中国东北样带的梯度分析及其预测

陆地样带研究已成为国际地圈-生物圈计划(IGBP)全球变化研究的重要手段与热点。中国东北样带(NECT)已被列为IGBP国际全球变化陆地样带之一。该样带在东经112°与130°30＇之间沿北纬43°30＇设置,长约1600km,是一条中纬度温带以降水为驱动因素的梯度,具有由温带针阔叶混交林向温带草原的3个亚地带——草甸草原、典型草原与荒漠草原过渡的空间系列。该样带上有4个生态实验站。在大量的固定样地、实验调查研究资料与数据的基础上给出了样带的初步梯度分析及在全球变化图景下的预测,包括其地理位置、设置意义、地形地貌、气候梯度、土壤类型、植被类型和土地利用格局,一个遥感数据驱动的模型和NPP模型在整个样带上运行过。今后NECT将在生物地球化学循环(水、C、N、P等与痕量气体CO_2、CH_4等)、生态系统结构、功能与动态、生物多样性、土地利用与土地覆盖、动态全球植被模型(DGVM)以及高分辨率遥感数据应用等方面得到加强,将成为我国全球变化与陆地生态系统(GCTE)与其它IGBP核心项目研究的前沿阵地。     

光强梯度对羊草无性系分化与生长的影响

在温室内用透光率分别为 60 %、45%、30 %的遮阴网盖在花盆上遮阴 ,研究不同光照强度对羊草无性系分化与生长的影响 .结果表明 ,低光强影响羊草基株的生物量积累 ,抑制羊草无性系的分化和生长 .减少羊草地下根茎的数目 ( A=61 4个 ,D=2 31个 )和无性系分株数 ( A=70 4个 ,D=1 52个 ) .羊草根茎长度和节数、无性系分株干重等性状在不同的光强梯度之间存在显著差异 ( P<0 .0 1 ) ,这种差别在春季尤其显著 .     

基于目标颜色基及梯度方向匹配的菌落分割计数算法

【目的】通过菌落测试片提取菌落并计数,在农业、食品业、医疗卫生等领域中是一项常用且重要的工作。目前,菌落自动计数算法大都是以菌落培养皿为主要工作对象,对菌落测试片适用性较差。另外,目前相关技术在常规的粘连物体分割中有着较好的效果,但在菌落分割计数中,由于菌落本身的形态特征,对粘连菌落分割计数的效果尚不够精准。【方法】为解决此类问题,本文提出一种基于目标颜色基及梯度方向匹配的菌落分割计数算法。首先利用图像中菌落的颜色特征作为基,将图像转换到基空间内,以增强菌落与背景之间的差异,其次利用菌落图像的梯度幅值特征对梯度方向进行滤波,然后通过梯度方向进行匹配,进而将粘连的菌落分割,最后利用非极大值抑制的方法筛选出菌落并计数。【结果】经试验,本研究算法的计数精度可达98.00%,能够满足实际需求。【结论】在针对菌落的目标分割计数中,本研究算法不仅计数精度高,而且具有较好的鲁棒性,在对不同厂家的菌落总数测试片菌落分割计数中均有优异效果;然而在对大面积目标的检测分割中算法的准确率会有所下降,因此,该算法更适合于菌落等小目标的检测分割。     

气孔特征与叶片功能性状之间关联性沿海拔梯度的变化规律——以长白山为例

气孔是陆生植物与外界环境进行水分和气体交换的主要通道,控制着植物的光合作用和蒸腾过程。植物往往通过多种性状的组合来适应变化的环境,叶片功能性状之间的紧密关系已经在不同尺度得到证实。然而,植物气孔特征与叶片其它功能性状是否存在关联性以及这种关联性是否会受到环境变化梯度的影响仍鲜少报道。沿长白山北坡6个海拔梯度,测定了150种植物的气孔特征和叶片功能性状。结果发现,气孔密度(SD)与比叶面积(SLA)负相关,与单位面积的叶氮含量(N_(area))正相关;除了SLA和N_(area)外,气孔长度(SL)与SLA、叶片厚度(LT)和单位质量的叶氮含量(N_(mass))均存在显著的相关性(P0.05)。然而,气孔特征与叶片功能性状的相关性只在部分海拔梯度存在。此外,发现SD与SL之间存在稳定一致的负相关关系。这些结果表明,植物气孔特征与叶片形态和化学特征对环境变化的适应存在一定的协同变异性,但这种关系不具有普适性,主要与气孔特征和叶片功能性状的选择压力存在差异以及物种分布范围相关。未来仍需要在更多物种和不同区域内来验证气孔特征与植物功能性状之间的关联关系。     

