河漫滩湿地生态阈值——以二卡自然保护区为例

以典型河漫滩湿地 —— 二卡自然保护区为研究区域,进行生态阈值研究。根据湿地补给河流 —— 海拉尔河的月均流量频率分布特征,选取58.72 m³/s(P=74.6%)、119.26 m³/s(P=44.4%)、190.35 m³/s(P=23.8%)分别代表河流的低、中、高径流期,分析各径流期湿地分布特征。结果表明,低、中径流期内草本沼泽及盐化沼泽所占比例较高,而高径流期则以季节性河流湿地及湖泊湿地为主。低径流期内,作为湿地中心区的湖泊湿地景观破碎度出现一个较明显的跃变,由中径流期的0.57增加到1.37。此时的湿地状态可近似的作为区域的生态阈值,即维持湿地面积占全区域面积的43.03%。而中、高径流期湿地面积比例可近似作为保护区湿地面积的适宜值和理想值,分别为53.66%和69.53%。其研究结果为二卡自然保护区的管理及保护提供支持,并为河漫滩湿地研究提供思路。     

气候变化及生态恢复对喀斯特槽谷碳酸盐岩风化碳汇的影响评估

评估气候变化及生态恢复对碳酸盐岩风化碳汇（CS）的复合影响机制是当前喀斯特生态系统碳循环及气候变化研究领域的一个重要任务。基于碳酸盐岩热力学溶蚀模型估算了1992-2017年中国西南喀斯特槽谷碳酸盐岩风化碳汇通量（CSF）,利用Lindeman-Merenda-Gold模型定量评估了气候及生态恢复因子对槽谷CSF的相对贡献率。研究结果表明：（1）槽谷整体年均温及年降雨量均处于持续升高的趋势,增速分别为0.06℃/a及12 mm/a,进入21世纪之后,增速均有一定程度的放缓,年蒸散发在21世纪以前为增加的状态,2000年以后整体表现为减少的趋势;（2）槽谷植被覆盖度增加速率为0.004/a,其增加区域的面积占比达到了95.07%,槽谷生态系统恢复效果显著;（3）槽谷的年均CSF约为9.42 t C km^-2 a^-1,研究期间处于增加的状态,其年均增长速率约为0.2 t C km^-2 a^-1,CSF增加区域的面积占比约为89.28%;（4）槽谷CSF受到气候因素（降雨、蒸散发、温度）及生态恢复2方面的影响,其中降雨、温度及生态恢复反馈因子FVC与CSF呈正相关关系,ET与CSF呈负相关关系,降雨对于研究区CSF的贡献率最大,达到了70.36%;（5）本研究揭示了气候变化及生态恢复对岩石风化过程的复合影响机制。     

若尔盖高原沼泽湿地CO2排放时空变化特征

为了更好理解若尔盖高原不同微生境下沼泽湿地生态系统CO₂排放通量的变化特征,以若尔盖高原湿地自然保护区为研究对象,2013和2014年生长季期间,采用了静态箱和快速温室气体法原位观测了3种湿地5种微生境下沼泽湿地CO₂排放通量时空变化规律。结果表明：长期淹水微地貌草丘区湿地（PHK）和洼地区湿地（PHW） CO₂排放通量变化范围分别为38.99-1731.74 mg m^-2 h^-1和46.69-335.22 mg m^-2 h^-1,季节性淹水区微地貌草丘区湿地（SHK）和洼地区湿地（SHW） CO₂排放通量变化范围分别为193.90-2575.60 mg m^-2 h^-1和49.93-1467.45 mg m^-2 h^-1,而两者过渡区的无淹水区沼泽湿地（Lawn） CO₂排放通量变化范围194.20-898.75 mg m^-2 h^-1。相关性分析表明5种微地貌区沼泽湿地CO₂排放通量季节性变化与不同深度土壤温度均存在显著正相关,与水位存在显著负相关（PHW、SHW、SHK、Lawn）或不相关（PHK）,并且水位和温度（5 cm）共同解释了CO₂排放通量季节性变化的87%。3种湿地5种微生境下沼泽湿地CO₂排放通量存在空间变化规律,主要受水位影响,但植物也影响沼泽湿地CO₂排放通量空间变化规律,并且表明沼泽湿地CO₂排放通量与水位平均值存在显著负相关。     

