遭受攻击的生态系统应急恢复机理分析与研究

土地利用、气候变化、氮沉积和大气浓度CO_2等导致生境丧失以及外来物种入侵都可以看成是对生态系统的各种攻击,在外界干扰下研究生态系统应急恢复策略对保护生态系统具有重要的现实意义.本文首先建立生态系统的网络模型,将生态系统遭受攻击时的响应问题归结为生态网络模型发生级联失效过程中的网络抗毁性和崩溃问题.其次,利用物种负载、容量、最大承载量和恢复概率等指标研究在应急恢复条件下大规模网络级联失效,以及这些指标与网络抗毁性和网络崩溃速度之间的关联.最后,针对特定的阔叶混交林生态系统,通过数值仿真给出了该生态系统发生级联失效的系统稳定性阈值r_h和β_h均为0.35,当rr_h或ββ_h时,关键物种的灭绝不会引起大规模网络级联失效而崩溃,当rr_h或ββ_h,关键物种的灭绝更容易导致网络瘫痪.研究结论为生态系统保护和防范与控制提供科学依据.     

滨海红树林湿地生态系统健康的诊断方法和评价指标

健康的红树林湿地生态系统是指系统组分之间及系统整体维持动态的平衡,在适度的自然与人为干扰下,红树林生态系统服务功能发挥正常。本文筛选并评述了包括指示物种法、结构功能指标法、生态系统失调综合症诊断法、生态系统健康风险评估法、生态脆弱性和稳定性评价、生态功能评价法等6种可用于红树林湿地生态系统健康的诊断方法,分析了各自的应用前景。以压力-状态-响应模型为主线,构建了红树林湿地生态系统健康评价指标体系。在未来研究中,需进一步加强指标的筛选、评价标准与权重的确定,将生态系统健康水平与其生态服务功能相关联,开展具体案例分析。     

福田红树林湿地生态系统EWE模型构建

以福田红树林湿地生态系统为研究对象,将其生物组成分为红树植物、底栖动物、浮游植物、浮游动物、鸟类和碎屑等15个功能组,运用Ecopath with Ecosim(EWE)软件,构建了福田红树林湿地生态系统的EWE模型,探讨了红树林湿地生态系统的状态、特征及不同物种之间的营养关系,并评价红树林湿地生态系统当前的健康状况。分析表明,福田红树林湿地生态系统能流的最主要来源是碎屑,能流主要在营养级Ⅰ到Ⅳ之间流动,转化效率最高发生在第Ⅰ和第Ⅱ营养级之间(28.8%),总体转化效率为11.2%,且系统对营养级Ⅱ的利用最为充分。处于低营养级的功能组在系统能量传递的过程中起着非常关键的作用,并且对整个系统的影响强烈。生态系统总体特征参数生物量/总流量(TB/TT)、连接指数(CI)和系统杂食性指数(SOI)分别为0.163、0.123和0.018,综合分析表明,福田红树林湿地生态系统目前有退化的趋势。     

海南东寨港红树林湿地鸟类多样性研究

红树林湿地是全球湿地生态系统中的重要组成部分,湿地鸟类是湿地价值的重要指标[14].东寨港是我国红树林面积最大、种类最多、生长最好的地区之一[10],广阔的滩涂成为许多鸟类的觅食地和越冬点,每年春季和冬季都有许多迁徙鸟类在此觅食和越冬.红树林湿地鸟类的研究国内外都有一些报道[2,3,5,6,8,11,13],但正如Lefebvre所说"我们对红树林鸟类群落的认识主要局限于鸟类物种的编目"[13].对东寨港红树林鸟类研究,20世纪60～70年代有学者做过一些采集及考察工作[1,7,9],80年代和90年代初也有学者进行过一些调查[5,12],但大多数都是在东寨港作短暂的停留,记录的物种数很少、调查的结果也有局限性.1997～1998年我们对海南东寨港红树林湿地的鸟类进行了调查,这对未来东寨港鸟类的监测、湿地的保护及生态管理有重要意义.     

珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统健康评价

基于湿地生态系统健康理论和压力-状态-响应模型,以珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统为研究对象,构建了红树林湿地生态系统健康评价指标体系,并确定了具体的评价指标、评价标准、指标权重、评价等级和评价方法,对珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统健康状况进行了评价.结果表明:2008年,淇澳岛红树林湿地生态系统总健康指数为0.6580,评价等级为Ⅱ级(健康);压力、状态和响应指标的健康指数分别为0.3469、0.8718和0.7554,说明该评价系统存在一定的压力,而状态和响应方面较好.作为省级自然保护区,珠江口淇澳岛红树林湿地生态系统健康水平有待进一步提升.红树林湿地生态系统健康评价研究目前尚不成熟,进一步研究需重点关注针对红树林特征的评价因子筛选、相关数据的长期定位监测、生态系统健康与生态系统功能的定量关系研究等.     

