Allee效应对具有生境恢复的集合种群的影响

Allee效应与种群的灭绝密切相关,其研究对生态保护和管理至关重要。Allee效应对物种续存是潜在的干扰因素,濒危物种更容易受其影响,可能会增加生存于生境破碎化斑块的濒危物种的死亡风险,因此研究Allee效应对种群的动态和续存的影响是必要的。从包含由生物有机体对环境的修复产生的Allee效应的集合种群模型出发,引入由其他机制形成的Allee效应,建立了常微分动力系统模型和基于网格模型的元胞自动机模型。通过理论分析和计算机模拟表明:(1)强Allee效应不利于具有生境恢复的集合种群的续存;(2)生境恢复有利于种群续存;(3)局部扩散影响了集合种群的空间结构、动态行为和稳定性,生境斑块之间的局部作用将会减缓或消除集合种群的Allee效应,有利于集合种群的续存。     

集合种群的似Allee效应

从局域种群出发,建立了一个既包括局域种群动态,又包含集合种群侵占率的整合模型,并在这两个层次上进行了计算机模拟,结果表明：（1）同局域种群的Allee效应相类似,集合种群的斑块（适宜生境）侵占比例也存在一个临界值,即使有足够的适宜生境,当斑块的侵占比例低于这个临界值时,集合种群优将趋于灭绝。（2）这个临界值与局域种各的Allee效应密切相关,这将给自然保护,尤其稀有生物的保护以很大的启示。     

似Allee效应对2-物种集合种群竞争动态的影响

集合种群具有与局域种群Allee效应相似的现象被称为似Allee效应.将似Allee效应引入2-竞争物种集合种群系统,建立了具有似Allee效应的2-物种集合种群演化动态模型.大量的数值模拟表明:(1)似Allee效应导致集合种群水平上两竞争物种构成的系统具有多个平衡态;(2)似Allee效应使竞争共存物种无法续存甚至全部灭绝,即使种群具有很高的初始斑块占有率,并且最终平衡态随初始斑块占有率变化而改变;(3)似Allee效应可能使竞争排斥物种共同灭绝,且效应越强,物种存活时间越短;但似Allee效应不会增强强物种对弱物种的排斥强度,反而可能使强物种变为弱物种,弱物种变为强物种,其具有与栖息地毁坏类似的影响种群竞争等级排序的作用;(4)似Allee效应对竞争集合种群续存是一个不稳定的干扰因素,微小的变化都将引起系统平衡态的剧变.但对于已经达到平衡态的集合种群系统,似Allee效应对强弱种群多度起到调节与制约的作用,有助于平衡态集合种群的稳定与共存,这一结论更完整的揭示了似Allee效应在竞争集合种群系统发展的不同阶段所起的不同作用.以上这些结论对物种保护及集合群落的管理具有重要的指导意义.     

集合种群空间混沌的模拟研究以及Allee效应、拥挤效应与捕食效应对空间模式的影响

集合种群的空间模式研究是当今生态学的核心问题之一。本研究利用常微分动力系统以及基于网格模型的元胞自动机模型对Allee效应、拥挤效应以及捕食作用集合种群的空间分布模式做了全面的模拟研究。Allee效应描述当种群水平低于某一阈值时会发生由生殖成功几率下降造成的种群负增长率,而拥挤效应是指当种群密度过高时引起的个体性为异常从而达到调节种群增长率的作用。文章组建了3个空间确定性模型：局部作用模型(CIM)、距离敏感模型(DSM)和集合种群捕食模型(MMP)。局部作用模型显示在一维生境中空斑块形成金字塔状,二维模型显示出明显的动态拟周期性以及由空间混沌所形成的异质性。距离敏感模型可导致由迁移个体中密度制约强度决定的集合种群大小复杂动态与种群密度的双峰分布。这些结果说明动态行为的复杂性,不仅可用于表征研究物种的特性,而且可以表明该物种的续存能力与灭绝风险。集合种群捕食模型是概率转换空间模型,利用该模型得出了依赖于模型参数和生境尺度的白组织种群概率空间分布模式。模拟的结果表明,系统的内在机制和这种白组织模式导致捕食者形成集团型不明显的“捕食小组”或“杀手小组”,并具有较高扩散力．但却包括侵占率低、灭绝率高的特点。而使猎物种群形成高集团性、高侵占率、低灭绝率、低扩散力的种群集团。这种特点又使捕食者种群在生境中处于中心地带,而使猎物种群形成在捕食者和生境边缘间的环状分布。这些结果还说明了尺度对于生态学的研究是至关重要的,不同的尺度将产生不同的系统模式。     