近40a甘肃省气候生产潜力时空变化特征

根据甘肃省69个气象站1971-2007年温度和降水资料,采用Miami模型、Thornthwaite Memorial模型计算了全省温度生产潜力、降水生产潜力和气候生产潜力,分析了影响气候生产潜力的气候驱动力,用经验正交函数(EOF)分析其时空变化特征。结果表明:温度生产潜力显著增加,降水生产潜力略有减少,平均气候生产潜力为733.86 kg · hm^-2 · a^-1,呈逐渐减少趋势。区域差异性明显,呈东南-西北递减,陇南山区＞陇东高原＞陇中高原＞甘南草原＞河西走廊,气候生产潜力以1997年为转型年。增湿和增温均有利于气候生产潜力的增加,但增湿增益更为显著,另气候的暖干化趋势是研究区气候生产潜力减少的重要原因。     

潮汐作用对黄河三角洲盐沼湿地甲烷排放的影响

盐沼湿地作为陆海交互作用的过渡带是CH₄重要的自然来源。潮汐活动通过影响CH₄的产生、氧化和传输驱动了湿地CH₄间歇性、周期性的排放。利用涡度相关和微气象监测技术,对黄河三角洲一个盐地碱蓬生态系统CH₄通量、环境因子和水文要素（潮汐）进行了长期连续监测分析了该生态系统生长季CH₄排放的季节动态及潮汐作用对CH₄排放的影响。结果表明：生长季该生态系统是CH₄的排放源,排放日均值为0.063 mg m^-2 h^-1,（范围为-0.36-0.57 mg m^-2 h^-1）。潮汐淹水阶段和落潮后湿润阶段表现为CH₄的显著源。此外我们发现,短期潮汐活动引起土壤干湿状况的变化促进了CH₄脉冲式的排放,因此未来气候变化下温度升高和降雨季节分配引起的土壤干湿变化将会对该区域CH₄排放甚至碳循环产生积极影响。     

基于黄土高原关键带类型的土地利用与年径流产沙关系空间分异研究

区域植被恢复改变了土地利用类型,从而有效控制了水土流失,但土地利用与水土流失关系的空间分异尚未明晰。整合了黄土高原坡面径流小区试验观测研究文献59篇和1121条年径流产沙记录,以8大关键带类型作为空间分层依据,采用地理探测器分析了土地利用与年径流产沙关系的空间分异。结果显示：撂荒地的年均径流量和产沙量最高分别为35.99 mm和4208.82 g/m²,撂荒地、裸地和耕地的产流产沙能力显著高于人工草地、林地、自然草地和灌丛,灌丛和林地的年均产沙量显著低于人工和自然草地（P<0.05）;除了撂荒地的年均产沙量在山地森林关键带最高（16240.40 g/m²）外,在丘陵沟壑农林草交错关键带的撂荒地年均径流产沙显著高于丘陵农业-草地关键带,丘陵沟壑农林草交错关键带和丘陵农业-草地关键带裸地、耕地的产流产沙能力较高,人工草地和灌丛年均产沙量显著高于其他关键带类型（P<0.05）;在山地森林关键带的林地年均径流量、径流系数和产沙量最低,分别为1.56 mm、0.41%和307.36 g/m²,而自然草地在各关键带类型都有较高的年均产流量和较低的年均产沙量;坡面径流小区的局地特征（如土地利用、面积、坡度、坡长）是影响年径流产沙关键带分异的首要因素,且存在多因子互作、非线性增强的关系。这些结果表明植被恢复能有效地保持水土,但是区域植被恢复时需要选择合适的类型,黄土丘陵沟壑区应首选自然草地、灌丛和林地。研究可为黄土高原区域植被恢复的优化配置提供科学依据。     

