基于阈值法的山区森林常绿、落叶特征遥感自动识别方法——以贡嘎山地区为例

森林的常绿、落叶特征是土地覆被产品的重要属性。由于山区地形复杂,地表遥感辐射信号地形效应明显,导致山区森林常绿、落叶特征遥感自动识别一直是难点。提出了一种基于阈值法的山区森林常绿、落叶特征遥感自动识别简单实用方法。该方法利用多源、多时相遥感影像,选择归一化植被指数(NDVI)为指标,通过统计参考样本的NDVI在生长季和非生长季的差异,自动找出区分常绿、落叶特征的阈值,基于判别规则识别山区森林常绿、落叶特征。以贡嘎山地区为例,分别以多时相Landsat TM影像(简称TM)、多时相环境减灾卫星影像(简称HJ)为单源数据,多时相的HJ、TM组合影像为多源数据,验证该方法的有效性。实验结果表明,该方法能够有效识别山区森林常绿、落叶特征,总体精度达到93.87%,Kappa系数为0.87。该方法适用于山区大面积森林常绿、落叶特征遥感自动提取,已被成功应用于"生态十年"专项西南地区土地覆被数据的生产。     

广东省鹤山市林业生态规划研究

森林作为陆地生态系统的主体,在改善生态环境方面起着重要作用,而且能够带来良好的社会经济和文化效益。社会经济发展中所造成的气候变化、林地退化、水资源污染等环境问题,都可以通过森林资源的规划和保护而得到减缓。广东省鹤山市在发展工业的过程也面临着同样的生态环境问题,森林生态系统受到了干扰。基于此,论文依据鹤山市森林资源现状、社会经济发展状况、生态系统服务功能评估结果,提出其林业发展的长、短期目标,以及林业整体结构布局和空间布局,即北部"两带",中部"一核五楔",西部"一片"的发展模式。以期优化林业整体布局,最终实现高效发挥森林生态系统服务功能价值并支撑地区经济发展的目的。     

基于Landsat影像的梭磨乡冷杉林地上碳储量估测及其时空动态

森林碳储量研究对森林质量评价、林业资源科学管理及森林生态结构保护具有重要意义。以四川省马尔康县梭磨乡冷杉林为研究对象, 以2010年森林资源调查实测数据和同年Landsat遥感影像数据为基础, 采用逐步线性回归方法, 构建2010年地面冷杉林地上碳储量和遥感因子的多元线性回归模型。然后, 基于伪不变特征原理的相对辐射校正法计算2010年冷杉林地上碳储量估测模型与1995年、2000年、2005年和2015年四期影像数据的相关关系, 分别估测了1995年、2000年、2005年、2010年和2015年研究区冷杉林地上碳储量, 从而揭示出近20年来马尔康县梭磨乡冷杉林地上碳储量的时空动态变化特征。研究结果表明: 从空间分布看, 研究区冷杉林地上碳储量主要分布在贯穿全区东西方向且海拔3000—4000 米的区域; 从时间分布看, 1995—2015年间, 研究区冷杉林地上碳储量总量和碳密度呈持续上升趋势, 森林碳储量结构处于良性发展阶段。该研究结果对高山峡谷地区森林碳储量的后续研究有一定参考价值。     

中国天然林保护工程区森林覆盖遥感监测

天然林资源保护工程（天保工程）自1998年开始实施至2020年底结束,标志着我国林业由以木材生产为主向以生态建设为主进行转变,对天然林资源开展定量监测与评估,有助于全面、及时、科学地评价天保工程对森林资源的保护成效。基于公开发布的土地覆盖产品,利用新的遥感数据合成算法构建了森林类型综合提升方法,生产了一套我国天保工程区的森林覆盖产品,对天保工程区1997年至2020年间的森林覆盖情况开展监测与评估。利用中国森林生态系统定位研究网络数据（CFERN）、森林资源规划设计调查数据和地面调查数据进行精度检验,森林类型的分类精度优于90%。分析结果显示,自天保工程实施以来,工程区的森林覆盖度总体呈恢复性增长趋势,森林覆盖从1997年的30.15%增长到2020年的31.74%,净增长1.59%,其中,长江上游地区森林增长量最高,占全工程区森林增长面积的50.97%。研究结果表明我国天保工程区内森林资源得到有效保护和恢复,天保工程实施效果显著。     

