《昆虫种群生态学——基础与前沿》

该书由科学出版社2005年出版，徐汝梅、成新跃编。介绍了昆虫生态学的基础与前沿，包括昆虫种群数量的时、空动态规律、调节机制及有关的研究方法。同时，还特别强调了空间生态学在昆虫种群生态学研究中的应用;并介绍了当前昆虫种群生态学的研究热点，如种群变动的遗传机制、昆虫与植物的协同进化等；结合重大的生态学问题，对昆虫暴发的一般理论、昆虫濒危与生物多样性保育、种群扩散与生物入侵、全球变化与昆虫种群动态等进行了论述。     

景观生态学：生态系统的空间异质性

许多生态现象对空间异质性与空间镶嵌体内的流很敏感,作为一门涉及空间动态变化（含有机体流、物质流和能量流）和受控于异质性镶嵌体内生态流方式的学科,景观生态学提供了探索空间异质性和揭示空间格局怎样控制生态过程的新途径。景观生态学是一门研究空间格局对生态过程相互作用的科学,它促进了空间关系模型和理论的发展、空间格局与动态方面新型数据的采集以及生态学中很少强调的对空间尺度的检验。从生态学发展史来看,为方便或简化起见,空间被假定为同质的,研究过程中的尺度也被强调为均质的,这样异质性就成为一种不受欢迎的复杂…     

生态学研究中的尺度问题

尺度是生态学中的核心问题,时间和空间尺度包含于任何生态过程中,尺度在生态学研究中越来越显现出其重要性,原因是解决地球环境问题要求在大尺度上理解格局和过程,而以前生态学调查的数据主要是基于小尺度的,并且有许多研究表明,一个生态问题的结论在很大程度上取决于研究所采纳的尺度。但目前尺度研究还存在很多的问题;一些相关概念易与尺度混淆;缺乏成熟的尺度识别方法和系统完备的尺度转换方法等。针对这些问题,本文首先阐明了尺度的确切含义,并对尺度研究的发展历史,重要性作了问题的阐述：分析探讨了尺度与等级理论,格局的关系,及尺度识别,尺度转换的方法和发展趋势。     

昆虫生态学试验设计中时空转换的技巧

时空转换最初是研究植物群落演替的方法,目前作为一种理论推断在社会科学、地理信息和地质分析等领域应用,在昆虫生态学中的应用很少,本文介绍了空间换取时间与时间换取空间两种方法,能够巧妙地缩短很多昆虫生态学的试验时间,或增加研究范围内的样本数,在大尺度景观研究昆虫迁移、预测预报、栖境恢复等方面具有重要意义。这种时空转换的技巧在昆虫生态学的研究的有广阔的应用前景。     

湿地生态系统服务价值评估的空间尺度转换研究进展

湿地生态系统服务取决于一定空间尺度中的生态系统结构和生态过程,而人类从湿地生态系统获得利益的大小也与其空间尺度有着密切联系。同时,湿地生态系统服务价值评估的空间尺度转换问题也一直是整个湿地生态学研究中的热点和难点之一。在分析湿地生态系统服务空间尺度特征的基础上,提出了湿地生态系统服务价值评估研究中空间尺度转换的概念,即是指通过一个已经有的、与被估算湿地生态系统相似的更大空间范围的或更小空间范围的另一湿地生态系统的价值来估算该湿地生态系统的价值量的过程。介绍了常用的空间尺度转换的方法,主要包括成果参照法和空间模型分析两种方法,成果参照法又包括数值直接外推法和调整函数参照法(Meta分析法)。对目前空间尺度转换研究中存在问题进行总结,并对未来的研究进行了展望。     

区域尺度生态修复空间辨识研究进展

区域尺度辨识生态修复空间是进行生态恢复与重建的重要前提,对区域生态文明建设和可持续发展具有重要作用。如何构建科学合理、面向政策和民众需求的生态修复空间辨识指标体系,目前已成为生态学研究的热点问题之一。系统梳理生态空间评价理论,综合构建生态修复空间辨识框架,包括评价对象的选择、评价指标筛选的原则、指标体系构建的主要方法和评价指标权重设定等方面,在区域生态评价的基础上,强调政策目标、民众需求,构建了生态质量、生态系统服务、生态系统健康3个方面18个指标,能够较全面反映区域生态空间主要特征,以期为构建区域尺度生态修复空间辨识指标体系提供参考,为生态恢复和重建提供科学依据。研究还展望了区域尺度下生态修复空间辨识的重点发展方向,即加强复合生态系统理论的应用,统筹社会、经济、自然因子开展综合评价,并推动多尺度评价结果的融合与应用。     

