草灌植被转变对草地生态系统及其水碳过程的影响研究进展

气候变暖和过度放牧的共同作用使全球草地出现明显的灌丛化现象,灌木去除是草地灌丛化控制的重要方式,识别这些草灌植被转变对生态系统、生态水文、土壤侵蚀和侵蚀碳流失的影响对草地可持续管理具有重要意义。综述了草地灌木入侵及其控制对植物群落和土壤功能(如土壤有机碳)的影响,以及这些草灌植被变化对生态水文、土壤侵蚀和土壤侵蚀碳流失等水碳耦合过程的影响机制。针对目前草地灌木入侵和去除对植物群落、植被格局、水土过程和功能影响研究的薄弱环节,对未来相关研究提出以下建议：(1)需深化草灌植被转变对碳、氮等生物地球化学循环的影响机制研究,(2)需重视核磁共振光谱、生物标志物、同位素等新技术和植被格局的指数与连通性等新方法在草灌植被转变的水、碳等生态效应研究中的应用,(3)需加强草灌植被格局和生态水文、土壤侵蚀与土壤侵蚀碳等水碳过程的多要素、多过程和多尺度的综合研究。本文旨在为灌丛化草地科学有效的生态恢复与多目标的土地利用管理提供理论支撑。     

同域分布的黑麂和小麂的时空生态位分化

生态位分化是解释物种共存的重要理论。Schonenr认为空间维度对生态位差异形成的影响程度最高,营养维度次之,时间维度则最后被启动。为验证这一假说,我们于2018年12月至2019年11月,在浙江清凉峰国家级自然保护区龙塘山区域采用公里网格法布设52台红外相机,对同域分布且食性相似的黑麂和小麂种群进行监测,计算平均拍摄率,分析不同季节黑麂和小麂对不同植被类型、海拔、坡位、水源距离的选择差异,并运用核密度估计法分析二者日活动节律及重叠程度。结果显示,(1) 黑麂和小麂对空间生态位的选择出现分化：黑麂偏好针阔混交林,主要栖息于1 301 ~ 1 500 m的高海拔地区,回避下坡位和谷地,在距离水源较近的区域内活动频繁;小麂则偏好落叶阔叶林,主要栖息于901 ~ 1 100 m的中海拔地区,偏好中坡位,回避谷地,对水源距离没有明显的选择倾向。(2) 黑麂和小麂均为晨昏性活动的昼行性动物,二者全年日活动节律重叠程度较高 (Δ4 = 0.86),仅冬季较低 (Δ1 = 0.65)。上述结果支持Schonenr的假说：首先,空间维度对物种生态位分化的影响大于时间维度,龙塘山区域黑麂和小麂主要通过选择不同的栖息地来增加空间回避,降低二者的竞争;其次,这种模式存在季节差异,冬季由于可利用的资源减少,竞争加剧,二者通过调整日活动节律,增加时间生态位分化程度,从而实现同域共存。     

浙江清凉峰国家级自然保护区野猪空间分布及活动节律

为了解浙江清凉峰国家级自然保护区内野猪(Sus scrofa)的分布及活动节律,2018年3月至2019年2月,我们利用红外相机技术对其进行了网格化监测。在千顷塘和龙塘山区域总计布设109个红外相机监测点,共计调查39 240个相机日。结果表明,在千顷塘区域,野猪倾向于在落叶阔叶林(拍摄率5.33 ±5.64)和针阔混交林(3.75 ±3.46)活动,而在龙塘山区域,则倾向于针阔混交林(4.32 ±5.21);千顷塘与龙塘山区域野猪各月间的日活动差异指数α均存在极显著差异(P < 0.01),冬季的α值高于其他季节;昼行性指数β的平均值分别为0.870和0.768,显著高于理论值13/24(P < 0.01),表明清凉峰的野猪种群具有明显的昼行性特征,且在冬季的活动时间分配较之其他季节更不均匀。通过核密度估计法分析不同季节野猪的日活动节律发现,保护区内野猪春季有晨昏两个活动高峰(08:00-10:00、17:00-19:00),冬季活动高峰出现在午后(13:00-17:00),其他季节无明显活动高峰。本研究有助于加深对野猪华南亚种生态习性的认知,为保护区的野生动物管理工作提供科学依据。     

