新疆玛纳斯热气泉免培养土壤细菌多样性分析

【目的】了解新疆玛纳斯热气泉土壤免培养细菌群落组成及多样性。【方法】采用免培养法直接从土壤样品中提取总DNA,利用细菌通用引物对土壤总DNA进行16S rDNA扩增,构建细菌16SrDNA文库。使用HaeⅢ限制性内切酶对阳性克隆进行限制性片段长度多态性分析(restriction fragment length polymorphism,RFLP),挑选具有不同酶切图谱的克隆进行测序、比对并构建16SrDNA系统发育树。【结果】从土壤细菌16S rDNA文库中随机挑选了170个阳性克隆,共得到29个不同的分类单元(operational taxonomic unit,OTU)。系统发育分析归为6个门:酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes)。其中厚壁菌门(Firmicutes)为绝对优势类群,占整个细菌文库的71%。29个OTUs中有14条序列与GenBank中相关序列的相似性低于97%(序列长度约1.5kb),占序列总数的48%。【结论】热气泉土壤细菌种群多样性较低,但存在大量潜在细菌新种。     

“生物微核技术监测水质的污染”研究性学习案例

在提供＂生物微核技术监测水质的污染＂研究性学习案例的基础上,通过展现该研究性学习的过程,介绍了该案例的设计、实践操作过程与实践成果,并对该研究性学习的实施过程进行了教学反思。     

中国北方草地生物量动态及其与气候因子的关系

草地生态系统在全球碳循环中扮演重要角色. 中国草地约占中国陆地面积的1/3, 但对其碳库大小、动态及其与气候变化的关系缺乏系统研究. 基于341个样地调查的地上、地下生物量资料和1982~2006年的卫星遥感数据, 利用地上生物量与遥感数据之间及地上生物量与地下生物量之间的关系, 估算了中国北方草地生物量碳库及其空间分布, 分析了过去25年生物量碳密度和碳库的时间动态及其与气候变化的关系. 结果显示: (1) 中国北方草地生物量碳库为557.5 Tg C, 地上、地下生物量密度分别为39.5和244.6 g C/m², 地下部分占总生物量碳库的86%; (2) 1982~2006年间中国草地生物量碳库呈微弱增加趋势, 平均年增量为0.2 Tg C, 但自20世纪80年代末, 草地生物量并未呈现显著的变化趋势; (3) 草地生物量的年际波动主要受1~7月降水的影响, 而与温度关系较弱. 不同草地类型之间生物量-气候关系存在一定差异, 较为干旱的荒漠草原和典型草原的生物量波动与降水关系密切; 高寒草甸的生物量则与1~7月均温显著正相关, 而与降水的关系较弱. 结果表明, 不同草地生态系统对未来气候变化的响应可能存在差异.     

中外水质基准发展趋势和存在的问题

水质基准,是制定水质标准限值的重要依据,是科学的水质管理体系的重要组成部分。我国水体污染形势严峻,区域环境差异明显,亟需建立适合我国水环境特征的水质基准作为水质控制和管理的理论依据。本文就中外水质基准的研究情况进行了探讨,主要包括以下几个方面:1)水质基准的概念及含义;2)欧美国家水质基准的研究历史、现状、发展趋势及存在的关键问题;3)我国水质基准体系的研究重点和发展趋势:包括区域水环境特征调查、人体流行病学调查和生物毒理学研究、水质基准理论与方法学的研究。     

荒漠植物角果藜的地上地下结果性

对分布于准噶尔荒漠中角果藜(Ceratocarpus arenarius)果实的形态特征、空间位置、发育特性及散布特性进行了比较研究,结果表明:角果藜具有地上地下结果性,地上果实和地下果实在颜色、形状、大小、质量、数量、空间位置、成熟期和散布特性上均有显著差异。角果藜地上地下结果性是植物适应荒漠多变环境所具有的一种特殊的繁殖方式。这种独特的繁殖方式增加了物种在荒漠极端环境中成功生存的机率,保证了物种的顺利繁衍。这是首次在藜科植物中发现的地上地下结果性现象。     

石臼湖原生动物种群分布及其同质化

石臼湖地处长江中下游,是国内为数不多的通江淡水湖。为探讨湖泊与入湖支流不同生境中原生动物种群结构及其相似性,于2012年平水期和枯水期分别对石臼湖及其周边入湖支流进行原生动物调查,研究河流和湖泊区域原生动物的种类组成及其季节变化,同时与同一地区的相邻湖泊固城湖作对比,通过计算相似性指数,探讨原生动物对生境同质化的响应。结果表明:调查共采集到原生动物57种,平水期种类多于枯水期;石臼湖河流区各站点原生动物相似性指数在Ⅰ~Ⅲ级之间,为完全不同-轻度相似;湖区站点相似性指数在Ⅱ~Ⅳ之间,为极不相似-中度相似;河流区种类季节之间的相似度极低(0.050~0.267),而湖泊区种类季节之间处于中等相似水平(0.250~0.375),说明河流区原生动物种类的季节变化较湖泊区明显,生物组成的异质性也高于湖泊;原生动物分布对水质有很好的响应关系,氮磷元素在影响原生动物种类组成和分布中起了主要作用;通过石臼湖与固城湖及长江中下游其他湖泊的对比分析,表明在一定范围内,随着生境尺度的增加,生境的同质化会提高生物同质化水平,但超过景观尺度,原生动物地域性特征逐渐显现,即使生境同质,其生物也未必同质;且随着距离的增加,不同区域的生物相似性呈降低的趋势。     

