中印度洋与南海西部表层海水细菌多样性

细菌在海洋生物地球化学循环中发挥着重要作用。为更好地了解海洋细菌的特征及其在海洋环境中的潜在作用, 本文利用纯培养与16S rRNA基因高通量测序技术对中印度洋与南海西部海域表层海水细菌多样性进行研究。纯培养结果表明, 自中印度洋与南海西部表层海水中共分离275株可培养海洋细菌, 隶属于4门49属75种。变形菌门是绝对优势类群(占总株数的68.7%), 其次是放线菌门(21.5%)、拟杆菌门(9.1%)和厚壁菌门(0.7%)。在属水平, 微杆菌属(Microbacterium)与弧菌属(Vibrio)是主要的优势属, 共占总株数的30.0%。在3种分离培养基中, 自1/10 × 2216E培养基中分离细菌的数目与种类最多(89株, 30属); 分离菌株中的细菌菌株有7、9与3个属分别仅在2216E、1/10 × 2216E及葡萄糖甘露糖(glucose-mannose, GM)培养基中生长。此外, 共分离培养出50株细菌(26种)可能代表潜在新分类单元。高通量测序结果显示, 中印度洋和南海西部表层海水中共有23个门531个属。优势门类为变形菌门(72.2%)和拟杆菌门(15.3%), 优势属为嗜冷杆菌属(Psychrobacter, 24.4%)、盐单胞菌属(Halomonas, 16.3%)和亚硫酸杆菌属(Sulfitobacter, 13.9%)。此外, 中印度洋表层海水细菌Shannon-Wiener指数与Pielou均匀度指数显著高于南海西部(P < 0.05), 且细菌群落结构显著不同(P < 0.05)。综合纯培养与原位细菌数据得出, 中印度洋与南海西部海洋细菌具有丰富的多样性, 具有进一步开发研究的价值。     

贵州省典型汞铊矿区周边农田土壤跳虫群落特征

大量的采矿活动导致矿区周边土壤重金属污染, 严重危害土壤生物安全。汞、铊等重金属元素毒性强, 相关污染的土壤生态风险鲜有研究。跳虫作为土壤环境变化指示生物, 能很好地反映土壤质量的健康状况。本研究以贵州省某汞铊矿区周边的农田土壤为研究对象, 按离矿区距离和作物类型设置4个采样区, 每个采样区种植2种作物, 每种作物农田设置3个样方。研究土壤跳虫群落结构和多样性及其影响因子。结果表明, 调查区内跳虫平均密度为12,000 ind./m²; 采样区距离矿区越近, 土壤重金属污染程度越大, 综合污染指数越高, 跳虫种数、密度、多样性和丰富度指数均呈先增加再降低的趋势; 环境因子分析表明重金属显著影响跳虫群落结构: Folsomides americanus、Isotomiella minor和Protaphorura encarpatus数量与汞、铊和砷含量呈负相关。高有机质含量能缓解重金属对土壤跳虫的影响, 但作物类型(玉米与薏仁)对土壤跳虫群落结构的影响无显著差异。本研究结果表明土壤有机质或能反向调节重金属污染对土壤跳虫群落的影响。     

土壤原生生物多样性及其生态功能研究进展

原生生物广泛分布在土壤和不同生境中, 其数量庞大、种类繁多, 在生态系统物质循环和能量流动以及维持土壤和植物健康中起着举足轻重的作用。与土壤其他生物类群相比, 原生生物分类体系和生态类型复杂, 分类鉴定困难且分子检测技术不够成熟, 目前对原生生物的认识相对不足。本文对当前原生生物的相关研究进展进行了总结和梳理, 系统阐述了原生生物的分类系统和营养功能群特征、土壤原生生物的多样性分布特征及影响因子, 重点介绍了原生生物群落在参与土壤养分循环、维持土壤和植物健康等中的功能作用, 并对未来的研究方向与应用前景进行了展望。对土壤原生生物的研究有助于我们深入认识土壤生物多样性资源, 并进行保护性地开发和利用, 维护土壤和生态系统健康。     

昆虫多样性三十年研究进展

当前, 全球昆虫数量和多样性均处于下降趋势, 而导致这一趋势的原因主要包括人为干扰及气候变化。本文基于森林、草地、农业、水生和土壤生态系统, 以植食性、访花、捕食性、寄生性、食果以及食腐昆虫为重点功能昆虫群, 综述了近三十年来国内外昆虫多样性研究领域的主要进展, 并分析了发展趋势。近年来, 昆虫多样性的研究维度不断拓展, 形态多样性研究不断深入, 系统发生多样性、功能多样性和遗传多样性等研究也显著加强。此外, 昆虫多样性研究的空间尺度也逐步扩大, 大尺度区域性研究甚至全球范围的调查持续增长。昆虫进化历史也被引入多样性格局研究中, 并随着系统发生信息学方法的普及而被整合到生态系统建成和生物多样性形成机制研究中。未来需要加强关键昆虫类群整合分类学研究、功能性状多样性、林冠昆虫多样性、互作网络结构等方向的研究。     

