热带森林植被生态恢复研究进展

热带森林是地球上生物多样性最高和生态功能最为强大的植被类型之一,在维护全球生态平衡中起着至关重要的作用,同时也为人类社会提供着多种多样的物质资源和生态系统服务。然而热带森林是目前生物多样性消失最快和生态功能退化最为严重的生态系统之一,如何有效地保护现存的热带森林不再进一步退化,以及如何使已经退化的生态系统尽快得到恢复是生态学工作者面临的重要议题。不同方式、规模和强度的干扰对热带林的破坏程度及其以后的恢复过程产生的影响不同。除少数大型自然干扰事件外,采伐、刀耕火种、农业开发用地等人为干扰是造成当前热带森林植被大面积退化的主要原因。多种干扰交互作用、杂草与外来物种入侵、退化植被和土壤状况、残存植被组分及土壤种子库、退化植被周围的景观格局以及全球气候变化等因素都能够影响热带森林植被恢复的速度和方向。基于功能群的研究思想将可能为物种丰富的热带森林植被恢复的研究提供一个全新途径。     

不同生态恢复方式下生态系统服务与生物多样性恢复效果的整合分析

全球范围内关键生态系统服务的减少使人类社会面临巨大的威胁,生物多样性是生态系统提供各种产品和服务的基础。生态恢复工程对退化的生态系统服务和生物多样性进行修复,对于缓解人类环境压力具有非常重要的意义。长期的理论和实践工作形成了多种生态恢复措施:(1)单纯基于生态系统自我设计的自然恢复方式,(2)人为设计对环境条件进行干预,反馈影响生态系统的自我设计,(3)人为设计对目标种群和生态系统进行直接干预和重建。这3类恢复方式可以在不同程度上定向的影响生态系统的恢复进程,反映了人类对生态系统的低度、中度和高度介入。哪种恢复方式和介入程度能够实现更好的恢复效果,是生态恢复学中的一个关键问题,但到目前为止,虽广有争议,却无定量的分析和结论。针对这个空白,通过对ISI Web of Knowledge数据库中生态恢复相关文献的整合分析,基于数学统计的方法定量比较在不同条件下低度介入(自然恢复)、中度介入(环境干预)和高度介入(直接干预)3种恢复方式对生态系统服务与生物多样性的恢复效果。论文从4个方面展开研究:(1)低度、中度、高度介入生态恢复方式的划分,(2)比较3大类介入方式对生态系统服务和生物多样性恢复效果的差异,(3)不同气候条件、生态系统类型和恢复时间等背景因素的影响,(4)生物多样性恢复和生态系统服务恢复之间的关系。研究结果揭示了不同生态恢复方式的适用条件,以及对生物多样性和生态系统恢复相互关系的作用,对生态恢复实践中恢复方式的选择有指导作用。对未来的研究也有启示意义,如针对特定生态系统服务或具体研究问题进一步探索低度、中度和高度介入生态恢复方式的作用规律和机制;将地区的社会经济水平、生态系统的受损程度等因素纳入生态恢复方式的考察,以最优化生态恢复成本-效率等。     

海草床生态系统的退化及其恢复

海草床是生产力和生物多样性最高的典型海洋生态系统之一,目前全球海草床呈现退化趋势,自然干扰和人类活动的负面影响是其退化原因,以后者为主.海草退化的生理生态机制主要是光合作用速率、光合色素荧光强度和含量、酶活性等生理生态指标在胁迫(高温、光照、盐度、污染物等)下发生显著变化.海草床监测和保护计划已经在局部区域取得成效,使部分海草床得到恢复.中国的海草床恢复研究重点应放在生物多样性保护、海草移植和海草床生态系统服务价值评估.     