赣江流域土地利用方式对河流水质的影响

赣江是鄱阳湖的最大支流,是鄱阳湖水污染物的主要来源,查明流域土地利用方式对赣江水质的影响和鄱阳湖的水环境保护具有重要意义。基于2012年对赣江7个主要支流NH+4-N、TP、CODMn和DO浓度的每月测定结果,通过不同空间尺度和土地类型等级划分,利用相关分析和冗余分析研究土地利用方式对赣江流域河流水质的影响。研究结果表明,子流域的土地利用方式对TP的影响大于缓冲区;对CODMn的影响在丰水期大于缓冲区,在枯水期小于缓冲区;对NH+4-N的影响在丰水期与缓冲区接近,在枯水期小于缓冲区;DO受土地利用方式的影响较小。水田中的丘陵水田是赣江水体TP和丰水期CODMn的主要来源;平原水田是枯水期CODMn的主要来源。居民建设用地中的城镇用地是赣江水体TP、NH+4-N和丰水期CODMn的主要来源,农村用地是CODMn的主要来源。水域中的水库坑塘是赣江水体TP和丰水期NH+4-N、CODMn的主要来源。     

流溪河流域景观空间特征与河流水质的关联分析

人类活动影响或改变流域景观空间结构,并有可能对河流水质产生不同程度的影响,以流溪河流域为研究区,分析流域景观空间格局特征与水质指数之间的相关关系。将流域划分为27个子流域,采集水样分析水质状况,所选用的水质指标有氨氮(NH3-N)、硝态氮-亚硝态氮(NO3-N+NO2-N)、总磷(TP)、化学需氧量(CODCr)。结果表明:1)该流域土地利用结构与水质具有显著相关性,其中居住用地对水质的影响作用最强,林地对河流水质具有净化功能,与水质指标之间的关系表现为负相关,园地与水质指标关系具有不确定性;2)流域景观特征从上游到下游之间表现为城市化增强的梯度,水质状况响应这个梯度变化表现为上游优于下游,人类活动及城市化发展引起的土地利用变化及土地管理方式对水质变化有显著影响;(3)景观破碎度与水质呈现显著正相关性,是影响水质的重要指标,景观聚集程度和斑块形状复杂程度与水质有负相关关系;子流域尺度和河岸带尺度景观空间特征对水质的影响差异不明显。     

环境DNA技术在地下生态学中的应用

地下生态过程是生态系统结构、功能和过程研究中最不确定的因素。由于技术和方法的限制,作为"黑箱"的地下生态系统已经成为限制生态学发展的瓶颈,也是未来生态学发展的主要方向。环境DNA技术,是指从土壤等环境样品中直接提取DNA片段,然后通过DNA测序技术来定性或定量化目标生物,以确定目标生物在生态系统中的分布及功能特征。环境DNA技术已成功用于地下生态过程的研究。目前,环境DNA技术在土壤微生物多样性及其功能方面的研究相对成熟,克服了土壤微生物研究中不能培养的问题,可以有效地分析土壤微生物的群落组成、多样性及空间分布,尤其是宏基因组学技术的发展,使得微生物生态功能方面的研究成为可能;而且,环境DNA技术已经在土壤动物生态学的研究中得到了初步应用,可快速分析土壤动物的多样性及其分布特征,更有效地鉴定出未知的或稀少的物种,鉴定土壤动物类群的幅度较宽;部分研究者通过提取分析土壤中DNA片段信息对生态系统植物多样性及植物分类进行了研究,其结果比传统的植物分类及物种多样性测定更精确,改变了以往对植物群落物种多样性模式的理解。同时,环境DNA技术克服传统根系研究方法中需要洗根、分根、只能测定单物种根系的局限,降低根系研究中细根区分的误差,并探索性地用于细根生物量的研究。主要综述了基于环境DNA技术的分子生物学方法在土壤微生物多样性及功能、土壤动物多样性、地下植物多样性及根系生态等地下生态过程研究中的应用进展。环境DNA技术对于以土壤微生物、土壤动物及地下植物根系为主体的地下生态学过程的研究具有革命性意义,并展现出良好的应用前景。可以预期,分子生物学技术与传统的生态学研究相结合将成为未来地下生态学研究的一个发展趋势。     

青藏高原芨芨草型温性草原不同土地利用方式的理论碳增汇潜力比较

于2009年7~8月对青藏高原芨芨草(Achnatherumsplendens)型温性草原主要分布区的4种土地利用类型──原生草地、退化草地、农田耕种和退耕还草区的土壤容重、土壤有机碳含量和植物地上、地下生物量进行对比研究,以探讨土地利用方式对青藏高原草地生态系统碳储垂向分布的影响.结果表明,土地利用方式显著影响着浅层(0~20 cm)土壤容重和地下生物量(P<0.05);农田耕种和退耕还草对土壤有机碳含量的影响程度可深达60cm;农田耕种区和退耕还草区的地上生物量极显著高于原生草地区和退化草地区(P<0.01);原生草地、退化草地、农田耕种区和退耕还草区的系统(植物+0~40 cm土壤)碳储分别为122.84、108.82、130.68和108.99 t?hm-2;以原生草地区地下系统碳储为参照,退化草地、农田耕种区和退耕还草区的增汇潜力分别为14.05、-6.38和14.88 t?hm-2,但增汇的时间效益和经济效益区别较大.