国家级自然保护区生态系统格局十年变化(2000-2010年)评估

为揭示国家级自然保护区生态系统格局构成及变化状况,基于2000年和2010年319个国家级自然保护区生态系统类型与分布数据,根据生态系统类型转化及其转化幅度,考虑自然保护区各功能区的重要性,构建生态系统格局变化指数,分析国家级自然保护区生态系统格局动态变化。结果表明,国家级自然保护区草地生态系统面积最大,2000年和2010年分别占全国国家级自然保护区总面积的57.88%和57.74%,其次为荒漠生态系统,两期占比约17%,其他依次是湿地、森林、灌丛、农田、冰川/永久积雪、海洋、城镇等生态系统类型。2000-2010年,国家级自然保护区内森林、湿地面积明显增加,城镇有一定程度扩张,冰川/永久积雪略微减少。总体上,国家级自然保护区生态系统格局基本保持稳定,基本维持的保护区数量219个,占国家级自然保护区总数的68.65%,生态系统格局改善的保护区数量略多于退化的数量,10年来国家级自然保护区生态系统格局保护取得一定效果。国家级自然保护区生态系统格局在基本维持的基础上,表现出一定的地域不平衡性。生态系统改善的保护区多分布在秦岭、大巴山、大娄山、南岭一带,而东部省份、内蒙古高原、东北平原一带生态系统退化的保护区数量较多,主要是荒漠、内陆湿地和水域、野生动物、自然遗迹等类型自然保护区。最后,提出3点建议为提高国家级自然保护区管理水平提供参考。     

国家级自然保护区保护成效评估指标体系构建——以陆生脊椎动物(除候鸟外)类型为例

充分发挥自然保护区的保护成效是实现生物多样性保护目标的关键,开展保护成效评估对促进国家级自然保护区的有效管理和宏观决策具有重要意义.本研究以10年为评估时间尺度,以保护目标物种为评估重点,采用频度统计法、专家咨询法、层次分析法(AHP)及案例调研法,率先构建了我国陆生脊椎动物(除候鸟外)类型国家级自然保护区保护成效评估指标体系.该评估框架包括1个目标层、2个系统层、9个因素层和40个指标层,其中系统层包括生态有效性评估(分值占60％)和管理有效性评估(分值占40％).生态有效性评估以目标物种种群及其生境动态变化为主;管理有效性评估注重资源监测、日常巡护等管理行动评估;赋分区主要针对人类活动对保护区目标物种种群及自然资源影响的评估.本研究首次将生态有效性和管理有效性有机结合,注重时空动态变化,区分人为因素的影响与自然变化的结果,将评估指标量化,可促进我国野生动物资源的科学保护、自然保护区的有效管理与宏观规划决策.     

基于三角模糊数的自然保护区生态旅游评价

从生态环境特征、资源影响力、社会经济影响3个方面,选择地形、气候、生态脆弱性、典型性、环境影响、经济效益等16个指标,构建评价模型,运用三角模糊数方法,进行沙坡头国家级自然保护区的生态旅游评价。结果显示:沙坡头国家级自然保护区的生态旅游资源丰富,整体发展良好,发展生态旅游将会对保护区的文化、经济、配套基础设施等方面产生积极影响。将三角模糊数应用于自然保护区生态旅游评价模型,克服了定性指标难以量化、可比较性差的缺点,可以为生态旅游评价提供新思路、新方法,具有一定的应用前景,对生态旅游评价具有新的借鉴意义。     

我国国家级自然保护区数量特征研究

研究我国国家级自然保护区数量特征对加强保护区建设和管理具有重要意义。本文通过资料收集,采用方差分析、多元比较、相关分析等数理统计方法,分析了我国国家级自然保护区数量和面积的分布格局、各类型保护区各功能区划面积比例及功能区面积与物种的关系等数量特征。结果表明,我国国家级自然保护区数量上以森林生态系统类型最多;面积上为荒漠生态系统类型最大;面积分布格局呈现从西向东及从北向南逐渐减少的趋势。方差分析表明不同类型国家级自然保护区3个功能区面积所占其总面积的比例之间差异不显著;相关分析表明在以物种为保护对象的保护区中,其总面积、各功能区面积与物种数量、动植物种类的相关性显著。该研究相关结果为我国自然保护区的建设与管理提供一定的参考依据。     