温带次生林的岛屿化对鸟类物种多样性及密度的影响

由于自然事件的影响和人类活动的干扰,越来越多的大片森林破碎成彼此孤立、面积不一的森林岛屿,这种变化无疑会对某些动物的分布模式及行为特征产生影响。于2000和2001年的春夏季,在吉林省左家自然保护区及土门岭地区,采用点样法对18块森林岛屿(面积范围:4.3–76.9hm2)中的鸟类物种多样性及密度进行了调查。主要目的是检测森林岛屿的面积效应是否对鸟类物种多样性及密度产生影响,同时分析经典的岛屿生物地理理论是否可以解释破碎化后的森林岛屿面积与物种的关系。结果表明,鸟类物种多样性在年间没有显著变化,但鸟类的密度在不同年间变化较大。不同面积森林岛屿中的鸟类物种多样性有所差异,所包含的鸟类物种数从12种到43种不等。尽管有些面积较大的斑块所包含的物种数较少,但鸟类物种数的总体趋势是随着斑块面积的增大而增多。不同鸟类对森林岛屿面积的反应并不相同,灰椋鸟(Sturnuscineraceus)、红尾伯劳(Laniuscristatus)、灰头鹀(Embrizaspodocephala)等在面积较小的斑块中密度较大,而山鹡鸰(Dendronanthusindicus)、树鹨(Anthushodg-soni)、灰背鸫(Turdushortulorum)等几乎不分布于小面积斑块之中。森林岛屿中鸟类物种随着面积变化的变异方式符合经典的岛屿生物地理理论的基本模式,但Z值和C值差异较大     

全球变化和生物多样性的样带研究国际研讨会

全球变化和生物多样性的样带研究国际研讨会由于人为活动而引起温室气体放散的剧增造成了全球性的温室效应,导致了全球气候变化,必将对生态系统的结构、功能及人类社会产生重大影响。在过去的１０年中,全球变化和生物多样性研究已越来越多地引起了各国科研工作者和政府...     

农业景观生物多样性与害虫生态控制

现代农业的一个重要特征就是人类对农田生态系统的干扰强度及频率不断增加,严重影响农业景观的结构及其生物多样性.农业景观结构的变化及其生物多样性的丧失,必然引起生态系统服务功能的弱化,不利于实施以保护自然天敌为主的害虫生态控制.农业的集约化经营导致自然生境破碎化,减少了农业景观的复杂性,使得作物和非作物变成一种相对离散化的生境类型和镶嵌的景观格局;破碎化的生境不仅会减少某些物种的丰度,还会影响物种之间的相互关系及生物群落的多样性和稳定性.非作物生境类型如林地、灌木篱墙、田块边缘区、休耕地和草地等,是一种比较稳定的异质化环境.非作物生境较少受到干扰,可以为寄生性和捕食性节肢动物提供适宜的越冬或避难场所以及替代猎物、花粉和花蜜等资源,因此,非作物生境有利于自然天敌的栖息和繁衍,也有利于它们迁入邻近的作物生境中对害虫起到调节和控制作用.景观的格局-过程-尺度影响农田生物群落物种丰富度、多度、多样性以及害虫与天敌之间的相互作用.从区域农业景观系统的角度出发,运用景观生态学的理论和方法来研究作物、害虫、天敌等组分在不同斑块之间的转移过程和变化规律,揭示害虫在较大尺度和具有异质性的空间范围内的灾变机理,可为利用农业景观生物多样性来保护农田自然天敌,实施害虫的区域性生态控制提供新的研究思路和手段.     

桂林岩溶试验场自然恢复过程中植物多样性的变化

岩溶区生态恢复和重建是当今生态学研究的热点之一.研究自然更新过程中植物多样性变化对岩溶区退化生态系统的恢复和重建具有指导性意义.以桂林岩溶试验场为研究范围,选取具有代表性的垭口、1号洼地和砂页岩区3个样点(样方为20m×20m)进行种属组成、植物生活型谱和植物多样性研究.结果表明,丫吉村岩溶试验场经过近20年的自然恢复,其植物多样性增加,生境获得改善,整个区域的群落向着更加稳定的阶段演替.     