局域种群的Allee效应和集合种群的同步性

从包含Allee效应的局域种群出发,建立了耦合映像格子模型,即集合种群模型.通过分析和计算机模拟表明:(1)当局域种群受到Allee效应强度较大时,集合种群同步灭绝;(2)而当Allee效应强度相对较弱时,通过稳定局域种群动态(减少混沌)使得集合种群发生同步波动,而这种同步波动能够增加集合种群的灭绝风险;(3)斑块间的连接程度对集合种群同步波动的发生有很大的影响,适当的破碎化有利于集合种群的续存.全局迁移和Allee效应结合起来增加了集合种群同步波动的可能,从而增加集合种群的灭绝风险.这些结果对理解同步性的机理、利用同步机理来制定物种保护策略和害虫防治都有重要的意义.     

集合种群的Allee效应研究进展

随着全球环境破坏的加剧,物种丧失的速度加快,人们日益关注生物多样性的保护。种群生物学和自然保护生物学的一些研究表明,如果一个局域种群受到Allee效应的影响,最终可能走向灭绝。从物种保护的角度考虑,分别介绍了集合种群水平上的Allee效应的和似Allee效应,比较了集合种群的Allee效应和似Allee效应产生的原因,以及集合种群的Allee效应和局域种群的Allee效应之间的关系、集合种群的似Allee效应和局域种群的Allee效应之间的关系,并提出集合种群的Allee效应还需要进一步的研究。     

生境破坏的空间结构对集合种群续存的影响

生境破坏及其影响是生态学亟待解决的问题之一,目前的研究主要集中在破坏数量,即遭破坏生境的比例,对物种续存的影响方面;其中最主要的结论是Levins原理和适合生境斑块最小数量(MASH),而关于生境破坏的空间结构的研究却比较稀少,在本文中,我们首先将偶对近似引入到集合种群的研究当中,并替代原有的均匀场假设.然后我们对生境破坏导致的集合种群大小、空间结构以及分布等做了全面讨论.结果显示:随破坏比例的增加,集合种群大小将下降并且其分布将远离破坏生境.进一步聚集式分布结构将瓦解.随着破坏规则化的下降,集合种群将萎缩并使其聚集结构崩溃,在破坏生境周围集合种群起初将增加然后迅速消失.根据这些结果,我们可以对边界效应进行分析:不能用破坏比例描述生境破坏的程度和影响,而只能用破坏区域边界的长短来描述.根据边界效应,我们可以得出在一连通生境上物种保护的条件是生境破坏后剩余的适合生境比例应该大于破坏前原始生境的一半.居住在斑块环境中的物种比连续生境中生存的物种可以更好地抵抗生境破坏带来的影响.     

生境丧失对具有似Allee效应集合种群的影响及对策——以江苏盐城为例

似Allee效应对物种续存是潜在的扰动因素,稀有物种更易受其影响,可能增加生存于破碎化栖息地中的珍稀物种的死亡风险;但似Allee效应对多物种集合种群续存的影响及其在珍稀物种保护中的应用未能引起足够重视。将似Allee效应引入集合种群动力模式,建立了生境丧失下具有似Allee效应的n-珍稀物种的集合种群模式,并以江苏盐城滩涂湿地中的29种珍稀物种为研究实例。研究结果表明:(1)似Allee效应导致n-物种集合种群多度作长期变周期振荡,原本竞争共存物种可能无法继续共存,甚至灭绝。(2)似Allee效应增强对次强种及劣势种的生存极为不利,导致次强物种由强至弱灭绝,劣势物种由弱至强依次灭绝。(3)盐城天然湿地丧失29%后,11种劣势物种的集合种群由弱到强将最终依次灭绝,灭绝迟豫时间为304～890a,这些物种即Hanski所指的"活死者"。(4)适度增加栖息地面积是保护珍稀物种多样性的有效方法之一,在盐城现存3200km2的天然湿地基础上适度增加1801～2064km2左右栖息地面积,可以有效保护29种濒危物种的多样性,同时应注意结合针对具体物种的保护措施来提高濒危物种多度。研究结果对物种多样性保护及自然保护区建设具有重要的理论指导意义。     