宁夏贺兰山国家级自然保护区建立前后区域生态脆弱性时空格局变化研究

以宁夏贺兰山为研究对象, 基于VSD模型从暴露、敏感、适应三方面构建指标体系, 通过SERV模型进行生态脆弱性评估, 定量测度了1988和2013年国家级自然保护区建立前后宁夏贺兰山生态脆弱性的时空格局。结果表明: 保护区建立25年后, 宁夏贺兰山生态脆弱性明显降低, 生态脆弱性分级指数从7.4下降至5.3, 区域生态环境由原先的强度脆弱为主降低为中度脆弱。空间上来看, 生态脆弱性整体呈现中部高四周低的分布格局。其中极度和重度脆弱区大范围减少, 主要转化为中度和轻度脆弱区, 但仍有部分中度和轻度脆弱区转化为极度和重度脆弱区。本研究有助于全面掌握宁夏贺兰山的生态脆弱程度及时空分异特性, 对识别关键脆弱环境因子、提高生态环境治理具有重要意义。     

2001-2018年中国-老挝交通走廊核心区植被稳定性对极端干旱的响应

中国-老挝交通走廊核心区干旱事件的频繁发生威胁着该区域生态系统的稳定性。基于Palmer干旱指数（PDSI）和增强型植被指数（EVI）数据量化了中老交通走廊核心区不同植被类型的稳定性（年均EVI与其标准差之比）及其对干旱的抵抗力（干旱期间植被结构和功能保持其原始水平的能力）和恢复力（植被恢复到干旱前水平的速度）。结果表明：（1）2001-2018年间,中老交通走廊核心区共发生5次极端干旱事件,出现极端干旱的年份有2005年、2010年、2015年、2016年和2017年,以上年份极端干旱面积占总面积的比例分别为13.37%、47.46%、10.41%、12.00%和3.05%;（2）不同植被类型对极端干旱的响应不同,中老交通走廊核心区内常绿阔叶林的稳定性显著高于其他植被类型,和其他植被类型相比,常绿阔叶林虽然暴露在干旱环境中的时间更长,但其具有更高的稳定性,在维持中老交通走廊核心区的生态系统稳定性上发挥着重要作用;（3）常绿阔叶林和木本稀树草原对极端干旱的抵抗力和恢复力显著高于混交林、草地和农田,研究区内各植被类型对极端干旱的抵抗力与温度和降水呈显著正相关关系。     

再论生物多样性与生态系统的稳定性

本文在简述生物多样性与生态系统稳定性研究动态的基础上,从生物多样性和稳定性的概念出发,指出忽视多样性和稳定性的生物组织层次可能是造成观点纷争的根源之一。特定生物组织层次的稳定性可能更多地与该层次的多样性特征相关,探讨多样性和稳定性的关系应从不同的生物组织层次上进行,抗动是生态系统多样性与稳定性关系悖论中的重要因子,如果根据扰动的性质,把生态系统（或其他组织层次）区分为受非正常外力干扰和受环境因子时间异质性波动干扰2类系统,稳定性的4个内涵可以理解为：对于受非正常外力干扰的系统而言,抵抗力和恢复力是稳定性适宜的测度指标;对于受环境因子时间异质性波动干扰和系统而言。利用持久性和变异性衡量系统的稳定性则更具实际意义。结合对群落和种群层次多样性与稳定性相关机制的初步讨论,本文认为;在特定的前提下,多样性可以导致稳定性。     

短期极端干旱事件干扰后退化沙质草地群落恢复力稳定性的测度与比较

利用对不同沙漠化程度的6个沙质草地群落样地的调查资料,并通过构建恢复力指数,尝试性地对沙漠化过程草地群落在经历约为0.5个生长季的短时间尺度极端干旱事件干扰后、在当年后0.5个生长季表现出的恢复力稳定性进行了定量测定与比较。结果表明:6个不同退化程度沙质草地群落在降水条件恢复后具有反应快速和补偿生长的能力,从而表现出良好的恢复力,即使最严重沙漠化程度的群落也恢复到甚至超过了其在干旱前的状况。各群落恢复力综合指数在2.21-1.16之间,分别以多度、高度、盖度和生物量指标计算的恢复力分指数在4.69-1.23,1.21-0.98,1.59-1.15和1.28-1.00之间,基本呈随沙漠化程度提高而减小的趋势。恢复力指数的计算结果表明,在经历短时间尺度干旱事件干扰后,所研究的退化沙质草地群落具有以较强的恢复力维持植被稳定的倾向和能力。群落之间的比较显示,恢复力随沙漠化程度的发展而降低。对群落恢复力来源与构成进行的分析表明,以多度指标计算的恢复力分指数最大,显示各群落都有充足的种源条件和土壤种子库为群落恢复力提供基本保障条件;群落恢复力不仅来源于1年生植物,也来源于多年生植物;一些群落的优势物种在恢复过程中发生了快速转换。通过综合分析本研究以群落内部生态过程为基础对群落恢复力进行的数量测定结果以及对该群落在同一干旱事件干扰下的抵抗力进行的已有研究结果,认为退化沙质草地群落较低的抵抗力和较高的恢复力都说明了植被稳定性对降水条件的依赖不可替代和无法超越。因而,群落在短时间尺度上具有随降水波动的必然性和不稳定性,而在较长时间尺度上又具有主要由群落恢复力所维持的稳定性;恢复过程中发生的群落优势物种快速转换现象是生物多样性的表现形式之一,进一步证明生物多样性对维持生态系统功能和促进植被稳定性具有重要作用,是植被生态系统的一个基本特征。     