黄土高原旱塬区土壤贮水量对冬小麦产量的影响

选择黄土高原旱塬区最具代表性的董志塬所在地西峰站冬小麦2 m土层20 a土壤贮水量与产量资料,从大气降水-土壤水-作物循环系统的理论观点出发,研究土壤贮水量对冬小麦产量的影响。结果表明:土壤贮水量减少是旱塬区现代气候暖干化的重要特征,冬小麦生长年度2 m土层土壤贮水量历年平均值为351 mm,总体变化呈下降趋势,每10 a约减少21.4 mm,生长关键阶段的拔节期和孕穗-开花期变化最大,每10 a约减少32.1 mm和54.2 mm;而秋季底墒和返青期变化较平缓,每10 a约减少12.2 mm和7.6 mm,愈往生殖生长阶段干旱出现频率愈大。土壤贮水量突变年与气候产量突变年均发生在1994-1995年。不孕小穗率和千粒重与产量的相关性非常密切,是影响产量的主要要素。不孕小穗率对土壤贮水量的反应尤为敏感,其次是千粒重,最小是穗粒数。不同生育期2 m土壤贮水量与千粒重均呈正相关,其中拔节期与千粒重呈极显著直线相关,每增加10 mm千粒重提高0.8 g,当土壤贮水量在320-500 mm时,千粒重≥30 g,出现频率为80%。土壤贮水量是影响产量最重要的因素,拔节期2 m土壤贮水量与气候产量关系最密切。苗期主要利用浅层土壤水,营养生长中后期至生殖生长阶段主要利用中层和深层土壤水,而且愈往生长后期所利用的土层愈有加深的趋势。在产量形成过程中,不同深度土壤贮水量均起到重要作用,但浅中层(50 cm至1 m)具有突出作用;生殖生长阶段深层(2 m)土壤水向浅中层输送,对产量形成起重要的"补偿作用"。秋季底墒和返青至拔节期土壤贮水量是冬小麦需水和供水矛盾最突出的时期,对产量影响最显著。土壤贮水量对冬小麦产量贡献非常显著,产量年际波动主要受土壤贮水量的影响,气候变干前后的土壤贮水对产量的贡献不同,变干前平均气候产量为 604.4 kg/ hm²,变干后平均气候产量为 -154.2 kg/hm²,下降了758.6 kg/hm²,125.5%。气候变干后,干旱年份出现的频率增大,丰产年型减少20%,而歉收年型增加12%。建立冬小麦前期气候产量预测模式, 应选用浅中层底墒作预测因子; 中期模式应选用浅中层拔节期土壤贮水量作预测因子;綜合最佳模式应选用浅中层底墒和拔节期深层土壤贮水量的复合预测因子。因此,创建旱塬区现代农业发展模式,建立一整套旱作农业生产机制来应对气候暖干化,确保冬小麦安全生产。     

中国陆地生态系统分类识别及其近20年的时空变化

生态系统分类制图是理解生态系统时空格局和支撑生态系统分类管理的基础。研究以反映生态系统主导服务功能和人类干预强度为主线，构建了包括9个一级和25个二级类的生态系统分类体系，集成土地利用、气候、地形、植被、土壤、居民点分布等多源数据，开展了2000和2020年中国陆地生态系统的分类制图，并对其类型、结构、格局及时空变化特征进行了分析。结果表明：近20年，我国城镇生态系统扩张1.1倍，64.51%来自耕种生态系统。耕种生态系统缩减0.88万km²，其中水田和旱田分别减少0.60万km²和2.09万km²，但绿洲扩张1.81万km²。受退耕还林还草影响，农牧和农林混合生态系统分别减少2.88万km²和0.92万km²，林地生态系统增加1.61万km²。水域湿地生态系统增加0.31万km²，70%源自沼泽生态系统的扩张，尤其是青藏高原水域湿地，受气候变暖影响扩张明显。气候暖湿化促使部分干旱荒漠和冰冻寒漠生态系统的盖度增加，使牧草地生态系统增加9.97万km²，而干旱荒漠和冰冻寒漠生态系统分别减少14.98万km²和0.92万km²。我国生态系统变化导致整体景观的连接性下降、破碎度增加、类型多样性增加，斑块间生态过程的阻碍增强。我国生态状况明显改善，92.06%的区域NDVI增加，平均NDVI增幅为0.74%/a，其中农牧和农林混合生态系统NDVI增幅最显著，分别为1.26%/a和0.85%/a。该分类方案与制图结果突出了生态系统结构、生态环境风险和生产力的差异，可为宏观尺度的生态系统管理提供科学支撑。     