城市化对合肥蝶类多样性的影响

2010年3—10月,沿城市发展梯度选取了合肥市3个区域(城市、城郊和农村),进行蝴蝶调查。共采集蝴蝶1484只,隶属7科28属34种。结果表明:研究区域优势种蝶类为菜粉蝶(Pieris rapae)、酢浆灰蝶(Pseudozizeeria maha)、黄钩蛱蝶(Polygonia c-aureum);合肥不同城市化区域蝶类多样性存在差异,其多样性指数变化趋势为农村城郊城市;农村和城郊的多样性指数和丰富度指数在7月最高,城市8月最高;城市和城郊的优势度指数在8月最高,农村7月最高;3种不同城市化区域的均匀度指数均是8月最高。在快速城市化过程中,应根据不同城市化水平、不同生境类型采取不同的措施,保护和促进城市生物多样性。     

西藏阿里植物群落的间接梯度分析、数量分类与环境解释

根据对西藏阿里地区163个植物群落样地资料进行的多元分析——排序、数量分类与环境解释,给出了该地区植被的基本类型、生态梯度及其与环境因子的定量关系。基本分析方法包括3个步骤：1)通过无倾向对应分析(DCA)的两个排序向量揭示了阿里植被的两个主要生态梯度;2)由该梯度的二维散点图及二元指示种分析(TWINSPAN)分别产生非等级制与等级制的植物群落分类系统;3)以多元回归分析将排序值与环境及地理参数相联系而给出各类型的环境指标——定量环境解释。分析表明,阿里植被类型及其分布主要取决于热量与湿度梯度,前者可通过地理参数,后者则通过土壤特征的数学表达式来定量地确定。两梯度包含的类型、种类与生境差异颇大,由低山暖性荒漠直到高山冰缘植被,从隐带性沼泽与盐生草甸到高原地带性荒漠与草原均各得其位,各有其值。表明该数量分析法对于处理高度生态多样性的植物群落生态信息是十分有效的。     

秦岭南坡森林有蹄类群落组成与垂直分布特征

野生动植物种群和生物多样性的垂直分布模式是生态学研究中的重要问题,而目前对于大型兽类的垂直分布模式却了解较少。本研究以秦岭南坡森林生态系统中的有蹄类动物为对象,使用相机陷阱调查技术（camera-trapping）,系统的调查了研究区域内大中型兽类的分布情况。我们将研究区域按300 m垂直间隔划分为5个海拔段,分别计算各海拔段内目标物种的相对多度指数（Relative Abundance Index, RAI）和物种丰富度（species richness）,研究有蹄类动物群落的组成和垂直分布特征。2008年3~12月,共调查123个有效位点,在4 307个有效相机工作日中共记录到7种森林有蹄类动物。其中,羚牛（Budorcas taxicolor）为秦岭南坡有蹄类动物群落中的优势物种（平均RAI = 110.66）,种群数量最多;其次是野猪（RAI = 28.25）和斑羚（RAI = 25.10）;林麝（Moschus berezovskii）则是群落中种群数量最少的物种（RAI = 1.33）。在本研究所涉及的海拔梯度内,各物种种群数量的垂直分布模式为：羚牛和林麝为单峰型,种群数量在中间海拔段存在一个峰值,两侧递减;斑羚（Naemorhedus goral）为单调递增型（R2 = 0.84）,种群数量大体随着海拔梯度的升高而增加;小麂（Muntiacus reevesi）（R2 = 0.94）和鬣羚（Capricornis sumatraensis）（R2 = 0.79）为单调递减型,种群数量随着海拔梯度的升高而减少;野猪（Sus scrofa）和毛冠鹿（Elaphodus cephalophus）为复合型,分布模式较为复杂。整个有蹄类群落的物种丰富度的垂直分布表现为中峰模式,在1 700~2 300 m的中等海拔段最高,符合中域效应假说的预测。     