陕西省长武县土地利用变化的生态环境效应评价

通过对1988年9月15日的TM遥感影像、2000年5月19日的ETM遥感影像和2006年7月7日的ETM遥感影像解译,获取了长武县的土地利用图,根据中国陆地生态系统单位面积生态服务价值,求算出长武县的生态系统服务价值.结果表明:30年来,长武县的耕地面积随着"退耕还林"工程的推进有显著下降,林地面积则随着三北防护林建设工程的实施显著增加,未利用土地、水域和草地面积变化不大;长武县总体生态系统服务价值总量在逐年递增,从1988年的5.67×108元上升到2006年的5.72×108元,生态系统总体向健康方向发展.     

滇东南壮族社区森林资源管理分析

采用民族植物学、社会学以及牛态学调查方法,对云南马关县卢差冲壮族社区(11个样地)的森林资源状况和不同管理方式进行了研究和分析.结果表明,壮族"龙山"森林文化促进了当地社区森林和生态环境的维持和保护,具有重要的传统文化意义;"龙山"林样地的物种多样性和均匀度高于其他样地,其乔木层的平均胸径、平均高度和木材蓄积量等明显优于其他社区森林.喀斯特山地森林物种多样性较低,但该社区将其划为集体林、风景林和水土保持林进行严格保护,对维持社区生态环境良性发展具有重要作用.社区农户在管理和利用自留山森林资源方而形成了多种管理模式,主要包括常规管理、择伐与选择性管理、粗放式管理以及强度管理,其中择伐与选择性管理模式能获得较高的木材产量,有利于社区森林资源的可持续利用,是值得推广的管理方式.     

结合机载LiDAR和LANDSAT ETM+数据的温带森林郁闭度估测

森林郁闭度是森林资源调查中的一个重要因子,在森林生态系统管理中具有重要作用。研究如何有效地将激光雷达数据应用于森林郁闭度遥感估测具有重大意义。激光雷达数据的应用能够有效地弥补传统地面调查耗时、费力等不足,不仅可以快速、准确地获取郁闭度遥感估测的模型训练数据和验证数据,还有助于进一步推广应用于大区域的森林郁闭度反演,为林业资源调查提供有力的依据。该研究结合激光雷达数据和LANDSAT ETM+数据估测温带森林郁闭度。以高密度机载激光雷达(ALS)点云数据估算的郁闭度作为模型训练数据和验证数据,通过LANDSAT ETM+影像数据计算得到的8种植被指数作为自变量,使用多元逐步回归(MSR)、随机森林(RF)和Cubist 3种模型,对内蒙古大兴安岭根河林区森林郁闭度进行估测。经验证,Cubist模型的效果比较好(决定系数R2=0.722,均方根误差RMSE=0.126,相对均方根误差r RMSE=0.209,估计精度EA=79.883%)。结果表明,结合激光雷达数据和LANDSAT ETM+影像数据估算温带森林郁闭度非常有潜力。但要将其推广应用于更大区域尺度的森林郁闭度遥感估测,模型的预测能力还有待进一步改进和提高;自变量应尝试加入更多种类遥感数据和其他遥感因子参与建模,例如采用地形因子、高分辨率遥感影像提取纹理特征等,最大可能地减少光学影像、植被指数、地形阴影等带来的影响,提高反演精度;激光雷达数据计算得到的郁闭度的准确性和可靠性还需进一步验证。     

