富营养化城市湖泊武汉东湖沉积物微生物群体结构及空间变化研究(英文)北大核心CSCD

【目的】城市湖泊沉积物中的微生物群体是富营养环境生物修复的重要因素。本研究拟对中型富营养化湖泊——武汉东湖沉积物细菌群体结构及空间变化规律进行研究。加深对富营养湖泊微生物群体结构的理解,并为城市湖泊的保护和污染控制提供参考。【方法】采用16S r RNA基因RFLP分析和序列分析技术获得细菌群体系统发育信息。采用PCoA法分析武汉东湖沉积物细菌群体内以及与其它湖泊沉积物细菌群体间的相似性。采用CCA法分析环境因素对细菌群体的影响。【结果】武汉东湖沉积物细菌群体包含13个门和2个未知种群。PCoA分析进一步表明来自东湖3个子湖的细菌群体与其它地域富营养化湖泊的微生物种群结构相似,并区别于重度富营养化子湖庙湖的细菌群体。在庙湖中,我们发现了Thermogymnomonas类古菌的含量显著偏高。CCA分析表明细菌的分布与沉积物中碳、氮和磷元素的含量显著相关。【结论】本研究进一步确证了环境因素对细菌群体组成和分布的调节作用,加深了对富营养水体微生物群体结构的理解,并为城市湖泊的保护和污染控制提供了参考。     

鄱阳湖流域土地利用生态风险格局

以鄱阳湖流域土地利用数据为基础,定量分析2005年以来鄱阳湖流域土地利用变化特征;借助空间自相关、地统计分析等方法,揭示了鄱阳湖流域土地利用变化下生态风险时空演变特征。结果表明:2005—2013年,鄱阳湖流域土地利用转移非农化趋势明显;土地利用生态风险呈小幅上升趋势,在空间分布上具有显著相关性,生态风险"北热南冷"空间分异及等级扩散特征明显;依据空间差值结果可将研究区划分为低生态风险区(ERI0.15)、较低生态风险区(0.15≤ERI0.25)、中等生态风险区(0.25≤ERI0.35)、较高生态风险区(0.35≤ERI0.45)、高生态风险区(ERI≥0.45)5类;高风险区域主要分布在滨湖区、南昌、九江及赣中部分地区。生态风险等级分布与地形存在显著相关性,随着生态风险等级提高,分布区域表现出明显的地形指向性。以土地利用结构对生态风险进行表征,尝试从宏观上把握大尺度区域生态安全格局,为鄱阳湖流域土地利用格局优化提供了相关借鉴及建议。     

高榕雌花期传粉榕小蜂和欺骗性小蜂的繁殖特点

榕树及其专一性传粉榕小蜂组成了动植物界最为经典的协同进化关系,传粉榕小蜂演化出欺骗性是非常罕见的。在雌雄同株的高榕隐头果内,共存着一种传粉榕小蜂Eupristina altissima和一种欺骗性的小蜂Eupristina sp.,两种小蜂在雌花期进入隐头果内繁殖,但有不同的繁殖特点。对比研究了两种小蜂从成虫羽化到产卵和传粉这个阶段的雌蜂个体大小、孕卵量及繁殖差异,结果表明:羽化期两种雌蜂的平均个体小,经飞行小个体的雌蜂易死亡,大个体雌蜂到达接受树,但通过苞片通道,一些个体较大的传粉榕小蜂被夹死导致进入果腔的雌蜂相对小,而欺骗性小蜂易通过苞片以至进入果腔的雌蜂个体较大。两种未产卵雌蜂均表现为个体大者孕卵量较多,但两种雌蜂的平均孕卵量没有差异。即使有充足雌花资源产卵,两种雌蜂均未产完所有卵,产卵后两种雌蜂卵巢中的卵量均显著减少,遗留下的卵量两种小蜂间没有差异。传粉榕小蜂只有部分个体传完所携带花粉,并表现为传粉越成功的雌蜂,产卵越多。存在种内竞争时,两种小蜂的产卵量均减少,传粉榕小蜂的传粉效率也降低。在种间竞争背景下,欺骗性小蜂产卵更成功,传粉榕小蜂的产卵和传粉量均受到极大抑制。研究结果说明雌花期隐头果内传粉榕小蜂只适量利用雌花资源产卵繁殖后代,更有效地传粉繁殖榕树种子,这可能是维持榕-蜂互惠系统稳定共存的重要机制之一;欺骗者稳定存在需降低与传粉者的直接竞争,而欺骗者和传粉者分散在不同果内,甚至是不同的树上繁殖是理想的繁殖策略。     

