限制可比型两类。生态系统的复杂性决定了生态系统健康研究须借助于系统科学和非线性科学的理论与方法,生态系统病变的滞后性决定了生态系统健康研究必须加强生态系统质量预测与预警,而生态系统健康的跨学科性决定了生态系统健康研究需要生态学、环境学、医学、社会学以及经济学等领域研究人员的广泛合作。     

不同棉田昆虫群落的比较研究

本文对 2种不同栽培措施 (直播棉田与覆盖棉田 ) ,4种不同施药水平 (不施药、施 1次药、施 4次药、施 6次药 )的棉田的昆虫群落的特征指数进行了分析比较。连续多次施药会降低棉田昆虫群落的丰富度、多样性和均匀度。因此 ,在棉田害虫的综合治理中 ,应当不施药或尽量少施药 ,以利于充分利用天敌的自然控制作用 ,维持棉田生态系统的稳定。     

林窗模型的几个基本问题的研究Ⅱ.模拟样地个数的效应

早在生态系统概念形成初期 ,斑块动态就是生态学中的一个重要概念 ,这导致了Ｗａｔｔ提出生态系统的格局与过程学说[1]。他认为生态系统是由斑块组成的 ,而斑块的综合特征才是生态系统结构和功能的决定因素。在这种理论框架下 ,多个小尺度斑块的相对高频变化的非平衡过程可以整合到更大尺度生态系统上 ,形成稳定的过程 ,即小尺度上的不稳定性可以通过斑块复合体在较大尺度上表现出稳定特征[2 ]。由Ｂｏｔｋｉｎ等[3]首创的林窗模型(ｆｏｒｅｓｔｇａｐｍｏｄｅｌ)正是在这种理论框架下形成的。它主要考虑小面积 (林窗 )上森林树木生长、树种…     

棉田节肢动物群落的优势种分析

优势种作为生物群落的基本特征之一 ,是指那些由于其数量多、生物量大及其在食物链中有重要地位而对群落产生重大影响的物种。但在农田昆虫群落优势种分析中 ,通常是以数量的多少而确定其是否为优势种。事实上 ,尽管有些昆虫 (如害虫 )数量不多 ,不具备群落优势种的特征 ,但由于其个体大 ,对作物造成很大的危害。对于这类昆虫是否属于优势种类目前争论较大[1,5] 。棉花 (Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍｈｉｒｓｕｔｕｍ )是我国重要的经济作物。其内节肢动物群落物种的组成与优势程度直接影响着棉花的生产。本文拟在系统调查棉田节肢动物群落的基础上 ,…     

生态系统稳定性定义剖析

生态系统稳定性是理论生态学的焦点问题之一 ,综述和剖析生态系统稳定性的定义 ,对已有的定义进行了改进。生态系统稳定性是不超过生态阈值的生态系统的敏感性和恢复力。在这个概念中涉及到 3个概念 :生态阈值、敏感性和恢复力 ,阈值是生态系统在改变为另一个退化 (或进化 )系统前所能承受的干扰限度 ;敏感性是生态系统受到干扰后变化的大小和与其维持原有状态的时间 ;退化生态系统的恢复力就是消除干扰后生态系统能回到原有状态的能力 ,包括恢复速度和与原有状态的相似程度。在保护生态学中 ,阈值与恢复力的定义具有广泛的应用 ,特别是生态系统受到负面的干扰后而退化 ,退化的生态系统逐步恢复的过程可以利用恢复力来测定 ;而保护的成果就是力图避免干扰超过系统的阈值而达到一个实际的演替     

多样化的棉田生态系统控害保益功能特征研究

应用数量分析与能量测定相结合的方法 ,定量地分析和比较了华北棉区多样化的套间作棉田生态系统与单作棉田生态系统中主要害虫、天敌的种群动态及其天敌对害虫的控制作用 .结果表明 ,多样化的套间作系统中苗蚜与 2代棉铃虫发生轻 ,而伏蚜与 3代棉铃虫发生重 ;套间作系统有利于天敌群落能量的生产 ,尤其是利于捕食性蜘蛛类群的能量生产 ;从棉田生态系统棉株 害虫 天敌相互作用关系来看 ,尽管间套作系统内天敌群落生产力增加 ,保护益虫 (天敌 )作用好 ,同时也增加了害虫群落生产力 ,其控害功能较差 .     