红树林生态系统服务功能研究综述

红树林湿地是热带亚热带地区陆地生态系统向海洋生态系统过渡的重要生态系统,具有重要的生态环境服务功能。由于其特殊的生态功能和较高的经济、社会价值,近年来成为湿地生态学研究的热点。本文对红树林生态系统在生产有机物、维持热带亚热带河口生态系统、降低风速以及海水流速、防治和减轻灾难、截留碎屑形成陆地、保护海堤、吸附污染物净化水体、提供多种生境、维护生物多样性,以及形成优美的环境开展生态旅游等几个方面的生态服务功能进行了综述,旨在为红树林资源的保护与合理利用提供参考。同时指出,对红树林的上述生态服务功能的内在生态学过程与效应及其价值评估尚需要开展更深入的研究。     

红树林湿地在海岸生态系统维护中的功能*

综述了红树林湿地在海岸生态系统中所具有的维护生物多样性、防风消浪、促淤护岸、防灾减灾、净化海水、调节大气和美化海岸带景观等方面的功能。探讨了广东及华南沿海红树林的分布状况和存在问题,指出了华南沿海现存的红树林湿地正在遭受严重的威胁和破坏。华南沿海现存红树林湿地面积仅有1.5×10⁵hm²,比历史最大面积减少了70%;广东省的红树林湿地由10年前的1.47×10⁴hm²减少到现在的9100hm²,减少了38%。提出了建立和完善红树林自然保护网络系统、积极实施红树林湿地生态修复工程、注重红树林的引种和种苗培育技术研究、充分评估红树林湿地的巨大生态效价等对策与建议。     

种间互作网络的结构、生态系统功能及稳定性机制研究

生态群落中不同物种间发生多样化的相互作用, 形成了复杂的种间互作网络。复杂生态网络的结构如何影响群落的生态系统功能及稳定性是群落生态学的核心问题之一。种间互作直接影响到物质和能量在生态系统不同组分之间的流动和循环以及群落构建过程, 使得网络结构与生态系统功能和群落稳定性密切相关。在群落及生态系统水平上开展种间互作网络研究将为群落的构建机制、生物多样性维持、生态系统稳定性、物种协同进化和性状分化等领域提供新的视野。当前生物多样性及生态系统功能受到全球变化的极大影响, 研究种间互作网络的拓扑结构、构建机制、稳定性和生态功能也可为生物多样性的保护和管理提供依据。该文从网络结构、构建机制、网络结构和稳定性关系、种间互作对生态系统功能的影响等4个方面综述当前种间网络研究进展, 并提出在今后的研究中利用机器学习和多层网络等来探究环境变化对种间互作网络结构和功能的影响, 并实现理论和实证研究的有效整合。     

红树林生态系统遥感监测研究进展

随着现代遥感技术的迅速发展,遥感监测已经成为红树林生态系统变化监测的重要手段和方法。从遥感技术在生态系统变化监测应用领域入手,综述了国内外红树林遥感监测的发展历程,系统总结了遥感技术在红树林湿地动态、种间分类、群落结构(叶面积指数、冠幅、树高等)、生物量、灾害灾情(病虫害、风暴潮等)、景观格局动态、驱动力、红树林湿地保护与管理等领域应用现状,归纳了不同应用领域遥感监测的理论、方法及研究现状。指出我国在红树林遥感监测中存在的不足。提出红树林遥感监测应在分类标准体系规范化、分类精度提升、红树林生态学特征参数(物种多样性、优势度等)、生态系统环境空间演变过程及遥感监测的尺度效应方面加大研究力度。充分发挥区域综合监测模型在红树林生态系统变化遥感监测中的作用。     

国内外湿地生态系统研究进展

湿地生态系统具有重要的生态功能和社会经济价值。由于诸多因素的影响,目前全球范围内相当一部分湿地生态系统已经丧失或正在遭受不同程度的威胁,湿地生态系统已经成为近年来相关领域研究的热点之一。近年来,国内外湿地生态系统的研究主要集中在湿地生态系统生物多样性本底资料的调查、湿地生态系统的动态以及湿地生态系统胁迫因子研究、退化湿地生态系统的重建和管理,以及恢复湿地有效性的评估体系等4个方面。一些新方法、新技术也不断应用于湿地生态系统研究中。除了自然湿地外,人工湿地的构建和评价体系的建立也成为该领域研究的热点方向。影响湿地生态系统的因素涉及到自然、社会经济、文化等多个方面,加之湿地类型多样性,因此开展更为广泛的湿地生态系统结构、功能和动态的研究是十分必要的。同时,对特定区域内的湿地生态系统修复过程中的关键技术(包括物种的选择等)的研究、新方法和新手段的应用研究也应该在湿地生态系统研究中给予特别关注。     