利用数值模拟重构物种多样性格局的形成过程

生命形成的过程极其漫长, 经历了地球系统复杂的沧海桑田变化。当前人类所观察到的物种分布格局的形成除了由物种本身特征决定外, 还受到环境变化、人类活动以及各种随机事件的影响。受限于实验条件、时间、经费、人力等诸多因素, 我们尚无法完整地观察并记录到物种多样性形成的全过程, 只能通过片段化数据来推测该过程。信息科学中包括数值模拟在内的仿真技术以其高效、可控及全过程记录等优势, 能从某种程度上解决物种多样性格局形成过程中的部分数据黑箱问题。本文介绍了数值模拟的概念和工作原理及在物种多样性研究中应用的特点, 列举了物种生态位、扩散模式、种间互作及物种分布应对气候变化等方面的数值模拟研究, 基于已有研究系统地介绍了如何综合上述数值模拟研究构建虚拟物种、气候和场景来解释物种多样性的形成与维持机制, 并阐述了数值模拟在物种多样性研究中的优缺点及应用前景。     

自然保护地生物多样性保护研究进展

建立自然保护地是保护生物多样性最为重要的措施之一。总体来看, 自然保护地生物多样性保护研究主要围绕关键生态系统以及珍稀濒危物种等保护对象的状态以及变化两个层面进行, 并重点关注自然保护地数量与面积、保护了多少重要生态系统和物种、能否有效保护生物多样性等一系列科学问题。然而, 在自然保护地生物多样性保护研究方面, 还缺少针对上述研究领域的系统性综述。为此, 本文系统梳理了自然保护地空间布局及其与生物多样性分布的关系、自然保护地生物多样性变化及其保护成效等近20年来相关领域的研究进展。自然保护地的空间布局以及与生物多样性分布的关系主要围绕自然保护地与生物多样性在某一阶段的状态开展研究, 致力于探究自然保护地“保护多少” “代表性如何” “在哪儿保护”等一系列关键科学问题。同时, 自然保护地内的生物多样性会随着气候变化、人类活动以及自身演替等发生时空动态变化, 基于自然保护地生物多样性变化分析, 各国学者在全球尺度、国家尺度和单个自然保护地进行了大量的保护成效评估研究, 并逐渐发展出了自然保护地内外配对分析方法以提升保护成效评估的精度, 进而识别出不同自然保护地的主要影响因素。在此基础上, 本文进一步对自然保护地生物多样性保护研究提出了展望, 主要包括: (1)综合考虑自然保护地生物多样性状态和变化; (2)开展多目标协同的自然保护地空间优化布局; (3)强化自然保护地主要保护对象的识别、调查与监测; (4)提升自然保护地的质量和连通性; (5)探究自然保护地管理措施与保护成效的关联机制。本文可为“2020年后全球生物多样性框架”的制定与实施特别是在自然保护地体系建设与优化方面提供参考与借鉴。     

长白山垂直自然带弹尾纲物种概况

以长白山弹尾纲为研究对象, 基于1758‒2022年度发表的分类学和生态学文献资料, 编制了长白山垂直自然带弹尾纲物种名录, 分析了首次发表物种的学者贡献、出版物、发表时间和各属沿海拔梯度的分布情况。本研究共梳理弹尾纲物种92种, 隶属于3目11科46属, 长角䖴目、原䖴目和愈腹䖴目的物种分别占比61%、31%和8%, 其中长角䖴目的等节䖴科(该类群物种数占总体比例, 26%)、长角䖴科(16%)和鳞䖴科(16%)、原䖴目的棘䖴科(26%)是该地区的主要类群。统计的92种长白山弹尾纲物种由36位学者首次定名和报道, 中国学者占主要贡献(33%), 其次为波兰(11%)、瑞典(11%)、俄罗斯(8%)和美国(8%); 相关论文多发表在国际期刊上, Zootaxa是发表的主要期刊。基于海拔梯度的统计发现, 鳞䖴属(Tomocerus)和符䖴属(Folsomia)的物种沿海拔梯度的分布范围最广(海拔800‒1,700 m), 分布在海拔800 m (15个物种)、1,100 m (20个物种)和1,400 m (14个物种)的物种最多。基于以上结果, 本文讨论了长白山弹尾纲分类学现状和发展前景。     