江苏通州棉田捕食性节肢动物多样性的历史动态比较

农业生态系统中天敌多样性的保护和维持是当前生物多样性科学研究中的薄弱环节。作者对江苏通州市1970’s后期到1980’s前期和近年(2003~2004)棉田中捕食性节肢动物的多样性作了比较研究。调查表明,1970’s后期到1980’s前期,通州市棉田生态系统中常见的捕食性节肢动物的主要优势种维持在10余种。2003~2004年,在同一区域,采用相同的方法进行调查。结果表明,棉田的天敌物种多样性锐减,仅有龟纹瓢虫、草间小黑蛛等少数几类天敌。对棉田天敌的物种多样性锐减的原因作了初步的定性分析。     

国家级自然保护区生态系统格局十年变化(2000-2010年)评估

为揭示国家级自然保护区生态系统格局构成及变化状况,基于2000年和2010年319个国家级自然保护区生态系统类型与分布数据,根据生态系统类型转化及其转化幅度,考虑自然保护区各功能区的重要性,构建生态系统格局变化指数,分析国家级自然保护区生态系统格局动态变化。结果表明,国家级自然保护区草地生态系统面积最大,2000年和2010年分别占全国国家级自然保护区总面积的57.88%和57.74%,其次为荒漠生态系统,两期占比约17%,其他依次是湿地、森林、灌丛、农田、冰川/永久积雪、海洋、城镇等生态系统类型。2000-2010年,国家级自然保护区内森林、湿地面积明显增加,城镇有一定程度扩张,冰川/永久积雪略微减少。总体上,国家级自然保护区生态系统格局基本保持稳定,基本维持的保护区数量219个,占国家级自然保护区总数的68.65%,生态系统格局改善的保护区数量略多于退化的数量,10年来国家级自然保护区生态系统格局保护取得一定效果。国家级自然保护区生态系统格局在基本维持的基础上,表现出一定的地域不平衡性。生态系统改善的保护区多分布在秦岭、大巴山、大娄山、南岭一带,而东部省份、内蒙古高原、东北平原一带生态系统退化的保护区数量较多,主要是荒漠、内陆湿地和水域、野生动物、自然遗迹等类型自然保护区。最后,提出3点建议为提高国家级自然保护区管理水平提供参考。     

Predation pressure in Ugandan cotton fields measured by a sentinel prey method

Pest suppression by natural enemies is an important ecosystem service, which is a valuable resource to poor smallholders in developing countries. Diverse natural enemy assemblages of arthropod predators and parasitoids are documented in various regions in Africa, but our knowledge of their impact on herbivores in agroecosystems remains limited. We conducted experiments in cotton, Gossypium hirsutum L. (Malvaceae), under typical local agronomic practices in Uganda to assess levels of predation pressure ascribed to natural enemies. We measured predation rates on artificial caterpillars made of plasticine glued to cotton plants. Predation pressure on cotton fields varied between 1.96 and 4.1% per day, but was not significantly influenced by cotton treatments (insecticide/no insecticide, monocropping/intercropping with Phaseolus spp.). Predation pressure in non‐crop habitats adjacent to cotton fields was up to 12× higher than in the fields. Marks left on the artificial caterpillars revealed that arthropods and birds were largely accountable for predation in cotton fields, whereas arthropods and small mammals were dominant in non‐cultivated habitats.     

生态系统保护现状及保护等级评估——以江西省为例

基于生态系统的保护是防止生物多样性丧失的重要手段,已成为保护生物学研究的热点。对生态系统保护等级进行划分,确定局域、区域和全球尺度上生态系统保护的优先性,可为制定生态系统保护方案提供重要依据。目前,生态系统保护等级划分的常用指标包括面积流失率、幅度和代表性。以江西省生态系统为例,基于20世纪80年代的江西省植被图、生态系统图、2010年土地利用图和自然保护区图,在GIS环境下进行图层叠加运算和重分类,再进行定量评估和归一化,将江西省生态系统划分为极重要、重要和一般3个级别。结果表明:过去的30年间江西省自然生态系统面积共减少了82613.83km2,减少率超过了60%。全省的37个自然生态系统类型中有19个类型建有国家级自然保护区,但得到保护的面积比例较低。森林生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占省国土面积的16.7374%、5.5310%和3.8242%,受国家级自然保护区保护的比例分别为0.51%、3.73%和5.76%;灌丛生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.0975%、0.9335%和0.0100%,保护比例分别为1.72%、0.17%和0.70%;草地生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.2647%、0.0005%和0.1064%,保护比例分别为0.21%、0.00%和3.49%;湿地生态系统中极重要、重要和一般生态系统类型分别占0.3532%、0.0345%和1.5650%,保护比例分别为1.87%、0.00%和18.01%。从各级生态系统空间分布来看,极重要生态系统分布范围最广,主要分布在江西省的东南部和西北部;重要生态系统主要分布在西北部和东北部;一般生态系统分布范围最小,主要分布在北部。中部地区的自然生态系统多数由于经济发展而退变为农田、城市等人工生态系统。结合江西省生态系统现状,将极重要的生态系统作为重点保护范围,因而占江西省国土面积17.46%的生态系统应该得到优先保护。这一结果为有效地开展生态系统管理,制定有针对性的生态系统的保护规划具有重要参考价值。     

棉蚜抗药性机理研究进展

棉蚜的抗药性涉及到代谢酶活力的提高、靶标部位的不敏感以及表皮穿透作用的降低。该文重点概述了棉蚜代谢抗性和靶标抗性方面的研究进展 ;介绍了棉蚜抗性中存在的交互抗性、负交互抗性 ,讨论了抗性稳定性以及寄主植物和转基因棉对棉蚜抗药性的影响。     

Trophic networks: How do theories link ecosystem structure and functioning to stability properties? A review