跨膜Ca~(2+)梯度对肌质网Ca~3+-ATP酶调节的特异性

我们曾报道跨膜Ca~(2+)梯度可通过膜脂影响肌质网Ca~(2+)-ATP 酶的构象和活性。本文就跨膜Ca~(2+)梯度对肌质网Ca~(2+)-ATP 酶的调节是否具有特异性作进一步研究。结果表明这种特异性表现在两方面:一是跨膜Ca~(2+)梯度对肌质网Ca~(2+)-ATP 酶功能的调节不能归结于跨膜Ca~(2+)浓度梯度所导致的膜电位的作用,离子载体FCCP 可消除跨膜电位但并不影响肌质网Ca~(2+)-ATP 酶的活力;二是其它二价金属离子如Sr~(2+)的跨膜梯度对肌质网Ca~(2+)-ATP 酶活力基本无影响。荧光偏振系列探剂n-AS 测定的结果表明跨膜Ca~(2+)与Sr~(2+)梯度对嵌有Ca~(2+)-ATP 酶的脂酶体的中部流动性的影响有较大差异。而Ca~(2+)-ATP 酶的Ca~(2+)结合位点正处于脂双层中部,这进一步提示膜脂参与了跨膜Ca~(2+)梯度对Ca~(2+)-ATP 酶的调节作用。     

不同纬度植物群落系统发育与功能性状结构研究

研究植物群落系统发育和功能性状结构有助于了解植物多样性维持机制及物种间的亲缘关系。甘肃省地理环境复杂,显著而多变的气候梯度形成了区域植被和环境差异,丰富了栖息地类型,具有显著的纵向连通性和纬度隔离性,以甘肃省典型纬度梯度植物群落为研究对象,通过对其进行群落学调查和功能性状测定,计算净亲缘关系指数(Net relatedness index, NRI)和平均成对性状距离(Mean pairwise trait distance, PW)来分析植物群落系统发育结构和功能性状格局对不同纬度的响应。结果表明：(1) Shannon-Weiner多样性指数,物种丰富度,谱系α多样性指数表现出随纬度增加而显著降低的变化趋势(P<0.05),Pielou均匀度指数随纬度的升高没有显著的变化趋势;(2)系统发育结构在高、低纬度上趋于发散状态(NRI<0),在中纬度上又表现出聚集(NRI>0)的谱系结构,表明种间竞争作用减弱,环境过滤作用逐渐增强,随纬度继续升高相似性限制作用在物种聚集过程中占优势;而群落的功能性状结构随着纬度增加表现出与谱系结构相反的状态,因此植物群落的系统发育和功能...     

新疆阿勒泰地区爬行动物区系及多样性海拔分布格局

中国阿勒泰地区是北半球中纬度地区的特殊区域, 与俄罗斯、哈萨克斯坦、蒙古接壤, 境内有平原、沙漠和山地三大地貌特征。2014-2016年, 我们先后3次对阿勒泰地区爬行动物资源开展了实地调查, 共采集到392号爬行动物标本。经鉴定隶属1目6科16种, 结合文献资料, 共计1目8科23种, 均为古北界物种, 其中中亚型17种, 古北型6种, 表现出中亚亚界与欧洲-西伯利亚亚界间的过渡性质。爬行动物Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数随海拔分布呈带有一个中峰的低海拔高原格局, 在第2海拔段(500-600 m)达到峰值; 均匀度指数总体呈现递增格局, 第15海拔段(1,800-1,900 m)达到最大值; 丰富度则呈现一种波动的递减格局, 峰值在第10海拔段(1,300-1,400 m)。3种环境因子对这种格局的独立解释力较低, 但综合作用的解释力较强, 其中海拔与年均温这两个因子的综合作用对物种多样性影响程度最大。