海岸带区域陆海统筹生态安全研究

海岸带既是区域经济发展的黄金地带，亦是陆海系统交互胁迫的敏感区域，快速城镇化与工业化导致海岸带关键生态系统服务受损、生态网络格局紊乱、珍稀物种安全保障空间萎缩等重大生态安全问题。以闽三角海岸带珍稀物种-栖息地系统为研究对象，从“多物种-多生境-多尺度”视角出发，基于陆海统筹理念系统评估了闽三角海岸带珍稀物种-栖息地系统的脆弱性，建立了基于物种水平的海岸带生态保护与修复网络，构建了海岸带陆海统筹生态安全“一张图”。研究结果表明：(1)高强度围填海驱动下，闽三角红树林与水鸟栖息地脆弱性显著增加，高脆弱区域主要集中于九龙江河口、厦门同安湾和泉州湾；(2)闽三角生态安全网络由12条水鸟迁徙廊道和11个生态节点组成，其中影响陆海统筹生态安全的生态节点4个，预警生态节点3个；(3)闽三角海岸带未来安全韧性生境(水鸟栖息地与文昌鱼、中国鲎低脆弱生境较密集的区域)分布于云霄红树林保护区、东山岛近岸、九龙江河口、厦门大嶝海域、围头湾、深沪湾。本研究能够为设计规划未来韧性海岸带“受损海水-滨海湿地-珍稀物种”一体化修复与保护的生态安全格局，保障陆海统筹生态安全提供理论支撑和一体化解决方案。     

人工拔除互花米草对红树林大型底栖动物群落的影响

【背景】大型底栖动物群落是红树林生态系统结构与功能的重要组成部分。大型底栖动物群落及其所在的红树林生态系统正遭受严重的人类活动介导的多种侵扰,如烈性入侵植物互花米草的入侵。很多研究调查了红树林生态系统底栖动物群落对互花米草入侵的响应,但互花米草移除对生物群落的影响鲜有报道。【方法】选取位于山口国家级红树林保护区的3个断面(山角、永安和北界),分别在3个断面定量采集互花米草拔除前和拔除后的底栖动物,比较其物种组成、栖息密度和生物量,研究人工拔除互花米草对红树林大型底栖动物群落结构的影响。【结果】大型底栖动物群落在互花米草拔除前后发生了显著变化:在选取的3个断面上共观测到1~3种拔除前后共有的物种,且优势种在3个断面上均发生了变化;物种丰富度在2个断面(永安和北界)上略有增加,在一个断面(山角)上降低;在3个断面上,互花米草拔除后生物的栖息密度和生物量都显著降低。【结论与意义】底栖动物群落的这些显著变化会对其栖息地内以及周边红树林生态系统的食物网结构及红树林的生态功能产生重要影响,因此当大规模人工移除互花米草时,需充分考虑这些变化可能带来的负面影响,制定合理、有效的互花米草清除策略,保护脆弱的红树林生态系统。     

典型红树林生态系统藻类多样性及其在生态过程中的作用

藻类是红树林生态系统重要的生物类群, 根据生态习性可分为浮游植物、底栖微藻和大型藻类三个生态类群, 它们在红树林生态系统生物多样性、初级生产、元素循环等方面起着重要作用。但在红树林生态系统中, 关注重点多集中在红树植物和动物, 对其中的藻类重视不够, 且多数研究集中在近20年以及亚洲的红树林区。事实上, 红树林生态系统藻类非常丰富, 其多样性研究有助于深入揭示红树林生态系统的结构与功能。本文介绍了红树林生态系统藻类的组成类群及其重要性, 重点对红树林区浮游植物、底栖硅藻和大型海藻的种类组成、地理分布及其与初级生产力、水质污染、元素循环、碳库形成等生态过程中的作用的研究动态和进展等进行了总结。根据已有研究, 红树林区浮游植物和底栖硅藻的种类数一般为几十到上百种, 其中硅藻在种类和数量上都占绝对优势, 它们是重要的初级生产者、饵料生物和水质污染指示生物; 红树林区底栖大型藻类主要由红藻、绿藻、褐藻、蓝藻组成, 绿藻的种类较多, 红藻在数量上占优势; 藻类是红树林湿地碳库的重要贡献者, 在红树林湿地生态系统碳汇和碳循环中起重要作用。红树林生态系统是个高度动态和异质的系统, 今后应加强红树林藻类多样性的长周期、大尺度变化及不同生境藻类的综合研究, 关注大陆径流和潮汐对藻类多样性和蓝碳的影响, 借助沉积物藻类记录, 探明红树林区藻类的长周期变化, 反演气候变化和人类活动对红树林生态系统的影响过程和机制。     