具有Allee效应的合作进化

Allee效应对物种的续存是潜在的干扰因素,在很大程度上将增加种群局部甚至全局灭绝的可能性。对许多物种,尤其是濒临物种更容易受其影响。将Allee效应引入囚徒困境博弈模型,通过理论分析与数值模拟相结合的方法分析讨论了Allee效应对合作进化的影响。研究结果表明:在恶劣的环境条件下,Allee效应极易使物种灭绝,不利于合作进化;在相对优越的环境条件下(死亡率较低),Allee效应促进合作进化,且Allee效应强度越强,更有利于合作进化,不过种群的空间斑块占有率也会随着Allee效应强度的增强而降低,使物种最终灭绝。     

生境破坏的模式对集合种群动态和续存的影响

构建了空间关联的集合种群模型,该模型不但包含了种群的空间结构信息,而且引入了破坏生境的全局密度和局部密度两个指标,它们描述了破坏生境的模式.模型揭示了破坏生境的空间分布格局复杂地影响了集合种群的动态和续存,破坏和未破坏生境斑块的均匀混合不利于集合种群的增长和续存,而生境类型聚集分布可以促进集合种群的快速增长和长期续存;对于两种斑块类型相对均匀混合的生境来说,均匀场假设可能会高估集合种群的续存,对于相对斑块类型高度聚集的生境,均匀场假设可能会低估集合种群的续存;物种的迁移范围也会影响集合种群的续存,迁移范围越大的物种越容易抵御生境的破坏而免遭灭绝.这意味着在生物保护中不能仅仅考虑生境的恢复和斑块质量的改善,生境结构的构建也是很重要的,加强生境斑块之间的连通性也有利于物种的长期续存.     

糖皮质激素非基因组效应的研究

在过去的几十年间,人们认为糖皮质激素（glucocorticoid,GC）仅仅是通过改变基因的表达来发挥其生理作用,这个过程需要几个小时来完成。然而,近年来越来越多的证据表明GC对激素分泌、神经元兴奋性、机体行为及细胞形态、糖类代谢等具备快速效应,这些过程往往在数秒钟或者分种内完成,这种作用机制被称为GC的非基因组作用机制。GC的非基因组作用主要可能通过两种不同的机制起作用：（1）通过细胞膜上或者细胞质内结构未知的糖皮质激素受体（glucocorticoid Recptor,GR）来发挥非基因组作用,即为特异性非基因组效应,（2）GC主要通过改变细胞膜理化作用来发挥效应。也称为非特异性非基因组效应（non-specific nongenomic effects,NSNE）。本文通过阐述近年来GC的非基因组的作用的最新研究进展并且讨论了这些非基因组作用临床治疗过程中的联系。对糖皮质激素基因组和非基因组作用机制的深入了解有助于指导我们在临床合理用药并减少其副作用。     

普通玉米籽粒性状的遗传效应分析

采用二倍体种子遗传模型及其分析方法,研究了５个玉米籽粒性状的直接效应、母体效应和细胞质效应．分析结果表明,各性状的遗传同时受种子直接效应和母体效应的影响,细胞质基因对百粒重和粒宽具有极显著影响．除粒长、粒厚的直接显性效应与母体显性效应间的协方差外,直接效应与母体效应间的协方差均不显著．因此,通过母体植株的表现可对这些性状进行有效的选择．Ｓ_２２和 ８７－１是改良粒重的优良亲本．选择粒较宽的自交系作母本有利于提高后代选系及Ｆ_１的百粒重．     