坝上地区不同海拔农田和恢复半自然生境下尺蛾多样性

为研究生境恢复及地形变化导致的景观异质性对退化景观中生物多样性的影响,于2006和2007年对河北坝上3个不同海拔村庄的农田生境与恢复中的禁牧草地或再造林等半自然生境的尺蛾群落采用灯诱法进行取样调查,比较不同生境的尺蛾多样性.结果表明： 两种生境类型间物种数和个体数存在显著差异、不同海拔村庄物种数也存在显著差异,但不同海拔村庄间个体数差异不显著,不同海拔村庄间以及各村庄内农田和半自然生境稀疏标准化物种数和Fisher α指数无显著差异;非度量多维标度法(NMDS)显示不同海拔的不同生境下尺蛾群落结构显著不同.地形变化导致的景观异质性对坝上地区尺蛾群落组成及多样性影响显著,而无论是恢复中的草地、再造林等半自然生境还是农田生境均是维持尺蛾多样性的重要生境.注重不同地形条件下农田生境和半自然生境景观镶嵌体的保护对维持尺蛾群落γ多样性具有重要意义,但生境恢复能否促进尺蛾群落多样性恢复尚需长期监测.     

农业景观异质性对生物多样性与生态系统服务的影响研究进展

农业景观是人类生活所需资料的最主要来源地,农业景观及其提供的生物多样性和生态系统服务是影响人类福祉的最主要因素之一。系统梳理了景观异质性变化对生物多样性和生态系统服务影响的相关研究,总结指出:(1)农业景观格局变化会强烈的影响着区域生物多样性和生态系统服务,但总体上更关注了空间异质性,对于时间和功能异质性的研究仍需加强;(2)尺度效应、大尺度上景观背景的差异、种间差异、营养级联效应等会对景观异质性和生物多样性、生态系统服务间的关系产生显著的、综合的、交互的影响效应。未来区域农业景观中如何通过景观构建和管理措施的施行来确保生物多样性与生态系统服务供给的持续稳定仍需进一步加强以下内容的研究:景观异质性变化在时间上和功能上的影响效应及其阈值的探讨;跨尺度、多因素、多物种类群与多生态系统服务的综合及其交互作用;不同生物类群和不同生态系统服务间的权衡;景观异质性提高与有效生境面积下降及其引起的生物随机丧失间的权衡等问题。     

鹤山退化草坡生态系统的自然恢复

研究了鹤山南亚热带退化草坡20a的自然恢复动态,发现群落虽有阳生乔木入侵,但仍处于草本和灌丛占优势的生物多样性较低的阶段;土壤中的有机质、水解氮、有效磷和有效钾等营养元素已基本恢复到同地带顶级森林群落的水平;虽然群落的空间结构与生物多样性尚未恢复,但其部分生态功能已经恢复,其中水土保持最先恢复,生产力等功能还需要较长的时间恢复;对于鹤山草坡这类一般退化生态系统来说,可能需要通过构建合适的人工林来加速生物多样性和生物量等指标的恢复过程,仅仅通过自然恢复是难以在较短的时间内迅速恢复其物质循环等功能的。     

生态系统退化的过程及其特点

随着人口迅速增长和社会经济的加速发展,人们对环境资源的过度使用和破坏,使生态系统的退化已成为普遍现象。据初步统计,我国处于退化状态的生态系统面积已占国土面积的４５％以上,目前仍继续处于恶化状态［１］。加强对生态系统退化的研究已成为当前我国面临的重大问...     