基于生态网络的生态安全格局评价

生态网络可用于描述、评价生境破碎条件下景观空间组织方式与物种存续的关系.本文以青岛市为研究区域,基于最小成本路径方法模拟得到2005年林地、湿地生态网络,并基于廊道累计成本值对得到的生态网络进行分级.利用介数指数、相关长度-逐块筛选指数对生态网络中斑块与廊道等结构要素进行重要性区分,形成生态网络结构体系.并在评价2005—2013年新增建设用地对生态网络影响的基础上,提出应对建设用地变化的生态安全格局.结果表明: 在生态网络框架基础上,图形理论的相关评价方法能够量化评价识别生态用地的具体属性(如生态网络斑块的面积)和生态用地之间的功能联系;2005—2013年间,青岛市新增建设用地对湿地侵占面积较大,且没有考虑具体林地、湿地在整个地区生态系统连通性维护中的作用;基于生态网络的生态安全格局的划定可以优化地区生态基底,为生态保护与恢复提供更加精确的空间决策依据,同时为城市空间扩张提供科学合理的空间指引.     

红树林湿地模型研究进展

红树林是位于海岸潮间带的森林湿地生态系统,具有抗风削浪、保护堤岸、封存CO2缓解全球气候变化等多种功能。然而,由于地理位置及生存环境特殊,红树林湿地模型的研究相对内陆湿地滞后。为了推动红树林湿地模型的研究,本文将目前常见红树林湿地模型按功能划分为植被生长生产模型、水文模型、物流能流模型三类,以阐述相关模型研究的进展,并对目前红树林湿地模型研究提出几点看法:(1)现有红树林湿地模型在不同区域、尺度下运行的有效性有待进一步验证;(2)国内对红树林生态系统服务及植被恢复工作相关模型研究较少,今后需加强该方面的研究。     

寒温带湿地火后植被恢复的影响因子

寒温带湿地在维护区域生态平衡方面发挥着重要作用.火是湿地的重要干扰因子.重度火烧会导致湿地生态功能明显退化.火后植被恢复,特别是火后早期植被的恢复是生态系统功能恢复的前提和基础.本文对火后湿地植被恢复影响因子的国内外研究进展进行了综述.寒温带湿地火后植被恢复受到火强度、火面积、火前植被类型、物种更新特性、立地条件等多因子的制约.寒温带湿地火后恢复的长期监测、植被恢复的关键影响因子、冻土层在植被恢复过程中的作用、植被恢复的理论与技术将是今后研究的重要方向.     

农牧交错带草地土壤剖面微生物总量、多样性和互作网络的垂直分布特征

【背景】草地土壤微生物是维持草地生态系统功能和稳定的关键要素之一,探寻微生物在土壤剖面的垂直分布特征和构建规律对于理解其在草地生态系统的作用至关重要。【目的】在80cm深的土壤剖面内,全面分析微生物的总量、多样性和物种间的相互作用网络表现出的垂直分布特征。【方法】基于内蒙古农牧交错带上典型草原土壤中原核微生物的定量和高通量测序数据,比较微生物的总量和多样性,使用分子生态网络方法(molecular ecological network approach,MENA)探究微生物相互作用网络的垂直变化。【结果】原核生物的总量和多样性随深度增加而逐渐降低,且群落结构变异沿土壤剖面逐渐增大。网络结构在表层最为复杂,微生物物种间联系紧密;随着深度的增加,微生物间紧密的关联会逐渐变稀疏,网络结构变得简单。此外,酸杆菌是当地土壤生态系统中的优势种群以及网络核心微生物物种,可能对土壤生态服务功能的稳定发挥具有重要的作用。【结论】原核微生物的总量、多样性和物种间的互作网络都表现出高度一致的垂直变化规律,即总量、多样性与深度成负相关,且其群落结构变异会逐渐扩大,同时微生物网络相关性会减弱。这些结果为我们提供了微生物动态变化的重要见解,对典型农牧交错带草地的生态保护具有一定的参考价值。     