Across species‐pool aggregation alters grassland productivity and diversity

Plant performance is determined by the balance of intra‐ and interspecific neighbors within an individual's zone of influence. If individuals interact over smaller scales than the scales at which communities are measured, then altering neighborhood interactions may fundamentally affect community responses. These interactions can be altered by changing the number (species richness), abundances (species evenness), and positions (species pattern) of the resident plant species, and we aimed to test whether aggregating species at planting would alter effects of species richness and evenness on biomass production at a common scale of observation in grasslands. We varied plant species richness (2, 4, or 8 species and monocultures), evenness (0.64, 0.8, or 1.0), and pattern (planted randomly or aggregated in groups of four individuals) within 1 × 1 m plots established with transplants from a pool of 16 tallgrass prairie species and assessed plot‐scale biomass production and diversity over the first three growing seasons. As expected, more species‐rich plots produced more biomass by the end of the third growing season, an effect associated with a shift from selection to complementarity effects over time. Aggregating conspecifics at a 0.25‐m scale marginally reduced biomass production across all treatments and increased diversity in the most even plots, but did not alter biodiversity effects or richness–productivity relationships. Results support the hypothesis that fine‐scale species aggregation affects diversity by promoting species coexistence in this system. However, results indicate that inherent changes in species neighborhood relationships along grassland diversity gradients may only minimally affect community (meter) – scale responses among similarly designed biodiversity–ecosystem function studies. Given that species varied in their responses to local aggregation, it may be possible to use such species‐specific results to spatially design larger‐scale grassland communities to achieve desired diversity and productivity responses.     

Bacterial survival in evaporating deposited droplets on a teflon-coated surface

Understanding of bacterial survival in aerosols is crucial for controlling infection transmission via airborne aerosols and/or large droplets routes. The cell viability changes of four bacteria species (Escherichia coli K12 JM109; Acinetobacter sp. 5A5; Pseudomonas oleovorans X5; and Staphylococcus aureus X8), three Gram-negative and one Gram-positive, in a large evaporating droplet of size 1,800 μm in diameter on teflon-coated slides were measured using the LIVE/DEAD BacLight solution and a microscope. Droplets of three levels of salinity (0, 0.9, and 36% w/v) were tested. All four species survived well during the droplet evaporation process, but died mostly at the time when droplets were dried out at 40–45 min. The final bacteria survival rate after droplets were completely dried was dependent on bacteria species and the salinity of the suspension solution. Droplet evaporation over the first 35–40 min had no adverse effect on bacterial survival for the droplets tested. The lethal effect of desiccation was found to be the most important death mechanism.     

片断森林植物多样性及其保护和恢复价值

森林片断化是导致生物多样性丧失最严重的单一因素。在片断森林中植物多样性除与片断面积有关外,还受边缘效应、瞬时取样效应、驰豫效应、远距离扩散的挽救效应以及背景生态系统的性质等影响。本文阐述了在这些综合因素影响下,片断森林中植物种类、丰富、性质的变化。由于这些综合因素的影响,不少片断森林尚有较高的保护价值,但需建立合适的评价体系和标准。片断森林在确定生态恢复目标、为恢复实践提供种源等方面也有重要价值。提出了对片断森林的保护措施。     

大坝的生态效应:概念、研究热点及展望

大坝产生的生态效应涉及范围广、周期长,在对社会经济发展起到积极作用的同时,也对生态、环境造成了一定的影响。在评述国内外对大坝生态效应概念和内涵理解的基础上,提出了大坝生态效应链和生态效应网的概念。依据大坝建设和运行的特点,结合流域生态系统的特征分别论述了大坝对水文、局地生态的调节效应以及屏障效应和岛屿化、截留效应、边缘效应、水温效应等国内外研究的热点。最后,提出了今后大坝生态效应的研究方向:1)生态正效应、生态效应链和生态效应网;2)生态系统过程和状态生态效应;3)不同时空尺度下生态效应及其尺度推绎方法等3个方面的研究。     

压力波对听觉器官的致伤作用——Ⅱ.压力波参数与伤情的关系

压力峰值 P、脉宽 T 和发数 N 是决定压力波致伤作用的基本参量,它们之一的增大一般都导致伤情的加重,但中耳损伤和内耳损伤各有不同的变化规律。当 N 为1、T 在几毫秒之内时,170dB 左右的 P 可以开始对豚鼠的中耳致伤,P 增至185dB 左右时中耳损伤便达到最大。T 和 N 的增大虽也可稍降低中耳的致伤阈或使损伤稍加重,但其主要作用则是加重内耳的伤情。若将听觉器官的损伤从最轻到最重分成5级,则每当 P 增高3—4dB,或 T 或 N 增3—5倍,伤情大体上加重一级。因此若 T 和 N 不变,压力峰值超出安全界线15dB 便可能引起严重的听觉损伤。在数秒到数十分钟的范围内,发射的间隔时间对伤情的影响不大。但当发射的间隔时间缩短到<1s(如100ms)时,对一定发数的总伤情便可稍减轻,此结果可用中耳反射的保护作用来解释。     

Stomach cancer incidence trends in selected Latin America countries: Age,period, and birth-cohort effects

