沙质草原沙漠化过程中植被演替研究现状和展望

在综述了我国半干旱地区沙质草地沙漠化过程中植被演替研究现状,提出了目前沙地植被演替研究中存在的主要问题和今后的研究工作。指出,①沙地植被演替的最大特点就是沙质地表基质的流动性和风沙活动伴随着植被演替的各阶段,研究中应考虑近地表风沙流的影响;②在干扰对生态系统影响越来越大的今天,沙地植被的演替序列往往出现一些随机性和不规则性,应加强对沙地植被演替序列的非线性和演替顶极的多元性、多样性的研究;③应继续从生理生态、种群生态、群落生态以及生态系统生态等不同水平层面上深入研究演替过程中植物种的替代机制,还应加强沙地土壤种子库与地上植被动态耦合、种子岛效应等的研究,以及沙地植被演替趋势和速率等的预测。     

生态系统模拟模型的研究进展

从四个方面概述了生态系统模拟模型的发展现状：1)个体及种群,种群动态模型主要模拟在一个生境中单个种的动、植物个体出生或发芽、成长及其死亡过程,还有种内竞争和种间相互作用,主要分析生境中生物之间的相互作用。主要概述了林窗模型和土壤一植物一大气系统模型。2)群落与生态系统,概述了生态系统生产力模型、生物地球化学循环模型及演替模型。主要模拟植物种类在整个生态系统发展过程中的变化,以及植被类型的转变和相关的生物地球化学循环过程的改变,从而反映生物群落对气候变化的响应。3)景观生态系统,景观动态研究包含了时空两个方面的动态变化,一般可分为随机景观模型和基于过程的景观模型。随机模型用于模拟群落格局在演替过程中的动态变化等,基于过程的景观模型深入研究组成景观的各生态系统的空间结构。4)生物圈与地球生态系统,基于过程的陆地生物地球化学模式被用来研究自然生态系统中碳和其它矿物营养物质的潜在通量和蓄积量,较为流行的模式有陆地生态系统模式TEM、CENTURY、法兰克福生物圈模式FBM、Biome-BGC、卡内基-埃姆斯-斯坦福方法CASA等。这些模式己被用于估算自然生态系统对大气CO2加倍及相关气候变化在区域和全球尺度的平衡响应。最后,结合实际工作展望了生态系统模拟模型在各方面的发展方向。     

盐城自然保护区海滨湿地植被演替的生态机制

研究选取盐城自然保护区核心区典型湿地作为参照,对其海滨湿地植物群落的自然演替以及利用生态工程方法控制外来种互花米草(Spatina alterniflora)的生态学机理进行了研究.利用空间替代时间的方法,采取主分量分析和多元线性回归相结合的分析手段,对采集的相关环境参量数据进行分析,建立了海滨湿地植被自然演替的模型.模型表明,在海滨湿地植被的自然演替过程中,水分、盐度、土壤养分都起到了重要的作用,同时种间竞争也发挥了巨大的作用.不同演替阶段各因素的影响大小各不相同.在模型的基础上分析了演替过程中环境因子与3种主要优势物种之间以及物种与物种之间的相互作用关系.     

喀斯特地区石漠化治理的理论模式探讨

基于恢复生态学的基本原理,提出了石漠化形成与治理的触发模型：生态系统所固有的推动自我发展的能力,称为主导力;使生态演替顶级偏离预定态的干扰因素,称为触发因子;主导力与触发因子相互作用,共同决定了生态演替的终态.石漠化是一系列恶性触发的结果,而石漠化治理,则是通过“人为设计”的生态恢复手段,激发生态系统“自我设计”的功能,从而实现生态恢复的良性触发过程. 以湘西凤凰县喀斯特石漠化生态系统恢复治理为例,对触发模型进行了初步检验. 结果表明,以触发模型为指导的恢复措施明显改善了土壤的理化性质,显著提高了植被覆盖率与植物多样性,与当地石漠化生态系统形成了良性触发,初步验证了触发模型的科学性.     

生态系统管理学的概念框架及其生态学基础

系统地要领了生态系统管理学产生的历史背景和发展进程,讨论了生态系统管理的一些基本概念,生态学基础,管理目标及管理体制与实施方式,详细地论述了生态系统的生态学完整性与边界和时空尺度,生态系统的结构,功能与生态系统整体性,生态系统演替与系统动力学特性,生态系统的干扰与系统稳定性,生态系统的复杂性与不确定性,生态系统多样性与可持续生态系统,生态模型与数据收集和监测,人类活动对环境影响的双重性等生态学基础问题,阐述了在维持生态系统产品和服务功能的可持续性总体目标下,各类生态系统管理的具体目标。     