海南羊山湿地的传粉网络及其季节动态

传粉网络是植物和传粉者之间形成的网状相互作用关系, 为理解群落物种多样性形成与维持机制提供了全新的视角。湿地是典型的群落交错区, 环境异质性与物种多样性都很高, 传粉网络可能比草地和森林等生态系统具有更复杂的结构。该研究针对海南岛海口市南郊的羊山湿地, 比较4个样地在旱季(5月)与雨季(8月)的传粉网络及其动态变化, 揭示湿地生态系统的传粉网络结构特征以及在干湿季的变化规律。结果表明, 羊山湿地传粉网络共有71种开花的植物, 131种传粉者, 传粉网络呈现低连接度、高嵌套度、中等网络特化程度的结构特征。在季节动态方面, 4个样地旱季的植物与传粉者种类高于雨季; 而传粉网络的连接度、嵌套度与网络特化程度没有明显的季节差异。白花鬼针草和水角等多个物种可同时在雨季和旱季开花, 使得植物-传粉者的种间关系虽然存在季节变化, 但传粉网络在旱季与雨季间的动态变化不大。总体而言, 羊山湿地物种多样性较高, 边缘效应较明显, 传粉网络结构较稳定。     

基于分子生态学网络探究亚高山草甸退化对土壤微生物群落的影响

土壤微生物群落在草地生态系统功能中发挥着至关重要的作用，但目前尚不清楚微生物群落的分子生态网络如何响应亚高山草甸退化。以五台山4个不同退化阶段(未退化、轻度退化、中度退化和重度退化)亚高山草甸为研究对象，利用高通量测序和随机矩阵网络构建理论构建土壤微生物群落分子生态网络。探讨草地退化对亚高山草甸土壤微生物群落结构及网络的影响，不同退化程度下微生物网络结构中的关键微生物变化规律以及该过程中微生物之间的互作关系。研究结果表明，不同退化程度亚高山草甸土壤微生物(细菌、真菌和细菌-真菌)网络拓扑属性存在差异。总体上，退化增加了土壤细菌内部、真菌内部以及细菌-真菌群落间的相互作用，导致其网络结构更为复杂。未退化草甸土壤微生物网络具有较长的平均路径距离和较高的模块性，使其比退化草甸更能抵抗外界环境的变化，在应对人为干扰或者气候变化时可能具有更高的稳定性。退化草甸中的网络关键物种(模块枢纽和连接器)与未退化草甸明显不同。土壤含水量和pH与亚高山草甸土壤细菌、真菌以及整个微生物网络连通度均显著相关(P<0.05),总氮和硝氨态氮含量与土壤真菌和微生物网络连通度呈显著相关(P<0.05)。亚...     

广西北海西村港互花米草对红树林湿地大型底栖动物群落的影响

为了解互花米草(Spartina alterniflora)入侵红树林的生态影响, 作者对位于北海市西村港的红树林湿地以及周边互花米草盐沼的大型底栖动物群落多样性和群落结构进行了研究。2012年10月至2013年9月连续4次取样, 按照取样时间研究大型底栖动物的种类、物种组成、生物量和生物多样性等群落特征的差异, 探讨互花米草入侵红树林湿地对大型底栖动物的影响。本研究共采集底栖动物16种, 隶属于5门7纲15科, 其中互花米草群落10种, 红树林湿地12种。研究发现互花米草入侵后中国绿螂(Glauconome chinensis)个体数量剧增, 导致不同采样时间互花米草盐沼的大型底栖动物生物量均显著高于红树林湿地; 除个别月份外, 红树林湿地大型底栖动物的Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数均显著高于互花米草群落。基于生境-采样时间的双因素方差分析结果表明, Shannon-Wiener多样性指数和Simpson指数在两种生境间差异显著; 两种生境的Margalef丰富度和Pielou均匀度指数在不同采样时间差异显著; 大型底栖动物生物量和物种数量在两种生境间和不同采样时间差异均显著。基于多元回归分析的研究结果表明, 互花米草密度是影响大型底栖动物生物量的关键因子, 而互花米草株高可以解释物种个体数量、Shannon-Wiener多样性指数和Simpson指数在两种生境的变化。对不同采样时间大型底栖动物群落结构的非度量多维度(non-metric multidimensional scaling, NMDS)分析结果表明, 红树林与互花米草群落的大型底栖动物群落相似性很低。总而言之, 在西村港地区, 互花米草入侵虽然增加了大型底栖动物的生物量, 但由于优势物种的凸显, 显著降低了大型底栖动物群落的多样性, 且种类组成与群落结构与红树林群落相比已有差异。由此可见, 互花米草入侵红树林对当地的大型底栖动物群落多样性造成影响。