基于随机森林模型的国家重点保护陆生脊椎动物物种优先保护区的识别

准确可靠地识别国家重点保护陆生脊椎动物物种的优先保护区,是生物多样性保护的热点问题之一。采用随机森林(random forests)模型,基于12个环境变量,对中国263种国家重点保护陆生脊椎动物建模,并预测各个物种在背景点的适生概率,迭加计算得到国家重点保护陆生脊椎动物物种的生境适宜性指数。此外,基于对生境适宜性指数的空间自相关分析,识别和确定国家重点保护陆生脊椎动物物种优先保护区,并对优先保护区目前的被保护情况进行分析。结果表明,国家重点保护陆生脊椎动物物种的优先保护区的面积为103.16万km~2,约占我国国土面积的10.90%。优先保护区主要分布在我国的西部地区,包括西南地区的秦岭-大巴山山区、云南省与印度及缅甸的交界地区、武陵山山区、喜马拉雅山-横断山脉山区、阿尔泰山脉山区、天山山脉山区、昆仑山山脉山区;东北的大、小兴安岭、东北-华南沿海地区及长江中下游地区有少量分布。优先保护区中被保护的面积为50.40万km~2,占优先保护区总面积的48.86%,保护率偏低,未被充分保护。利用系统聚类分析,将未被保护的优先保护区划分成3种优先保护顺序,以期为相关部门的决策提供科学依据,更好地保护生物多样性。     

秦岭林区锐齿栎次生林种群空间分布格局

以秦岭林区阳坡、阴坡2个典型地段上的锐齿栎次生林为研究对象,运用点格局分析方法 O-ring函数分析了不同坡向、不同发育阶段种群空间分布格局及不同坡向锐齿栎种群的种内与种间空间关联性,探讨锐齿栎空间格局形成和种群维持机制。结果表明:阴坡锐齿栎种群聚集程度高于阳坡;两种坡向种群各发育阶段空间分布格局相似,从幼树到大树均呈现出聚集到随机甚至均匀分布的规律;不同坡向种群各发育阶段间关联性不同,阳坡各发育阶段间呈一定的正相关,而阴坡呈一定的负相关;阳坡中,山杨与锐齿栎种群分布呈一定正相关,灯台树、鹅耳枥与其呈一定负相关,在阴坡,山杨、漆树与锐齿栎呈一定正相关,灯台树、青榨槭、鹅耳枥与其呈一定负相关。结果表明:目前,阳坡锐齿栎种群结构较好,种内、种间竞争不激烈,而阴坡种群不仅受种间竞争的影响,同样受到种内竞争的制约,最终导致其林分结构较差,更新不良,从长远上看,适当疏伐可以增加林内透光性,有益于促进种群的更新与稳定。     

不同采样密度下县域森林碳储量仿真估计

采用浙江省台州市仙居县森林资源二类调查样地实测地上部分碳储量数据,结合Landsat TM影像数据,利用序列高斯协同仿真(SGCS)算法、序列高斯块协同仿真(SGBCS)算法,以4种地面采样密度(SD)SD_1=0.012%、SD_2=0.010%、SD_3=0.007%、SD_4=0.005%,估计全县森林碳储量及其空间分布,分析不同地面采样密度对区域森林碳储量及其分布格局估计精度的影响。结果表明:1)不同采样密度下SGCS和SGBCS估计的森林碳储量分布趋势相似,SGCS估计在采样密度为SD_2时可以满足精度要求,且均值与实测最相符;SGBCS估计受采样密度影响较小,在四种采样密度下均可满足精度要求。2)SGCS、SGBCS估计的不确定性随着采样密度的降低均呈现出整体升高的趋势,增长速率在SD_2采样密度时最低,相对SD_1分别升高1.08%、-1.71%;当SGBCS算法的采样密度由SD_2变为SD_3时,样地数的减少对不确定性影响最大,但对区域空间变异格局估计没有实质性影响。3)将采样密度控制在SD_2(0.010%)水平,利用SGCS和SGBCS算法均能得到准确可靠的森林碳储量及其分布信息,同时能节省至少20%左右的森林调查工作量。     

酸枣根系空间分布特征对自然干旱梯度生境的适应

以烟台、石家庄、银川和吐鲁番四个地区自然干旱梯度条件下生长的酸枣植株为试验材料,对酸枣根系的次生木质部导管及不同径级根系的分布特征进行研究。结果表明:从烟台到吐鲁番,酸枣根次生木质部中导管数量逐渐增多,管径依次增大。酸枣细根(d≤2 mm)长度远远大于其它径级根系的长度。随着干旱程度的增加,垂直方向上,细根出现在较深的土层,水平方向上,酸枣根幅扩大到560 cm,在末端或者接近末端的地方出现较多的细根分支。随着干旱程度的增加,5 mmd10 mm的根系长度在总根长中所占的比例逐渐增大,其可能为干旱生境中植株根系获取水分和养分的主要部位。不同生境中酸枣根系空间分布特征的变化是其长期生存于梯度干旱环境的适应特征。     