土壤生态系统稳定性研究进展

土壤生态系统稳定性是指土壤生态系统对抗人为干扰和自然剧烈变化的能力,可以由抵抗力和恢复力两个方面来表征.土壤生态系统稳定性是土壤健康指标的核心之一,进行稳定性评价对于土壤健康评价尤其是人为污染和物理干扰后土壤的健康评价具有重要参考价值.与地上生态系统研究结论相似,土壤生态系统稳定性的评价,与所选择的干扰性质和土壤过程密切相关.国内外近年来土壤生态系统稳定性方面的研究进展,主要包括:土壤生态系统稳定性的概念,土壤生态系统稳定性的研究方法,土壤生态系统稳定性的影响因素,保持土壤生态系统稳定性的对策,并提出了问题与展望.     

生态系统稳定性定义剖析

生态系统稳定性是理论生态学的焦点问题之一 ,综述和剖析生态系统稳定性的定义 ,对已有的定义进行了改进。生态系统稳定性是不超过生态阈值的生态系统的敏感性和恢复力。在这个概念中涉及到 3个概念 :生态阈值、敏感性和恢复力 ,阈值是生态系统在改变为另一个退化 (或进化 )系统前所能承受的干扰限度 ;敏感性是生态系统受到干扰后变化的大小和与其维持原有状态的时间 ;退化生态系统的恢复力就是消除干扰后生态系统能回到原有状态的能力 ,包括恢复速度和与原有状态的相似程度。在保护生态学中 ,阈值与恢复力的定义具有广泛的应用 ,特别是生态系统受到负面的干扰后而退化 ,退化的生态系统逐步恢复的过程可以利用恢复力来测定 ;而保护的成果就是力图避免干扰超过系统的阈值而达到一个实际的演替     

宁夏沙坡头国家自然保护区鸟类景观生态安全格局构建

随着宁夏沙坡头国家自然保护区的旅游发展与荒漠化进程,保护区内不同类型的鸟类均面临着日益增加的自然及人为干扰胁迫,鸟类群落的丰富度下降趋势显著。为了改善保护区内鸟类生物多样性现状,优化鸟类栖息地空间结构,基于现有鸟类调查与研究资料,筛选影响鸟类活动的各类阻力指数,建立鸟类活动最小累积阻力面,运用最小阻力模型构建景观生态安全格局。研究结果表明:源地面积为1690.67 hm~2,占保护区总体面积的12.09%;廊道共13条;辐射道共85条;战略点共8个;保护关键区面积为2634.48 hm~2,占保护区总体面积的18.76%。在此基础上,针对不同类型的重点保护地块、保护热点及栖息地之间的联系廊道提出鸟类保护的空间格局优化建议。详细梳理了阻力面模型的构建方法,改进了相关技术环节,为我国自然保护区生物多样性景观安全格局优化提供了科学的方法与实践指导。     

基于有害干扰的森林生态系统健康评价指标体系的构建

在分析国内外提出的众多森林生态系统健康评价指标的不足后,对评价指标进行研究和筛选。最终在森林生态系统健康评价指标体系的构建上提出了一个新的思路,即从森林火灾、林业有害生物、大气污染、人为有害干扰以及森林生态系统内部的增益干扰5个方面选取20个指标构建森林生态系统健康评价指标体系。其中森林火灾干扰包括平均降水量、平均气温、郁闭度、海拔、坡度、坡向、易燃树种的比例和林道距离8个指标,林业有害生物包括有害生物等级、危害程度和寄主树的比例3个指标,大气污染干扰通过叶片、土壤和污染物的分析测定,人为有害干扰包括森林经营措施、采伐措施和林下植被管理3个方面,而森林生态系统内部的增益干扰由物种多样性、群落结构和近自然度3个指标构成。同时对关键评价指标的意义进行了具体分析。此指标体系摒弃传统的评价观念,结合了近年来影响全国森林健康的几个重要原因,更能准确的反应目前森林生态系统的健康状况。研究思路和方法的提出在一定程度上可以丰富森林生态系统健康评价研究理论与方法体系。     