林地资源变化对森林生态系统服务功能的影响——以南水北调核心水源地淅川县为例

森林生态系统是人类生存与发展的基础,其服务功能不可替代。以南水北调中线工程渠首所在地淅川县为研究区,使用2004年TM、2009年TM、2014年GF1号影像等数据,在PIC、Arcgis10.0等软件支持下,分析其2004—2014年的林地资源变化,并利用InVEST模型对森林生态系统服务功能(水源涵养、水质净化和土壤保持)进行定量评估。结果表明:(1)2004—2014年县域林地资源以有林地为主,面积增长迅速,灌木林地和苗圃地面积增长缓慢,疏林地和未成林造林地面积均呈现先增后减趋势;(2)伴随林地资源变化,森林生态系统服务功能产生相应显著变化,10年间县域水源涵养量功能减少19%,森林水质净化功能提高29%,土壤保持功能增加6%;(3)同一森林类型,其生态服务功能在不同年际之间的差异表现为平均水源涵养功能逐年下降,平均水质净化能力不断提升,平均土壤保持能力先增后减;(4)对比5种森林类型的生态服务功能,有林地的服务功能最强,其次为灌木林地和疏林地;(5)10年间县域森林生态系统的水源涵养、水质净化和土壤保持服务功能的高低与森林覆被的高低程度呈正相关,呈现出北高南低的空间分布格局;(6)科学管理森林生态系统服务的关键在于合理配置林地与其他用地的分布格局,提高林地与其它用地镶嵌构成的复合土地利用的可持续性。同时加强服务功能重要区域的保护,避免对对服务功能较差区域的破坏。此外,未来森林经营需要从单纯的森林面积扩张,转变为提高森林质量和生产力,从而加强森林生态系统对气候变化影响的适应能力。     

基于森林资源清查、卫星影像数据与随机协同模拟尺度转换方法的森林碳制图

当前,全球变暖对地球生态系统的影响正引起世界的广泛关注.为减缓其影响进程,让决策者获得准确的碳源/碳汇空间分布信息与动态至关重要.目前面临的重大挑战是如何准确估计森林碳的空间分布和分析估计结果的不确定性.本研究基于森林资源连续清查样地数据和遥感影像数据发展了一个森林碳制图的一般方法.基于序列高斯协同模拟算法,结合样地数据与卫星影像数据进行模拟,将森林碳汇分布图的尺度从30 m×30 m转换到900m×900m(区域、国家和全球森林碳制图单位大小).以临安市为例,利用全市2004年森林资源清查样地数据和同年度Landsat TM影像数据,进行研究区森林碳(地上部分)模拟和尺度转换.结果显示,方法准确重现了森林碳空间分布和变异规律,在分布上模拟结果与地面样地属性具有较好的一致性,在数量上模拟结果的总体平均值较地面样地的总体平均值低约24.9%;模拟还提供了其估计结果的不确定性, 包括估计值的方差和估计值大于一定阈值的概率,这些可用于不确定性传播模型的模拟分析,进而实现对森林碳估计结果的评价.     

卫星遥感监测产品在中国森林生态系统的验证和不确定性分析——基于海量无人机激光雷达数据

准确获取森林结构参数对森林生态系统研究及其保护有着重要意义。卫星遥感数据作为获取大尺度森林结构参数的重要数据源, 已被制作成各种植被监测产品并被应用于森林质量状况变化评估、森林生物量估算以及森林干扰和生物多样性监测等研究。然而, 这些卫星遥感植被监测产品针对中国复杂多样的森林区域缺乏有效验证, 在不同林况和地形条件下的不确定性也不明确。激光雷达具备高精度三维信息采集的优势, 在国内外已被广泛用于森林生态系统监测和卫星遥感产品验证。为此, 该研究利用在中国114个样地收集的153 km²的无人机激光雷达数据, 构建了我国森林结构参数验证数据集, 并以此为基础对3套全球遥感监测产品(全球叶面积指数(GLASS LAI)、全球冠层覆盖度(GLCF TCC)、全球冠层高度(GFCH))进行了像元尺度的验证, 并分析了其在不同坡度、覆盖度和林型条件下的不确定性。研究结果表明: 与无人机激光雷达获取的叶面积指数、覆盖度以及冠层高度相比, GLASS LAI、GLCF TCC、GFCH在中国森林区域均存在一定的不确定性, 且受林况和地形因素影响的程度不一致。对GLASS LAI和GLCF TCC影响的最大因素分别为林型和覆盖度; 而GFCH则更易受地形坡度和覆盖度的影响。     