空间直观景观模型的验证方法

空间直观景观模型已是当前景观生态学研究的一大热点。空间景观模型模拟空间格局变化。其模拟结果包含非空间数据和空间数据。空间直观景观模型的验证除进行非空间数据的验证外,还需要进行空间数据的验证。本文回顾了空间直观模型发展历程,总结现有的空间直观模型验证方法。包括主观评价、图形比较、偏差分析、回归分析、假设检验、多尺度拟合度分析和景观指数分析,同时提出今后空间直观景观模型验证方法研究的重点方向。     

空间分子生态学——分子生态学与空间生态学相结合的新领域

分子标记、基因流、种群空间动态是当前生命科学研究中的热点领域。RFLPs、RAPDs、微卫星等新的分子标记的不断涌现,促进了这些领域的飞速发展。对种群空间动态研究中的等级岛屿模型、距离隔离模型、脚踏石模型、集合种群模型等方面许多令人瞩目的进展做了介绍。同时还介绍了遗传距离、基因流及其测度、基因突变模型、3S技术、空间精确性种群模型和基因频率的空间自相关等热点领域。最后,就空间分子生态学存在的问题与前景进行了讨论,指出了空间分子生态学可能的发展方向。     

空间分析方法在微生物生态学研究中的应用

微生物生态正在受到越来越多的关注,对其研究也渐趋深入。然而由于微生物个体微小的特点及研究手段的限制,多数研究还停留在探索阶段,研究方法也在不断完善当中。近年来,较多的研究开始探讨空间因素在微生物多样性和分布中的影响,对空间分布的探讨有助于更好地认识生态过程,是一种有力的研究手段。微生物空间分析方法已经成为微生物生态学领域中重要的研究方向之一,我国空间方法在微生物生态研究中的应用还没有得到普遍的重视。从不同研究角度出发,结合空间统计的作用,对空间统计方法在微生物生态研究中的应用的必要性及现状做了评述。介绍了空间自相关性的检验,方差图,Mantel检验,Kriging插值等方法在微生物生态研究中的应用,并论述了微生物研究中的尺度问题。这一梳理,对丰富微生物生态学研究中的新方法、新手段具有一定价值。     

生态位概念及其在昆虫生态学中的应用

生态位理论已成为现代生态学的重要内容。在生态位概念百年演变史中,“空间生态位”、“功能生态位”与“多维超体积生态位”最具代表性。生态位宽度和生态位重叠是描述物种内和物种间生态位关系最重要的2个指标。本文系统总结了生态位概念的演变历史及其主要测度公式在昆虫生态学中的应用概况;并就如何利用生态位理论,开展害虫综合治理提出了几点看法;最后就生态位理论在昆虫生态学中存在的问题及应用前景进行了分析和展望。合理利用生态位理论,将为切实制定有害生物综合治理策略和探讨外来入侵物种种群形成机理等方面提供理论指导。     

Stream insect occupancy-frequency patterns and metapopulation structure

An understanding of the distribution patterns of organisms and the underlying factors is a fundamental goal of ecology. One commonly applied approach to visualize these is the analysis of occupancy-frequency patterns. We used data sets describing stream insect distributions from different regions of North America to analyze occupancy-frequency patterns and assess the effects of spatial scale, sampling intensity, and taxonomic resolution on these patterns. Distributions were dominated by satellite taxa (those occurring in or=90% of sites) determined the overall modality of occupancy-frequency patterns. The proportions of satellite taxa increased with spatial scale and showed positive relationships with sampling intensity (r2=0.74-0.96). Furthermore, analyses of data sets from New York (USA) showed that generic-level assessments underestimated the satellite class and occasionally shifted occupancy-frequency distributions from unimodal to bimodal. Our results indicate that, regardless of species- or generic-level taxonomy, stream insect communities are characterized by satellite species and that the proportion of satellite species increases with spatial scale and sampling intensity. Thus, niche-based models of occupancy-frequency patterns better characterize stream insect communities than metapopulation models such as the core-satellite species hypothesis.     