Resilience to Stress and Disturbance,and Resistance to Bromus tectorum L. Invasion in Cold Desert Shrublands of Western North America

Alien grass invasions in arid and semi-arid ecosystems are resulting in grass–fire cycles and ecosystem-level transformations that severely diminish ecosystem services. Our capacity to address the rapid and complex changes occurring in these ecosystems can be enhanced by developing an understanding of the environmental factors and ecosystem attributes that determine resilience of native ecosystems to stress and disturbance, and resistance to invasion. Cold desert shrublands occur over strong environmental gradients and exhibit significant differences in resilience and resistance. They provide an excellent opportunity to increase our understanding of these concepts. Herein, we examine a series of linked questions about (a) ecosystem attributes that determine resilience and resistance along environmental gradients, (b) effects of disturbances like livestock grazing and altered fire regimes and of stressors like rapid climate change, rising CO₂, and N deposition on resilience and resistance, and (c) interacting effects of resilience and resistance on ecosystems with different environmental conditions. We conclude by providing strategies for the use of resilience and resistance concepts in a management context. At ecological site scales, state and transition models are used to illustrate how differences in resilience and resistance influence potential alternative vegetation states, transitions among states, and thresholds. At landscape scales management strategies based on resilience and resistance—protection, prevention, restoration, and monitoring and adaptive management—are used to determine priority management areas and appropriate actions.     

Species richness facilitates ecosystem resilience in aquatic food webs

1. Many studies indicate that biodiversity in ecosystems affects stability, either by promoting temporal stability of ecosystem attributes or by enhancing ecosystem resistance and resilience to perturbation. The effects on temporal stability are reasonably well understood and documented but effects on resistance and resilience are not. 2. Here, we report results from an aquatic mesocosm experiment in which we manipulated the species richness and composition of aquatic food webs (macrophytes, macro‐herbivores and invertebrate predators), imposed a pulse disturbance (acidification), and monitored the resistance (initial response) and resilience (recovery) of ecosystem productivity and respiration. 3. We found that species‐rich macroinvertebrate communities had higher resilience of whole‐ecosystem respiration, but were not more resistant to perturbations. We also found that resilience and resistance were unaffected by species composition, despite the strong role composition is known to play in determining mean levels of function in these communities. 4. Biodiversity’s effects on resilience were probably mediated through complex pathways affecting phytoplankton and microbial communities (e.g. via changes in nutrient regeneration, grazing or compositional changes) rather than through simpler effects (e.g. insurance effects, enhanced facilitation) although these simpler mechanisms probably played minor roles in enhancing respiration resilience. 5. Current mechanisms for understanding biodiversity’s effects on ecosystem stability have been developed primarily in the context of single‐trophic level communities. These mechanisms may be overly simplistic for understanding the consequences of species richness on ecosystem stability in complex, multi‐trophic food webs where additional factors such as indirect effects and highly variable life‐history traits of species may also be important.     

青海湖自然保护区人类数字足迹及草地生物量的人类活动暴露度的时空模式分析

开展保护区人类活动压力定量评估对保护区内生态系统安全、降低人类活动影响具有重要意义。许多学者从人类活动对生物多样性、生物的生境或生态系统服务及其价值的影响等角度已开展了大量研究, 但由于反映人类活动的统计数据在时空尺度上较粗, 难以精细刻画保护区内短期动态的人类活动干扰。本研究尝试通过记录人的位置到访信息的高时空分辨率数字足迹数据, 以青海湖国家级自然保护区为研究区域, 利用0.01°逐日的定位请求数据和草地生物量数据, 从人类数字足迹覆盖率、数字足迹强度和草地生物量的人类活动暴露度3个指标上对青海湖自然保护区内人类数字足迹入侵强度及其对生态环境的影响开展了研究。研究结果显示, 青海湖保护区人类数字足迹具有“多尖峰、南高北低、景区节律”的时空模式; 每日人类数字足迹覆盖率和足迹强度呈现按月聚集模式, 最大值分别为7.42%和5.24; 草地生物量的人类活动暴露度显示人类数字足迹对青海湖二郎剑-黑马河沿线的草地生物量影响最大, 此时草地生物量的人类活动暴露度水平在热门旅游景点较高, 最高达到2.24。通过位置大数据挖掘青海湖保护区内人类数字足迹的时空变化及其对于生态环境的影响, 不仅证明了数字足迹用于人类活动对于生态环境影响研究的有效性, 也为保护区生态环境精细化的管理提供支撑。     