In the context of present global changes, interest in understanding how systems respond to anthropogenic environmental pressures and stress has increased. Indices that characterize ecosystem state are helpful tools for the interpretation of ecosystem responses. The central question is how to link these responses to ecosystem structure and functioning and to quantify ecosystem persistence, resistance or resilience. Quantification and characterization of trophic networks by ecological network analysis (ENA) indices is proceeding rapidly, especially in the field of coastal ecology. In this contribution, we review several theories that relate ecosystem structure and function to stability. The structure and functioning of ecosystems change during the maturation of ecosystems. In the first section, the maturation of ecosystems is described using thermodynamics. In the second and third parts of this paper, we define some concepts for analysing structure and functioning of food webs and discuss their relation to stability. In the last section, we describe three ENA indices and their link to stability. We demonstrate that ENA provides powerful tools for describing local stability, combining quantitative and qualitative concepts. However, it remains incomplete for describing real conservation cases that combine local and global stability.     

生态系统退化程度诊断：生态恢复的基础与前提

 生态系统退化程度诊断是进行生态恢复与重建的基础和前提。然而目前的生态系统化程度诊断大多停留在定性的水平,如何对退化生态系统的退化程度进行定量的诊断就成为恢复生态学与生态恢复实践所面临的一个迫切且十分关键的问题。在综述前人研究的基础上,比较系统地论述了生态系统退化程度诊断的一系列问题：绘制了描述生态系统退化程度的概念模型;认为在实践中退化程度诊断的参照系统可以选择相应的受人类或自然干扰程度比较轻的“自然生态系统”;归纳了生态系统退化程度诊断的生物途径、生境途径、生态过程途径、生态系统功能/服务途径、景观途径;把诊断方法分为单途径单因子诊断法、单途径多因子诊断法、多途径综合诊断法;分析了生态系统退化程度诊断的可能指标（体系）;给出了生态系统退化程度诊断的策略与流程,并对生态系统退化程度诊断及生态恢复过程中应注意的事项进行了讨论。建议我国加强典型生态系统退化程度的综合诊断研究。     

宁夏沙坡头干旱沙漠自然保护区生态系统稳定性评估

稳定性是生态系统的基本特征之一,也是决定生态系统兴亡的重要特征。宁夏中卫沙坡头国家级自然保护区是位于干旱沙漠区以荒漠为背景的自然保护区,具有脆弱性（生态与环境）、过渡性（草原向荒漠、沙漠向城市）与复合性（自然与人工生态系统并存）的特点,对其进行生态系统稳定性评估研究,对于维护腾格里沙漠西南缘生态安全和实现宁夏中卫市社会经济持续健康发展具有重要意义。在总结国内外生态系统稳定性评估研究基础上,基于稳定性三维内涵（恢复力稳定性、抵抗力稳定性和演替稳定性）、评估指标构建（原则与逻辑框架及指标体系）、评估方法确立（红绿灯综合评估法）等,针对性地开展沙坡头国家级自然保护区生态稳定性示范性评估,发现：1）近20年19个单项指标中,多数指标情况趋于变好,少部分进一步恶化,保持基本稳定仅两个。2）影响生态系统稳定性的要素由群落组成为主转变为以生境条件为主;2001年、2005年、2007年、2010年、2012年和2014年6个关键年份中,生态系统稳定性3个内涵对稳定性的贡献基本以抵抗力稳定性或恢复力稳定性为主。3）保护区整体生态稳定指数ESI由0.41增至0.661,稳定状态从临界到稳定,总体上保护区生态系统稳定性增强。这主要得益于长期的治沙防沙与生态修复工程实施、大规模推沙造林、各种生态监测和维护、大规模取黄河水灌溉等。     

生态脆弱区生态系统状态演变分析的若干数学方法

生态脆弱区往往存在多个生态系统(草原、荒漠和灌木等)共存的现象.由于外部环境和人类活动等因素的影响,生态脆弱区会发生从一种生态系统转变为另一种生态系统的现象,即突变现象.分析生态脆弱区多生态系统共存情况下生态系统的稳定性对了解生态脆弱区生态系统的变化具有重要意义.本文回顾了目前能够描述生态脆弱区多生态系统的动力系统及其...     

陆地生态系统植物的氮源及氮素吸收

氮是植物生长发育所必需的营养元素,也是其主要的限制因子之一.陆地生态系统植物所需氮的来源及植物对氮素的吸收利用均受控于其种类和生长环境.环境条件的改变,一方面可能改变植物生长区原有氮的形态、浓度、赋存方式等,从而改变氮对植物的供给状况;另一方面可能引起植物生长区土壤质量、水分利用状况、光照等的改变,从而产生耦合现象,直接影响植物的生理生态特性,使植物对氮素的吸收利用发生改变,导致植物生长区的种群类型及物种多样性发生改变,并直接影响到生态系统的功能及演替.本文主要对陆地生态系统中高等植物生长发育所需氮素的来源及植物对氮素吸收利用过程中的影响因素进行了综述和讨论,并结合国内外在该领域的研究现状对其研究前景进行了展望.