青藏高原高寒草地生物多样性与生态系统功能的关系

生物多样性和生态系统功能(BEF)之间的关系是目前陆地生态系统生态学研究的热点, 对于生态系统的高效利用与管理意义重大, 而且对于退化生态系统功能的恢复及生物多样性的保护有重要的指导作用。高寒草地是青藏高原生态系统的主体, 近年来, 在气候变化与人为干扰等因素的驱动下, 高寒草地生态系统功能严重衰退。为此, 本文在综述物种多样性和生态系统功能及其相互关系研究进展的基础上, 首先从地下生态学过程研究、全球变化对生态系统多功能性的影响等方面解析了目前关于草地生物多样性和生态系统功能研究中存在的问题。继而, 从不同草地类型、草地退化程度、放牧、模拟气候变化、刈割、施肥、封育和补播等干扰利用方式对高寒草地物种多样性与生态系统功能的影响进行了全面的评述。并指出了高寒草地BEF研究中存在的不足, 今后应基于物种功能多样性开展高寒草地BEF研究, 全面且综合地考虑非生物因子(养分资源、外界干扰、环境波动等)对生物多样性与生态系统功能之间关系的影响, 关注尺度效应和要素耦合在全球气候变化对高寒草地BEF研究中的作用。最后, 以高寒草地BEF研究进展和结论为支撑依据, 综合提出了高寒草地资源利用和生物多样性保护的措施与建议: 加强放牧管理, 保护生物多样性; 治理退化草地, 维持生物多样性功能; 加强创新保护理念, 增强生态系统功能。     

Nearctic earthworm fauna in the southern USA: biodiversity and effects on ecosystem processes

An important aspect of biodiversity is the relative importance of species in the functioning of ecosystems; this is particularly so for the soil biota which regulate organic matter and nutrient dynamics in soil. This paper explores some of the relationships between biodiversity and ecosystem processes, using the example of the nearctic earthworm fauna in the glacial refugium of the southern USA. Competitive exclusion of nearctic earthworm species by exotic species has been postulated but there is little direct evidence of it; habitat alteration is the likely cause of native species decline. Reduced earthworm diversity may or may not strongly affect certain ecosystem processes, but more diverse assemblages may more effectively exploit soil resources and influence a wider array of processes. Nearctic species may be better adapted than exotics to local conditions and thus more strongly influence ecosystem processes. Earthworm communities provide a clear case for the union of functional and taxonomic biodiversity studies, because of the recognized ecological strategies of many species. However, some nearctic taxa may deviate from these strategies. Earthworms utilize course woody debris in forests both as a refuge and a resource, while enhancing the decomposition of wood. Management strategies to maintain or increase biodiversity of soil biota should include residual wood on the forest floor. An important task for ecosystem management is to restore biodiversity in degraded ecosystems; introduction programmes and techniques such as periodic burning may increase the abundance and diversity of native earthworm species. Whole ecosystem conservation and management are probably the most practical ways to conserve biodiversity generally and may be the only ways to maintain soil biodiversity.     

Anthropogenic impacts on tropical forest biodiversity: a network structure and ecosystem functioning perspective

Huge areas of diverse tropical forest are lost or degraded every year with dramatic consequences for biodiversity. Deforestation and fragmentation, over-exploitation, invasive species and climate change are the main drivers of tropical forest biodiversity loss. Most studies investigating these threats have focused on changes in species richness or species diversity. However, if we are to understand the absolute and long-term effects of anthropogenic impacts on tropical forests, we should also consider the interactions between species, how those species are organized in networks, and the function that those species perform. I discuss our current knowledge of network structure and ecosystem functioning, highlighting empirical examples of their response to anthropogenic impacts. I consider the future prospects for tropical forest biodiversity, focusing on biodiversity and ecosystem functioning in secondary forest. Finally, I propose directions for future research to help us better understand the effects of anthropogenic impacts on tropical forest biodiversity.     

Quantifying the evidence for biodiversity effects on ecosystem functioning and services

Concern is growing about the consequences of biodiversity loss for ecosystem functioning, for the provision of ecosystem services, and for human well being. Experimental evidence for a relationship between biodiversity and ecosystem process rates is compelling, but the issue remains contentious. Here, we present the first rigorous quantitative assessment of this relationship through meta-analysis of experimental work spanning 50 years to June 2004. We analysed 446 measures of biodiversity effects (252 in grasslands), 319 of which involved primary producer manipulations or measurements. Our analyses show that: biodiversity effects are weaker if biodiversity manipulations are less well controlled; effects of biodiversity change on processes are weaker at the ecosystem compared with the community level and are negative at the population level; productivity-related effects decline with increasing number of trophic links between those elements manipulated and those measured; biodiversity effects on stability measures ('insurance' effects) are not stronger than biodiversity effects on performance measures. For those ecosystem services which could be assessed here, there is clear evidence that biodiversity has positive effects on most. Whilst such patterns should be further confirmed, a precautionary approach to biodiversity management would seem prudent in the meantime.     