农业废弃物养分循环利用技术模式评估模型的研究进展

农业废弃物的养分循环利用技术模式是实现农业循环经济的重要手段,其评估模型为优化养分循环利用技术提供了重要支撑。本文总结了农业废弃物养分循环技术模式评估框架、评估模型及评价指标、模型的数据源及其不确定性分析,以及模型应用尺度的研究进展。当前,常用于评估养分流动的模型主要是过程数学模型和产业生态学模型。过程数学模型和产业生态学模型在评估结果的可靠性和模拟尺度上存在较大差异,前者主要集中在实验室或中试规模,精度较高;后者可以实现从微观到宏观的多尺度模拟,数据的获取方式导致其具有较高的不确定性。最后,本文对农业废弃物养分循环利用技术评估模型的研究进行展望,提出为了在区域尺度上实现对农业生产系统废弃物资源化利用技术的准确评估,可以将过程数学模型与工业生态学模型相结合,建立可靠的模型框架和数据库,同时,在工厂、农场、村落、乡镇、区域等地理尺度进行模型拓展研究。     

害虫研究与防治中的生态学尺度

尺度已成为生态学上的一个重要概念和研究热点 ,但在害虫防治中尚未引起足够的重视 .本文从生态学尺度概念和等级理论出发 ,分析了不同尺度水平上害虫研究的方法、内容、关键问题及研究成果对害虫防治的意义 .在对害虫发生为害特征、害虫种群动力学原理、农业生态系统结构的演变、害虫防治的社会化、害虫防治技术的发展等因素的分析的基础上 ,指出害虫防治策略在时空尺度上拓展的趋势和必要性 .     

地质统计学理论与方法及其在昆虫生态学中的应用

空间相关是昆虫生态学中普遍存在的一种客观现象 ,但这种空间相关性在传统的统计学分析中被忽略了。据此 ,文章对常用的地质统计学的空间相关理论和方法、以及这些理论和方法在昆虫生态学中的应用途径和研究进展作了简述。此外 ,对GIS在昆虫空间相关分析中的应用途径和方法也作了探讨。通过综合分析和比较 ,作者认为 ,未来地质统计学的发展将更多地与GIS融为一体 ,并且二者将与传统的时间序列方法和生物统计学方法有机结合 ,共同应用于昆虫生态学的时空分析和预测之中     

生态学系统的空间异质性

空间异质性是生态学系统的一个普遍牧场生,生态学家对它在生态学中的重要性已取得了比以往更深刻的认识。试图从空间异质性的含义,空间异质性与尺度和等级的关系,空间异质性的定量描述,空间异质性对生物和非生物过程的影响,以及空间异质性的动态等5个方面综述了有关空间异质性的生态学研究的新进展。     

Entomopathogenic Nematodes as a Model System for Advancing the Frontiers of Ecology

Entomopathogenic nematodes (EPNs) in the families Heterorhabditidae and Steinernematidae have a mutualistic–symbiotic association with enteric γ-Proteobacteria (Steinernema–Xenorhabdus and Heterorhabditis–Photorhabdus), which confer high virulence against insects. EPNs have been studied intensively because of their role as a natural mortality factor for soil-dwelling arthropods and their potential as biological control agents for belowground insect pests. For many decades, research on EPNs focused on the taxonomy, phylogeny, biogeography, genetics, physiology, biochemistry and ecology, as well as commercial production and application technologies. More recently, EPNs and their bacterial symbionts are being viewed as a model system for advancing research in other disciplines such as soil ecology, symbiosis and evolutionary biology. Integration of existing information, particularly the accumulating information on their biology, into increasingly detailed population models is critical to improving our ability to exploit and manage EPNs as a biological control agent and to understand ecological processes in a changing world. Here, we summarize some recent advances in phylogeny, systematics, biogeography, community ecology and population dynamics models of EPNs, and describe how this research is advancing frontiers in ecology.     