中国生物多样性核心监测指标遥感产品体系构建与思考

生物多样性的稳定维持关乎人类生存发展与地球健康。生物多样性核心监测指标(Essential Biodiversity Variables, EBVs)旨在结合地面调查与遥感技术, 为大尺度、长时间序列的生物多样性监测提供新的解决方案。然而, 目前学界仍然缺乏一套国家尺度标准化EBVs遥感监测产品数据集, 以进行生物多样性评估。本研究旨在对中国生物多样性核心监测指标遥感产品进行体系构建与思考, 首先综述了目前EBVs的遥感研究概况, 并根据EBVs研究文献的数量进行调研分析; 同时, 本文在已有遥感生物多样性产品优先标准的基础上, 添加了“可重复性”的新标准, 并据此构建了中国EBVs遥感产品体系与监测数据集的指标清单, 最终对中国EBVs遥感研究存在的问题进行思考与讨论。本研究可为中国的生物多样性遥感监测提供科学依据, 有望为中国生物多样性政策的制定提供支撑。     

增温及隔离降水对杉木幼树细根生物量、形态及养分特征的影响

为揭示全球变暖和降水格局改变对我国中亚热带地区森林生态系统地下生态过程的影响,在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站内开展杉木(Cunninghamia lanceolata)幼树土壤增温和隔离降水双因子试验,研究增温和隔离降水在夏季对杉木幼树细根生物量、形态及养分特征的影响。结果表明,增温(+5℃,W)、隔离降水(–50%,P)和增温+隔离降水(WP)处理的细根总生物量分别比对照(CT)显著降低35.7%、51.7%和59.1%,P和WP处理的细根总生物量分别比W处理显著降低24.9%和36.4%;W、P和WP处理的0~1 mm细根比根长(specific root length,SRL)比对照均显著增加,而0~1和1~2 mm细根比表面积(specific root area,SRA)均无显著变化;与对照相比,W处理的细根N含量、C/N和δ¹⁵N均无显著变化,P处理的细根N含量和C/N分别显著增加和下降,WP处理的细根N含量和δ¹⁵N显著增加,而C/N显著降低。因此,未来在全球变暖和降水减少的双重环境胁迫下,调整表层细根形态特征可能不是杉木幼树的主要应对策略;而相较于温度升高,降水减少可能是影响杉木幼树细根生物量及表层化学元素分配的主要环境因子。     

基于Sentinel-2数据的草地植物功能多样性遥感反演及其与生产力的关系

生物多样性与生态系统功能的关系是当前生态学研究的焦点和难点。植物功能多样性是影响生态系统功能的重要指标, 开展植物功能多样性的研究对了解生物多样性与生态系统功能之间的关系有着重要意义。传统的草地植物功能多样性研究多以实地调查为主, 不仅费时费力, 而且由于受到时空的限制, 很难拓展到大尺度的研究中。遥感技术的发展为评估草地功能多样性提供了一种经济、有效的手段。该研究选取内蒙古自治区锡林郭勒盟乌拉盖管理区草甸草原为研究区, 利用Sentinel-2卫星影像和野外实测数据, 选取了波段及植被指数等46个特征变量, 探讨了逐步回归、偏最小二乘法(PLSR)和随机森林(RFR)等3种不同方法对草地植物功能丰富度(FRic)、功能均匀度(FEve)和功能离散度(FDiv)的反演精度, 并基于PLSR反演草地地上生物量, 进一步分析了研究区功能多样性与生产力的关系。研究结果表明: (1)波段B11、优化型土壤调节植被指数(OSAVI)、水波段指数(WBI)对FRic解释度最高; 波段B6、B10、B12、类胡萝卜素反射指数1 (CRI1)、双峰光学指数(D)、归一化差值指数45 (NDI45)等6个特征变量对FEve解释度最高; 波段B5、B9、B10、B11、加权差分植被指数(WDVI)、凸包面积等对FDiv解释度最高; (2)基于十折重复交叉验证, 利用逐步回归估算的FRic和FEve反演精度远高于其他两种回归方法, R²分别为0.52和0.44; 而利用PLSR方法估算的FDiv反演精度最高(R² = 0.61); (3)群落地上生物量反演精度为R² = 0.61; FRic与地上生产力的关系最好(R² = 0.40), 其次为FDiv (R² = 0.28)和FEve (R² = 0.27)。研究发现, 基于Sentinel-2卫星影像能较好地反演草地功能多样性和生产力, 为下一步能在大尺度上进行草地功能多样性估算及其与生产力关系研究提供了参考和依据。