Nitration in neurodegeneration: deciphering the "Hows" "nYs"

Recent literature has ushered in a new awareness of the diverse post-translational events that can influence protein folding and function. Among these modifications, protein nitration is thought to play a critical role in the onset and progression of several neurodegenerative diseases. While previously considered a late-stage epiphenomenon, nitration of protein tyrosine residues appears to be an early event in the lesions of amyotrophic lateral sclerosis, Parkinson's disease, and Alzheimer's disease. The advent of highly specific biochemical and immunological detection methods reveals that nitration occurs in vivo with biological selectively and site specificity. In fact, nitration of only a single Tyr residue is often sufficient to induce profound changes in the activity of catalytic proteins and the three-dimensional conformation of structural proteins. Presumably, nitration modifies protein function by altering the hydrophobicity, hydrogen bonding, and electrostatic properties within the targeted protein. Most importantly, however, nitrative injury may represent a unifying mechanism that explains how genetic and environmental causes of neurological disease manifest a singular phenotype. In this review and synthesis, we first examine the pathways of protein nitration in biological systems and the factors that influence site-directed nitration. Subsequently, we turn our attention to the structural implications of site-specific nitration and how it affects the function of several neurodegeneration-related proteins. These proteins include Mn superoxide dismutase and neurofilament light subunit in amyotrophic lateral sclerosis, alpha-synuclein and tyrosine hydroxylase in Parkinson's disease, and tau in Alzheimer's disease.     

"Ant" and "grasshopper" life-history strategies in Saccharomyces cerevisiae

From the evolutionary and ecological points of view, it is essential to distinguish between the genetic and environmental components of the variability of life-history traits and of their trade-offs. Among the factors affecting this variability, the resource uptake rate deserves particular attention, because it depends on both the environment and the genetic background of the individuals. In order to unravel the bases of the life-history strategies in yeast, we grew a collection of twelve strains of Saccharomyces cerevisiae from different industrial and geographical origins in three culture media differing for their glucose content. Using a population dynamics model to fit the change of population size over time, we estimated the intrinsic growth rate (r), the carrying capacity (K), the mean cell size and the glucose consumption rate per cell. The life-history traits, as well as the glucose consumption rate, displayed large genetic and plastic variability and genetic-by-environment interactions. Within each medium, growth rate and carrying capacity were not correlated, but a marked trade-off between these traits was observed over the media, with high K and low r in the glucose rich medium and low K and high r in the other media. The cell size was tightly negatively correlated to carrying capacity in all conditions. The resource consumption rate appeared to be a clear-cut determinant of both the carrying capacity and the cell size in all media, since it accounted for 37% to 84% of the variation of those traits. In a given medium, the strains that consume glucose at high rate have large cell size and low carrying capacity, while the strains that consume glucose at low rate have small cell size but high carrying capacity. These two contrasted behaviors may be metaphorically defined as "ant" and "grasshopper" strategies of resource utilization. Interestingly, a strain may be "ant" in one medium and "grasshopper" in another. These life-history strategies are discussed with regards to yeast physiology, and in an evolutionary perspective.     

Introducing "Frontiers in Zoology"

As a biological discipline, zoology has one of the longest histories. Today it occasionally appears as though, due to the rapid expansion of life sciences, zoology has been replaced by more or less independent sub-disciplines amongst which exchange is often sparse. However, the recent advance of molecular methodology into "classical" fields of biology, and the development of theories that can explain phenomena on different levels of organisation, has led to a re-integration of zoological disciplines promoting a broader than usual approach to zoological questions. Zoology has re-emerged as an integrative discipline encompassing the most diverse aspects of animal life, from the level of the gene to the level of the ecosystem.The new journal Frontiers in Zoology is the first Open Access journal focussing on zoology as a whole. It aims to represent and re-unite the various disciplines that look at animal life from different perspectives and at providing the basis for a comprehensive understanding of zoological phenomena on all levels of analysis. Frontiers in Zoology provides a unique opportunity to publish high quality research and reviews on zoological issues that will be internationally accessible to any reader at no cost.