大兴安岭北部兴安落叶松(Larix gmelinii)林下穿透雨空间分布特征

森林冠层对降雨的水量和水质再分配是生态水文学研究的热点问题之一。为了研究兴安落叶松林下穿透雨的空间分布规律,探究森林冠层结构对穿透雨影响的生态机制,利用在兴安落叶松林下布设38个雨量筒,测定19场不同降雨事件的穿透雨数据(2013年7—8月),通过统计学方法分析冠层结构各因子与穿透雨的空间变异性规律,结果表明:观测期间,兴安落叶松林穿透雨量为148.3 mm,占同期大气降雨量的80.62%,穿透雨率随着降雨量的增加呈增加趋势;兴安落叶松林下穿透雨具有较大空间异质性,其变异程度随降雨量的增加而减小,以对数方程拟合较好(P0.01);冠层结构特征是影响穿透雨空间变异的重要因素,冠层复杂程度与穿透雨量呈负相关关系(P0.01);距树干距离、冠层厚度、叶面积指数等因素均可影响穿透雨的空间分布,以距树干距离影响最大,其与穿透雨率呈正相关关系(P0.01),而冠层厚度、叶面积指数则均与穿透雨率呈负相关关系(P0.01),但拟合效果不佳;从影响穿透雨的生态学机制来考虑,在冠层结构特征因子中,冠层厚度是决定穿透雨空间分布的最主要因素。     

海岛型旅游目的地生态补偿标准方法体系的构建与应用

海岛旅游可持续发展问题是学术界关注的焦点。但是,目前很少有涉及海岛旅游生态补偿方面的研究成果,这不利于对海岛旅游地的保护和恢复政策的制定。以生态补偿相关理论为基础,构建了一种由界定空间尺度、建立狭义生态补偿标准与广义生态补偿标准物质量核算体系、构建狭义生态补偿标准与广义生态补偿标准物质量评价模型和价值量评价模型、设计狭义生态补偿标准与广义生态补偿标准分摊方案等组成的海岛型旅游目的地生态补偿标准研究的方法体系;并进行了舟山市普陀区案例应用。结果表明:(1)2008年,舟山市普陀区旅游目的地的狭义生态补偿标准为687.2552×104元,广义生态补偿标准为6656.5528×104元;分摊次序Ⅱ阶段的生态补偿标准为687.2552×104元,分摊次序Ⅱ—Ⅲ阶段的生态补偿标准为5794.5577×104元,分摊次序Ⅱ—Ⅳ阶段的生态补偿标准为6656.5528×104元。(2)来自于舟山市、沪宁杭(除舟山市)、国内(除沪宁杭)和国际(含港澳台)的游客,分摊次序Ⅱ阶段均需实际承担1.90元/人次的生态补偿标准额度,分摊次序Ⅱ—Ⅲ阶段分别需实际承担1.90、3.94、29.96和207.57元/人次的生态补偿标准额度,分摊次序Ⅱ—Ⅳ阶段分别需实际承担3.29、5.33、31.35和208.96元/人次的生态补偿标准额度。     

汾河中上游湿地植被β多样性

探讨和揭示群落构建机制(生态位理论和中性理论)是生态学和生物地理学研究的热点和难点之一。研究β多样性格局及其与空间距离和环境异质性的关系为解释群落构建机制提供了一定的理论依据,以往群落β多样性的研究主要集中于物种组成的差异性,对种间在进化关系和功能属性方面的差异则关注较少。在野外调查的基础上,分析了汾河中上游湿地植被Tβ(taxonβ-diversity)、Pβ(phylogeneticβ-diversity)和Fβ(functionalβ-diversity)多样性格局及其与空间距离和生境异质性的关系。结果表明:(1)随着样地间距离的增加,Tβ、Pβ和Fβ整体上表现出逐渐增加的趋势,即表现出群落的距离衰减效应。(2)土壤因子中,TP是影响样地间Tβ、Pβ和Fβ的主要因子(P0.05);p H、TOC和TN对Tβ、Pβ和Fβ的影响均未达到显著水平(P0.05)。(3)由于受到空间扩散限制和生境异质性的影响,样地间β多样性表现出较大的差异,Tβ(0.66—1)、Pβ(0.42—0.85)和Fβ(0.51—0.94)。(4)尽管Tβ、Pβ和Fβ反映了多样性的不同方面,但三者之相关性极显著(P0.01);(5)对Tβ、Pβ和Fβ多样性格局及其与空间距离和生境异质性的关系进行研究,表明环境因子和扩散限制共同决定着β多样性的格局,即群落的构建机制由生态位理论和中性理论共同主导。