重引入对麋鹿种群分娩定时及同步化的影响

种群持续繁殖是重引入物种对原灭绝地气候成功恢复适应的重要标志,研究重引入前后种群的繁殖波动规律,可为重引入管理者提供精准的繁殖预测信息和科学依据。本文整理北京重引入麋鹿种群后的1987年、1997年、2007年和2017年的总分娩数据,以每年最早分娩日作参照基准,统计个体分娩距此的天数,计算同步化率,并用ANOVA分析气温、降水、空气湿度、光照等变量对麋鹿分娩定时格局的影响。结果表明：(1) 引入后麋鹿种群年分娩节律呈“钟摆样”前后摆动,后逐渐回调,并最终处于相对稳定状态：时隔85年 (从灭绝至重引入) 后,北京麋鹿种群首次分娩时间较乌邦寺种群推迟35 ~ 42 d;重引入定植阶段：分娩节律逐年提前;种群扩繁阶段：分娩节律逐年向后推迟;种群复壮阶段：分娩节律又逐年微回调并最终处于稳定状态。(2) 北京麋鹿种群分娩有较强光周期定时和同步化：在重引入的第一年,分娩同步化率达到0 ~ 25%、25% ~ 50%、50% ~ 75%,分别用时18 d、14 d、5 d;重引入定植阶段分别用时41 d、19 d、11 d;种群扩繁阶段分别用时45 d、10 d、9 d;种群复壮阶段分别用时34 d、20 d和11 d。(3) 累积光照和积温,对北京麋鹿种群正常分娩启动影响差异极显著,对同步化分娩没有影响：妊娠期积温达到 (2748.34 ± 157.69)℃,累计光照达到 (3684.77 ± 514.26) h可启动正常分娩。(4) 北京麋鹿种群的分娩峰期与地上生物量峰期相关;从分娩时间来看,北京麋鹿种群已经恢复了对原灭绝地气候的适应。(5) 随时间增长,北京麋鹿种群非同步化分娩的个体数量逐年增加,分娩期总跨度并未延长。1997年以来,平均每年有30%左右的非同步化分娩现象。因此,基于分娩数据分析表明,麋鹿引入北京37年后,种群已经恢复对原灭绝地环境的重适应。     

圈养大熊猫发情期间行为变化和活动节律研究

在发情期,对动物行为时间分配和活动节律的认识将有助于濒危动物繁育质量的提高。大熊猫为季节性单次发情动物,雄性发情期可持续30 d左右,而雌性大熊猫为几天至十几天,高峰期仅为1~3 d,且有与雄性不同步发情的现象。因此,进行发情期行为学方面的研究则显得尤为重要。采用瞬时扫描取样法和全事件记录法,于2013年3月1日—4月30日对成都大熊猫繁育研究基地的8只发情期大熊猫进行行为时间变化和活动节律研究,每只每周记录2 d数据。结果表明:休息行为是发情期最主要的行为方式(雄性约46%,雌性约53%),其次是摄食和运动行为,而探究、求适和发情行为则较少,发情行为主要出现在00∶00—03∶00、09∶00—11∶00和15∶00—17∶00等3个时段,可配对交配;发情期雌雄个体在休息、求适、运动和发情行为上的差异有高度统计学意义(P<0.01),在探究行为上的差异有统计学意义(P<0.05),而在摄食行为上的差异则无统计学意义;且发情、探究行为与运动行为呈显著正相关(P<0.01)。对发情期圈养大熊猫昼夜活动行为的研究将为大熊猫的人工繁育及其配种提供行为学方面的理论依据。     

褛裳夜蛾的交配行为及雄蛾对性腺提取物的反应节律

详细观察了褛裳夜蛾成虫的交配行为,利用风洞、触角电位技术研究了雄蛾对性腺提取物的反应节律,通过林间诱蛾试验进行了验证,旨在为褛裳夜蛾性信息素的精确提取及性信息素组份分离、鉴定提供依据。研究结果表明:成虫的求偶、交配行为均发生在暗期,有一定的节律性:雌蛾在羽化3d以后开始求偶,1周左右表现最为强烈,3-4日龄雌蛾在暗期4-6h开始求偶,最大求偶率在暗期6-8h;5-9日龄在进入暗期就开始求偶,最大求偶率出现在暗期4-6h。风洞试验表明,3-7日龄的雄蛾对性腺提取物均有明显的性行为反应,5日龄雄蛾在暗期4-6h对性腺提取物的反应最为强烈。3-6日龄的成虫在暗期4-6h开始交配,而7-8日龄的成虫于暗期2-4h开始交配,6日龄的成虫交配率最高,交配高峰在暗期4-8h。雄蛾对性腺提取物的触角电位反应也有一定的节律性:雄蛾对4日龄雌蛾性腺提取物开始有电生理反应,对6-7日龄暗期5h性腺提取物反应最为强烈。林间诱蛾试验测定了性腺提取物的引诱活性,7日龄雌蛾性腺提取物林间诱蛾量最高,引诱高峰在暗期4-6h,该结果也验证了褛裳夜蛾雄蛾对性腺提取物的反应节律。     