基于植物多样性的生态系统恢复动力学原理

生态系统恢复动力学是生态学的重要问题.本研究利用岛屿生物地理学、植物群落演替、生物多样性维持机制及生态系统功能等有关理论,推导了生态系统恢复动力学模型,并用半湿润常绿阔叶林次生演替阶段数据作了初步验证.基于动力学模型讨论了动力学原理.结果表明,生态系统恢复的动力学过程决定于生态系统恢复力F1、干扰力F2和环境阻力F3的综合作用.植物多样性恢复速度的变率与植物种丰富度呈反比,与生态系统恢复总动力F呈正比.生态系统恢复力F1和环境阻力F3是初始物种丰富度s0、特定地理区域资源环境状况的函数.干扰力是干扰强度系数b和物种丰富度s的函数.当生态系统存在有害干扰的条件下,物种丰富度不能达到生态系统最高物种丰富度sm.动力学模型显示,初始物种丰富度s0越小,生态系统恢复过程越具有逻辑斯蒂性.建立了生态系统恢复力、环境阻力和干扰力的计算模型和植物多样性、干扰对生态系统恢复的作用模型.生态系统恢复动力模型显示,植物多样性能增加生态系统恢复力,促进生态系统稳定性.     

Solution structure of a bent alpha-helix

We present the solution structure determination of a peptide with sequence Ac-WEAQAREALAKEAQARA-NH2, using NMR data. The peptide has a high population of a stable alpha-helical structure in the middle with fraying ends. In addition, our data are consistent with the presence of several other transient and interconverting conformers. The peptide sequence was designed using amino acids that have propensity for alpha-helix specificity. The presence of E-R/K (i, i + 4) ion pairs was expected to enhance the stability of the alpha-helix by introducing favorable electrostatic interactions at the side chain level, in addition to the characteristic backbone (i, i + 4) hydrogen bonds. The NMR structural ensemble demonstrates competition between E-R/K (i, i + 4) and (i, i - 1) ion pair formation, with the (i, i - 1) interactions being dominant. The relative topologies of the charged side chains demonstrate flexibility and overall compromised favorable medium/long-range electrostatic interactions. The peptide alpha-helix is bent despite the lack of an amphipathic sequence. Bending is introduced by a strong (i, i + 8) hydrophobic interaction between the side chains of N-terminal tryptophan and leucine at the middle of the peptide sequence.     

A spatial simulation model for forest succession in the Upper Mississippi River floodplain

A Markov-chain transition model (FORSUM) and Monte Carlo simulations were used to simulate the succession patterns and predict a long-term impact of flood on the forest structure and growth in the floodplain of the Upper Mississippi River and Illinois River. Model variables, probabilities, functions, and parameters were derived from the analysis of two comprehensive field surveys conducted in this floodplain. This modeling approach describes the establishment, growth, competition, and death of individual trees for modeled species on a 10,000-ha landscape with spatial resolution of 1 ha. The succession characteristics of each Monte Carlo simulation are summed up to describe forest development and dynamics on a landscape level. FORSUM simulated the impacts of flood intensity and frequency on species composition and dynamics in the Upper Mississippi River floodplain ecosystem. The model provides a useful tool for testing hypotheses about forest succession and enables ecologists and managers to evaluate the impacts of flood disturbances and ecosystem restoration on forest succession. The simulation results suggest that the Markov-chain Monte Carlo method is an efficient tool to help organize the existing data and knowledge of forest succession into a system of quantitative predictions for the Upper Mississippi River floodplain ecosystem.     

青藏高原东缘海螺沟冰川退缩区植被原生演替的氮磷动态

在青藏高原东缘海螺沟冰川退缩区植被原生演替序列的典型地段依次设置7个采样点(冰川退缩0、10、30、40、50、80和127年),测定各演替阶段表层土壤与植被各层氮(N)、磷(P)含量及生态系统生物量,分析不同演替阶段N、P养分的积累与循环特征。结果表明:乔木层叶、枝、根的N、P含量随演替下降,而干的N、P含量在演替末期较高,凋落物与土壤O层N、P含量的变化趋势与乔木层叶和枝一致。生态系统的N、P贮量均随演替逐渐增加,演替初期生态系统N的积累主要依靠植被层,演替末期尤其是植被层形成顶极群落以后,土壤成为生态系统中最主要的N库;植被层的P贮量在冰川退缩后的80年样地超过了表层土壤。生态系统N、P养分的积累速率在演替中期较快,且表现为表层土壤＞乔木层＞林下植被层;演替中期阔叶林阶段N、P养分的循环系数高于演替末期的针叶林阶段,而利用效率则低于针叶林阶段。可见,针叶树种养分循环低但利用率高的机制有利于同其他物种竞争,从而最终形成顶极群落。