Stability of complex food webs: resilience, resistance and the average interaction strength

In the face of stochastic climatic perturbations, the overall stability of an ecosystem will be determined by the balance between its resilience and its resistance, but their relative importance is still unknown. Using aquatic food web models we study ecosystem stability as a function of food web complexity. We measured three dynamical stability properties: resilience, resistance, and variability. Specifically, we evaluate how a decrease in the strength of predator-prey interactions with food web complexity, reflecting a decrease in predation efficiency with the number of prey per predator, affects the overall stability of the ecosystem. We find that in mass conservative ecosystems, a lower interaction strength slows down the mass cycling rate in the system and this increases its resistance to perturbations of the growth rate of primary producers. Furthermore, we show that the overall stability of the food webs is mostly given by their resistance, and not by their resilience. Resilience and resistance display opposite trends, although they are shown not to be simply opposite concepts but rather independent properties. The ecological implication is that weaker predator-prey interactions in closed ecosystems can stabilize food web dynamics by increasing its resistance to climatic perturbations.     

不同林分类型对昆虫群落多样性的影响

为研究近自然森林经营下的华北落叶松人工林不同林分类型对昆虫群落多样性的影响,以塞罕坝自然保护区内的华北落叶松纯林和混交林作为研究对象,对6种不同林分类型中的昆虫群落结构进行了研究。共获得昆虫标本9542头,隶属于7目,68科,187种,以双翅目、半翅目和鞘翅目为优势类群。研究结果表明:6种林分类型中的昆虫在物种和个体数上存在差异,相似性分析显示群落结构均不相似;群落多样性指数分析表明华北落叶松纯林和其它类型的混交林均具有较高的丰富度指数和多样性指数;主成分分析表明各林分类型中捕食性类群和寄生性类群是影响昆虫群落结构的主要因素,且捕食性类群和寄生性类群对植食性类群的控制作用较强;稳定性分析显示6种林分类型昆虫群落结构均具有较高的稳定性。     

Marine reserves help coastal ecosystems cope with extreme weather

Natural ecosystems have experienced widespread degradation due to human activities. Consequently, enhancing resilience has become a primary objective for conservation. Nature reserves are a favored management tool, but we need clearer empirical tests of whether they can impart resilience. Catastrophic flooding in early 2011 impacted coastal ecosystems across eastern Australia. We demonstrate that marine reserves enhanced the capacity of coral reefs to withstand flood impacts. Reserve reefs resisted the impact of perturbation, whilst fished reefs did not. Changes on fished reefs were correlated with the magnitude of flood impact, whereas variation on reserve reefs was related to ecological variables. Herbivory and coral recruitment are critical ecological processes that underpin reef resilience, and were greater in reserves and further enhanced on reserve reefs near mangroves. The capacity of reserves to mitigate external disturbances and promote ecological resilience will be critical to resisting an increased frequency of climate‐related disturbance.     

多尺度生态系统健康综合评价——以宁波市为例

以宁波市为例,从市域、所辖县(市/区)、生态系统3个尺度,划分出城市、森林、河流、农田、湖库及海岸带六类生态系统,选定56个指标因子建立了宁波市生态系统健康评价体系,并采用生态系统健康指数法进行了多尺度综合评价。结果显示:(1)宁波市生态系统处于亚健康状态,(2)县(市/区)生态系统中慈溪、象山和镇海为亚健康偏向预警水平,主城区(海曙区、江东区和江北区)、北仑、余姚、鄞州、奉化和宁海为一般健康水平;(3)对宁波市生态系统健康影响的生态系统类型主要是海岸带、河流和农田,县(市/区)主要是慈溪、镇海和象山,影响因子主要是海岸带初级生产力、海水综合污染指数、河流水环境质量和农田系统生产力。根据评价结果,提出重点在农田、河流和海岸带相关方面制定管理措施和开发政策。同时本研究表明,多尺度综合评价方法有助于生态环境管理部门全面直观认识不同尺度上生态系统健康状态,并具体分析主要的影响因子,进行区域生态环境管理的科学决策。