大熊猫取食竹笋期间的昼夜活动节律和强度

采用内置记录活动水平传感器的GPS项圈研究了卧龙自然保护区3只野生大熊猫春季取食竹笋期间的昼夜活动节律和强度,并分析了太阳辐射、温度因子对大熊猫活动节律与强度的影响。3只大熊猫的平均活动率为68.05%,受孕雌性大熊猫的活动率(70.86%)和活动强度(范围:0-255;水平方向/垂直方向,23.82±0.30/ 17.63±0.22)均比其它两只大熊猫(70.55%, 14.71±0.17/13.52±0.15 ;62.76%,17.74±0.23/13.61±0.18)高。大熊猫有3次活动高峰,分别出现在6:00-7:00,18:00-21:00和23:00-3:00,一个明显的活动低谷,出现在9:00-12:00。大熊猫白天的活动率(68.32%)和活动强度(19.59±0.20/ 15.45±0.15)比夜间(67.67%,17.63±0.19/14.21±0.15)高。大熊猫的活动强度与太阳辐射之间存在显著负相关(r=-0.822, P<0.001),与空气温度之间不存在显著的相关性。     

全球变化下的国际水文学研究进展:特点与启示——2011年欧洲地球科学联合会会员大会述评

欧洲地球科学联合会2011年会员大会于4月3-8日在奥地利首都维也纳举行。其中,水文学专场重点讨论了全球变化对陆地表层水文过程的影响。主要包括气候变化下的洪涝灾害与干旱胁迫、冰川融雪、降雨特性、区域水平衡、土壤侵蚀与泥沙搬运、景观进化与水文过程、地下水与溶质迁移、植被动态与水文格局、气候-水-健康、气候和土地利用综合影响下的区域水行为、耦合水与人类经济社会的关键要素、基于公众和利益相关者参与的水资源优化管理等重要科学进展。众多议题凸现了多学科交叉、多区域、跨尺度、系统性以及先进技术设备的广泛应用等几大特点,对于今后应对气候变化和环境变迁所带来的种种挑战具有重要启示。当前和今后的工作中应瞄准与把握以下几个基本原则。(1)进一步加强基础研究、促进学科交融与渗透,以实现方法和理念互补、共同解决复杂生态学问题。(2)重视区域分异、以凸现具体科学问题,实现研究目标、对象、内容和方法的有机统一。(3)重视系统性研究,加强国际合作、共同研发,促进先进技术和研究手段的创新与应用。     

大沙鼠行为生态学研究现状

大沙鼠(Rhombomys opimus),属啮齿目(Rodentia)仓鼠科(Cricetidae)沙鼠亚科(Gerbillinae),广泛分布于中亚的哈萨克斯坦、伊朗、阿富汗、蒙古和中国等国,是沙鼠亚科中体型最大的鼠种,是中亚荒漠区的重要建群鼠种。大沙鼠为建立定居点而挖掘复杂的洞穴系统,生活在此洞穴系统内的一个家族通常由2~3代大沙鼠组成。大沙鼠采食梭梭(Haloxylon ammodendron)、柽柳(Tamarix chinensis)等植物,强烈影响荒漠植物的发育和外貌,以及荒漠生态系统的结构和功能。本文对大沙鼠栖息地、采食、储食、警戒、领域、社群、扩散以及昼间活动节律等行为的研究作以综述,分析了亟待深入研究的内容,以加深对该物种生物学特性的认识,并为有效控制该物种、维护荒漠生态系统稳定健康发展以及荒漠化防治提供基础数据。     

美洲黑杨次生维管组织发育的内在节律性与细胞内含物的动态变化

美洲黑杨(Populus deltoids)是一种重要的商业用材树种, 在我国多用作胶合板和纸浆原料, 其速生性的特点也很早为人们所认识。众所周知, 树木次生维管组织的发育具有内在的节律性, 与此同时维管组织的细胞内含物也会发生动态变化。利用电镜技术及细胞化学方法, 研究了美洲黑杨次生维管组织的发育以及细胞内含物分布的变化, 发现次生维管组织的发育具有内在节律性, 在年周期中表现为分化期和休眠期交替出现; 次生韧皮部与次生木质部交替分化形成。在维管组织发育过程中, 早期蛋白质和脂类物质首先减少, 然后淀粉粒解体消失, 发育期内维管组织的蛋白质、脂类和淀粉的积累最少, 休眠期内维管组织细胞内最早出现淀粉的积累, 然后蛋白质和脂类物质积累大大增加。杨树维管组织发育过程的内在节律性与细胞内含物的动态变化密切相关。