Backgroundto explore the age, period, and birth-cohort effects on stomach cancer incidence trends during 3 decades in selected Latin American countries.Methodsa time-trend study was performed using Cancer Incidence in Five Continents data from high-quality population-based cancer registries(PBCRs) in Latin American countries. Crude and age-standardized incidence rates(ASRIs) were calculated. Time trends in ASRIs were assessed using the average annual percentage change(AAPC). Age-period-cohort effects were estimated by Poisson regression for individuals aged between 20 and 79 years with stomach cancer informed by PBCRs from 1983 to 2012 in Cali(Colombia); from 1982 to 2011 in Costa Rica; and from 1988 to 2012 for Goiania(Brazil) and Quito(Ecuador). The goodness-of-fit model was tested using the deviance of the models.Resultsa decrease in age-standardized incidence rates was observed for both genders in all populations covered by PBCRs, except for young men from Cali(AAPC 3.89 95 %IC: 1.32–7.29). The age effect was statistically significant in all areas, and the curve slope reached peaks in the older age groups. The cohort effect was observed in all PBCRs. Regarding the period effect, an increased ratio rate was observed for both genders in Costa Rica(1997–2001 women RR 1.11 95 %CI: 1.05–1.17; men RR 1.12 95 %CI: 1.08–1.17) and Goiânia(2003–2007 women RR 1.21 95 %CI: 1.08–1.35; men RR 1.09 95 %CI: 1.01–1.20), while Quito(1998–2002 women RR 0.89 95 %CI: 0.81–0.98; men RR 0.86 95 %CI: 0.79–0.93) presented a decrease.Conclusionthe present study showed a decreasing gastric cancer trend for over the past 30 years with gender and geographic variations. Such a decrease seems to be mainly a result of cohort effects, suggesting that the economic market opening process led to changes in the risk factor exposures over successive generations. These geographic and gender variations may reflect cultural/ethnic/gender differences and differences in dietary and smoking rate patterns. However, an increased incidence was observed for young men in Cali, and additional studies are needed to determine the cause of the increasing incidence in this group.     

Anti-inflammatory,anti-oxidant effect and cytotoxicity of ocimum sanctum intra oral gel for combating periodontal diseases

It is of interest to evaluate the anti-inflammatory, anti-oxidant effect and cytotoxicity of Ocimum sanctum (an Indian herb, Thulsi) intra oral gel in combating periodontal diseases. Hence, 2% of O. sanctum gel was prepared with Carbopol940 soaked in purified water containing 0.2% w/v sodium benzoate overnight. Hydroxy proplyl methyl cellulose (HPMC) solution was mixed with propylene glycol using using tissue homogenizer. Anti-oxidant effect was analyzed using DPPH radical assay and anti-inflammatory effect was assessed using the inhibition of albumin denaturation assay. Ocimum sanctum gel with various dilutions from10 micro litres to 50 micro litres showed exponential increase in percentage of inhibition from 60.9 to 72.2 exhibiting antioxidant activity. The anti-inflammatory effect of Ocimum sanctum gel showed comparatively equivalent effect with standard diclofenac gel with values ranging from 76.6 for 50 micro liters of Ocimum sanctum gel and 89.6 for standard gel at 50 micro liters. Ocimum sanctum showed less toxicity towards brine shrimp nauplii. Thus we show that Ocimum sanctum gel showed potent anti-oxidant and anti-inflammatory effect and less toxic to brine shrimp nauplii as a promising agent for the treatment of periodontal diseases.     

栖息地破碎化与鸟类生存

栖息地破碎化给野生动物带来的不良后果是全球生态学家和保护生物学家共同关心的问题.自从提出栖息地破碎化是导致生物多样性丧失的关键因素之一的论点后,近20年来,栖息地破碎化研究一直是生态学和保护生物学最活跃的前沿研究领域之一.栖息地破碎化是一动态过程,可在多尺度上发生并蕴涵着复杂的空间模式变化.栖息地破碎化对鸟类的生态学效应主要体现在面积效应、隔离效应和边缘效应等.这些效应影响着鸟类的分布、基因交流、种群动态、扩散行为、种间关系和生活史特征等,最终影响着鸟类的生存.介绍和总结了栖息地破碎化过程、研究的理论依据及栖息地破碎化对鸟类生存产生的诸多影响.