中国北方农牧交错带C3草本植物δ13C与温度的关系及其对水分利用效率的指示

由于植物稳定碳同位素组成(δ¹³C)综合反映了植物光合过程中C、H₂O交换的信息,因而从理论上讲它可以作为植物长期水分利用效率的潜在指标,并揭示与植物生理生态过程相联系的一系列气候环境信息。通过对中国北方农牧交错带400 mm等降水样带上28个科的118种C3草本植物叶片δ¹³C值的测定,探讨了C3草本植物δ¹³C和水分利用效率(WUE)对环境温度梯度变化的响应以及气候环境因素对其产生的影响,揭示了样带控制植物δ¹³C变化的主要环境因子。结果显示: 在400 mm降水带上C3植物δ¹³C分布区间为-31.5‰ -23.0‰,平均值为-27.6‰,分布范围与黄土区干旱-半干旱区C3草本植物一致。整体C3植物δ¹³C随年均温度和夏季均温升高分别变重0.14‰/℃和0.27‰/℃,指示植物WUE随大气温度升高而增加。但这仅是一种表象,温度与植物碳同位素的这种关系实质上是温度升高导致的土壤相对湿度(或湿润指数)降低造成水分胁迫进而影响植物碳同位素分馏的结果,植物可利用的有效水分是本样带植物碳同位素分馏的控制因子。5种C3广适性植物δ¹³C均随温度升高而变重,但变化幅度不同,而且它们之间平均δ¹³C值有显著差异,表明不同物种的水分利用状况对温度的响应不同,说明不同物种有不同适应环境变化的策略。此外,本结果还显示不同寿命的草本植物δ¹³C值以及用碳同位素表征的WUE表现出多年生草本>2年生草本>1年生草本(可能与不同寿命草本植物的根系分布和吸水能力有关),这与Ehleringer等在沙漠地区研究的结果一致,而与湿润气候区的结果相反,表明不同寿命的草本植物δ¹³C值和WUE的变化可能与当地水分条件有关。     

黄河口碱蓬湿地土壤氮矿化特征对温度及氮输入的响应

氮矿化是湿地生态系统养分循环的重要组成部分,氮输入及温度变化对土壤氮矿化的影响具有复杂性。为了探究湿地土壤氮矿化特征对温度及氮输入的响应,选择黄河入海口北部滨岸高潮滩的碱蓬湿地为研究对象,基于野外原位氮负荷增强模拟试验（N0：0 g N m^-2 a^-1;N1：9.0 g N m^-2 a^-1;N2：12.0 g N m^-2 a^-1;N3：18.0 g N m^-2 a^-1）,于生长季末获取不同氮处理下的土壤（S-N0、S-N1、S-N2和S-N3）开展室内培养实验。结果表明,不同氮处理土壤的氮累积矿化量均呈现出培养初期（0-14 d）增加迅速,培养中期（14-42 d）骤然降低,而培养后期（42-84 d）趋于稳定的变化特征,其值整体表现为S-N3 > S-N0 > S-N2 > S-N1（P > 0.05）。培养后期,不同氮处理土壤的累积矿化量在20℃和25℃下的差异均达到极显著或显著水平（P < 0.01或P < 0.05）,且S-N2在此间的矿化能力最强。氮输入整体降低了土壤氮矿化对温度的敏感性（Q₁₀）,其中S-N2土壤的温度敏感性最低,更利于持续供氮。不同氮处理土壤的氮矿化速率和累积矿化量与培养温度、土壤基质质量密切相关,且在一定范围内较高的温度和较低的C/N有利于氮矿化的进行。研究发现,未来黄河口氮负荷增强以及温度持续上升背景下,碱蓬湿地土壤氮养分及温度条件改变将会影响其供氮能力,适量氮输入（N2）将有利于土壤保持持续稳定的供氮能力。     

Characteristics of the membranes of the pellicle of the ciliatePseudomicrothorax dubius