Theoretical and empirical perspectives on the scaling of supply and demand in social insect colonies

One of the central questions in physiological ecology is how energetic constraints affect organismal performance and the dynamics of ecological systems. Social insect colonies integrate the balance of supply and demand across levels of biological organization such that the individual components are simultaneously serving as the supply transport network and also the source of energetic demand. An increasing number of studies have demonstrated that the per‐capita metabolic rates of individuals within social insect colonies decrease with increasing colony size, a metabolic hypometry much like the pattern exhibited by individual organisms. An important question is thus, whether this scaling pattern is a result of an energetic supply constraint or evidence for an emergent economy of scale. This review synthesizes theoretical models and results from empirical studies on the scaling of resource supply and demand in social insect colonies. Scaling in biology is a powerful tool to unify the study of diverse concepts and organisms; increased integration of mechanistic realism into metabolic models will improve our understanding of the evolution of complex biological systems.     

Slaves of the environment: the movement of herbivorous insects in relation to their ecology and genotype

The majority of insect species do not show an innate behavioural migration, but rather populations expand into favourable new habitats or contract away from unfavourable ones by random changes of spatial scale. Over the past 50 years, the scientific fascination with dramatic long-distance and directed mass migratory events has overshadowed the more universal mode of population movement, involving much smaller stochastic displacement during the lifetime of the insects concerned. This may be limiting our understanding of insect population dynamics. In the following synthesis, we provide an overview of how herbivorous insect movement is governed by both abiotic and biotic factors, making these animals essentially ''slaves of their environment''. No displaced insect or insect population can leave a resource patch, migrate and flourish, leaving descendants, unless suitable habitat and/or resources are reached during movement. This must have constrained insects over geological time, bringing about species-specific adaptation in behaviour and movements in relation to their environment at a micro- and macrogeographical scale. With insects that undergo long-range spatial displacements, e.g. aphids and locusts, there is presumably a selection against movement unless overruled by factors, such as density-dependent triggering, which cause certain genotypes within the population to migrate. However, for most insect species, spatial changes of scale and range expansion are much slower and may occur over a much longer time-scale, and are not innate (nor directed). Ecologists may say that all animals and plants are figuratively speaking ''slaves of their environments'', in the sense that their distribution is defined by their ecology and genotype. But in the case of insects, a vast number must perish daily, either out at sea or over other hostile habitats, having failed to find suitable resources and/or a habitat on which to feed and reproduce. Since many are blown by the vagaries of the wind, their chances of success are serendipitous in the extreme, especially over large distances. Hence, the strategies adopted by mass migratory species (innate pre-programmed flight behaviour, large population sizes and/or fast reproduction), which improve the chances that some of these individuals will succeed. We also emphasize the dearth of knowledge in the various interactions of insect movement and their environment, and describe how molecular markers (protein and DNA) may be used to examine the details of spatial scale over which movement occurs in relation to insect ecology and genotype.     

景观生态学的核心:生态学系统的时空异质性

1　景观生态学与景观异质性景观生态学是研究在一个相当大的区域内 ,由许多不同生态系统所组成的整体 (即景观 )的空间结构、相互作用、协调功能以及动态变化的生态学新分支[1 ] 。它的出现促进了空间关系模型和理论、空间格局与动态的数据类型的获取以及经典生态学很少涉及的空间尺度检测等方面的发展[2 ] 。Ｒｉｓｓｅｒ等认为景观生态学研究就是异质性的研究[3] 。其实 ,“景观”本身就具有“变化的异质性整体”的含义[4] 。景观生态学集中关注于对生态系统空间关系的研究 ,它把景观视为空间上镶嵌出现和紧密联系的生态系统组合 ,景观可…     

矿区生态风险评价研究述评

作为世界上矿产资源最丰富的国家之一,我国的矿山开采活动在给经济发展注入强大拉动力的同时,也给矿区生态环境带来了巨大的生态风险。总结前人相关研究,在对比分析了矿区生态风险及其评价与区域生态风险评价异同的基础上,初步明晰矿区生态风险具有风险源的多样性、空间影响边界的模糊性、随空间距离的衰减性及时间累积的延续性等特性。目前矿区生态风险评价的矿区类型过多集中于金属矿区的重金属污染等单项风险,对综合生态风险评价的重视不充分,多基于景观格局、生态环境问题视角,结果多对斑块或生态系统风险评价进行拼接,欠缺基于空间异质性的整体综合;风险度量模型、指标体系法和空间分析法则是较为常用的矿区生态风险评价方法,但在模型模拟方面略显不足。基于现有研究进展,预期矿区独特性的体现、空间格局的关注、"3S"技术的综合应用、生态安全阈值的设定、不确定性表征、基于评价结果的风险规避等将有望成为未来研究的重点。