Changes in biodiversity and ecosystem function during the restoration of a tropical forest in south China

Tropical forests continue to vanish rapidly,but few long-term studies have ever examined if and how the lost forests can be restored.Based on a 45-year restoration study in south China,we found that a tropical rain forest,once completely destroyed,could not recover naturally without deliberate restoration efforts.We identified two kinds of thresholds that must be overcome with human ameliorative measures before the ecosystem was able to recover.The first threshold was imposed primarily by extreme physical conditions such as exceedingly high surface temperature and impoverished soil,while the second was characterized by a critical level of biodiversity and a landscape context that accommodates dispersal and colonization processes.Our three treatment catchments(un-restored barren land,single-species plantation,and mixed-forest stand)exhibited dramatically different changes in biodiversity and ecosystem functioning over 4 decades.The mixed forest,having the highest level of biodiversity and ecosystem functioning,possesses several major properties of tropical rain forest.These findings may have important implications for the restoration of many severely degraded or lost tropical forest ecosystems.     

陆地生态系统服务与生物多样性研究进展

在生物多样性迅速消失的压力下,人类面临生态系统服务质量严重下降的威胁。为了使生态系统的重要功能更直观的展现在人们面前,许多学者把生态系统服务对人类的惠益进行整理分类,最有影响力的是千年生态系统评估(MA,Millennium Ecosystem Assessment)把生态系统服务分为供给、调节、文化和支持服务四类,服务的核心是生态系统的产品、过程和格局。生态系统服务的识别与分类是生态系统功能的对象化过程,也是以人类需求来审视生态系统的过程。生态系统通过结构-过程-功能这一途径来实现生态系统服务,各种服务的直接动力来源于自然界生物地球化学循环,生物多样性通过生态系统属性和过程来影响生态系统服务形成和维持。生物多样性越高,生态系统功能性状的范围越广,生态系统服务质量就越高、越稳定。全球变化中的土地利用和土地覆盖变化是生物多样性快速下降的主要原因,也是目前影响生态系统服务最广泛、最剧烈的驱动力,而这正是人类活动造成的,人类需求和生态系统有限的服务能力之间在不同尺度表现出严重冲突。要提高生态系统服务质量,要在不同区域进行重点不同的布局,尽可能的扩大生态系统规模和提高生态系统功能,核心是提高生物多样性水平。     

长江上游退化森林生态系统恢复与重建刍议

通过对国内外生态系统恢复与重建研究进展的综述,论述了我国长江上游森林生态系统退化的主要特征和森林生态系统退化的现状,分析了长江上游生态环境建设存在的主要问题,并提出相应对策。在此基础上,针对退化森林生态系统提出恢复和重建的基本思路和建议。     

Changes in biodiversity and ecosystem function during the restoration of a tropical forest in south China

Tropical forests continue to vanish rapidly, but few long-term studies have ever examined if and how the lost forests can be restored. Based on a 45-year restoration study in south China, we found that a tropical rain forest, once completely destroyed, could not recover naturally without deliberate restoration efforts. We identified two kinds of thresholds that must be overcome with human ameliorative measures before the ecosystem was able to recover. The first threshold was imposed primarily by extreme physical conditions such as exceedingly high surface temperature and impoverished soil, while the second was characterized by a critical level of biodiversity and a landscape context that accommodates dispersal and colonization processes. Our three treatment catchments (un-restored barren land, single-species plantation, and mixed-forest stand) exhibited dramatically different changes in biodiversity and ecosystem functioning over 4 decades. The mixed forest, having the highest level of biodiversity and ecosystem functioning, possesses several major properties of tropical rain forest.These findings may have important implications for the restoration of many severely degraded or lost tropical forest ecosystems.