Summary The membranes of the pellicle of the ciliatePseudomicrothorax dubius are investigated using thin section electron microscopy and freeze-fracture replicas. The plasma membrane is covered by a surface coat and is connected to the outer alveolar membrane by short, sometimes branched, bridges. The inner alveolar membrane is coated on both sides. The epiplasm lies in intimate contact with the cytoplasmic surface of this membrane, and there is a corresponding deposit on the other surface. This deposit is regularly striated.The epiplasmic layer and the alveoli are interrupted at sites of cytotic activity,e.g., the attachment sites of trichocysts, the cytoproct, and the parasomal sacs. The striated deposit ends where the epiplasm ends, indicating a direct relationship between these two epimembranous layers.There is a deposit along the sides of the first part of the tip of the trichocysts, and in this region the trichocyst membrane is free of intramembranous particles.The membrane of the parasomal sacs has a coat on both surfaces. That on the extraplasmic surface is similar to the surface coat of the plasma membrane. The origin of the cytoplasmic coat is unknown. The cytotic activity of these sacs is indicated by their highly irregular profiles.     

The early development of the tail and the transformation of the shape of the nucleus of the spermatid of the domestic fowl,Gallus gallus

Summary The differentiation of the spermatid, especially in reference to the formation of the flagellum, and transformation of the shape of the nucleus was investigated in the domestic fowl.In the early stage of the spermatid, a prominent Golgi apparatus appears around the centrioles. The Golgi vesicles then surround the axial-filament complex which develops from the distal centriole. These vesicles fuse to form continuous membrane at the earliest stage of flagellar formation, and in the succeeding stage Golgi lamellae are attached to the plasma membrane of the developing flagellum. From these observations, it is assumed that Golgi apparatus may be a source of the membrane system of the flagellum.The microtubules distributed around the nucleus form the circular manchette. The anterior region of the nucleus with the manchette is cylindrical in shape and the posterior region without it remains irregular in shape. When the circular manchette has been completed, the whole nucleus acquires a slender cylindrical shape. The circular manchette then changes into the longitudinal manchette. The nuclei of spermatids without a longitudinal manchette are abnormal in shape. In view of these observations it is assumed that the nuclear shaping of the spermatid may be accomplished by circular manchette and the maintenance of shape of the elongated nucleus by longitudinal manchette.The authors wish to thank Mr. Takayuki Mori for his helpful suggestions and technical advices     

Characterization of the composition of the aqueous humor and the vitreous body of the eye of the frog Rana temporaria L

This study aimed to analyze the aqueous humor (AH) and the vitreous body (VB) of the eye of the adult frog Rana temporaria L. as a representative species of amphibians, which lead a semi-terrestrial life. The presence of collagen, albumin, uric acid and electron donors was shown in both media; however, there are slight differences in their concentrations. To determine collagen, a spectral-fluorescent probe, cyanine dye, was used. The presence of collagen in AH of the frog was found at the first time. The total content of electron donors (ascorbic and uric acids, tryptophan, and tyrosine) in VB and HA was roughly estimated at ~ 1.5 × 10^− 4 mol/L. Both VB and AH absorb light in similar UV regions. The total protein and albumin contents in AH were found to be somewhat higher than those in VB. The uric acid content was at an equally low level in both intraocular media. It is supposed that the similarity of VB and AH compositions shown in this work is due to some exchange between VB and AH contents in the course of accommodation. The role of intraocular fluids in physiological functions of the eye and in protecting the retina against UV light is discussed.     

Observations on the permeability of the choriocapillaris of the eye

Summary The choriocapillaris is a fenestrated capillary bed located posterior to the retinal pigment epithelium. It serves as the main source of supply to the photoreceptors, retinal pigment epithelium, and other cells of the outer retina. The permeability of these capillaries to intravenously injected ferritin (MW — approx. 480,000; mol. diam. 11 nm) was examined in the mouse, rabbit, and guinea pig, each of which is characterized by a different type of retinal vascularization. In all three species, the bulk of the ferritin remained in the capillary lumina, where it appeared to be blocked at the level of the diaphragmed fenestrae. Some ferritin was present in endothelial cell vacuoles. The results confirm previous work on the rat choriocapillaris and indicate that the barrier function of the choriocapillary endothelium is present even among species in which the retinal circulation differs significantly.Supported by NIH grant EY03418