特有植物多样性分布格局测度方法的新进展

特有植物是生物多样性保护的重要对象,对其分布格局的研究可以为生物多样性优先保护区的确定提供重要参考.研究人员利用多种测度和分析方法,在不同地理区域对特有现象的分布格局开展了大量研究.随着分子系统学方法的不断完善及一些空间统计分析方法的引入,新的生物多样性测度方法应运而生.本文介绍了生物多样性测度方法的类型及其特点、应用现状与前景.这些测度方法的发展经历了从单一的时间或空间格局到时空格局统一的过程,具体涉及物种丰富度、谱系多样性、进化特异性以及这3种测度方法整合空间分布加权的算法.其中,谱系多样性指数(phylogenetic diversity)、谱系特有性指数(phylogenetic endemism)以及空间加权的进化特异性指数(biogeographically weighted evolutionary distinctiveness)尤其值得关注.中国特有植物分布格局的研究需要在以下4个方面进一步开展工作:(1)完善特有物种的分布格局研究;(2)加强物种的测序工作,完善谱系多样性格局的分析;(3)结合系统发育信息,揭示谱系多样性及进化历史的分布格局,进而深入开展物种p多样性和谱系p多样性的研究;(4)加强物种分布区变化的模拟,在时间维度上探讨特有现象的变化格局,为生物多样性保护提供更完善的理论支持.     

不同类群水生昆虫群落间的一致性以及空间和环境因子的相对作用

生物多样性监测和保护过程中通常用到指示类群,然而对于这些指示类群有效性的测度仍然十分欠缺.为探讨不同类群水生昆虫群落的一致性及空间因子、环境变量的相对影响,作者于2010年4月对东苕溪流域源头溪流21个采样点进行了调查.共记录水生昆虫7目44科92属130种.我们将水生昆虫群落划分成鞘翅目(C)、蜉蝣目+襀翅目+毛翅目(EPT)和双翅目+广翅目+蜻蜒目(DMO)3个类群.一致性分析结果表明:3个类群的群落一致性(r)较高,分别为C对EPTr=0.65 (P＜0.001)、C对DMO r=0.67 (P＜0.001)、EPT对DMO r=0.82 (P＜0.001).方差分解表明环境变量是影响不同类群水生昆虫群落结构的主要因素,空间因子的影响相对较小.环境因子中影响不同类群水生昆虫群落的关键变量大体相似,其中海拔、pH、平均流速和化学需氧量是最主要的驱动因子.我们的结果表明该研究区域不同类群的水生昆虫群落一致性很高,且对环境变量的响应也相似;因此,在水生昆虫生物多样性保护中可考虑利用其中的某一类群,如蜉蝣目+襀翅目+毛翅目(EPT)类群,作为有效的指示类群.     

植物间正相互作用对种群动态和群落结构的影响:基于个体模型的研究进展

植物间的相互作用对种群动态和群落结构有着重要的影响。大量的野外实验已经揭示了正相互作用(互利)在群落中的普遍存在及其重要性。为了弥补野外实验方法的不足, 模型方法被越来越多地应用于正相互作用及其生态学效应的研究中。该文基于个体模型研究, 探讨了植物间正相互作用对种群动态和群落结构的影响。介绍了植物间正相互作用的定义和发生机制、植物间相互作用与环境梯度的关系。正相互作用是指发生在相邻的植物个体之间, 至少对其中一个个体有益的相互作用。植物通过直接(生境改善或资源富集)或间接(协同防御等)作用使局部环境有利于邻体而发生正相互作用。胁迫梯度假说认为互利的强度或重要性随着环境胁迫度的增加而增加, 但是越来越多的经验研究认为胁迫梯度假说需要改进。以网格模型和影响域模型为例, 介绍了基于个体的植物间相互作用模型方法。基于个体模型, 对近年来国内外正相互作用对种群时间动态(如生物量-密度关系)、空间分布格局和群落结构(如群落生物量-物种丰富度关系)影响的研究进行了总结。指出未来的研究应集中在对正相互作用概念和机制的理解, 新的模型, 新的种群、群落, 甚至生态系统问题, 以及在全球变化背景下进行相关的研究。     

南方红壤区3年生茶园土壤呼吸特征

为探讨南方红壤区茶园的土壤呼吸特征,采用LI-Cor8100开路式土壤碳通量测定系统观测3年生茶园系统的土壤呼吸速率,对茶园土壤呼吸速率的季节变化和在茶行尺度上的空间异质性进行了研究。结果表明,茶园土壤呼吸速率的月动态变化呈明显的单峰曲线特征,峰值出现在8月;茶园土壤呼吸速率的月动态变化与温度呈极显著相关(P<0.01),土壤10 cm的温度能够解释茶园不同观测区域土壤呼吸速率月动态变化的67.79%~88.52%;用指数方程计算的茶园不同观测区域土壤呼吸Q10值为1.58~1.86。在茶行尺度上,茶园土壤呼吸速率存在明显的空间异质性,土壤呼吸速率通常在距离茶树基部较近的位置较高;根系生物量能够解释茶园土壤呼吸速率在茶行尺度上空间变异的82.68%。因此,根系分布的空间差异是造成茶园土壤呼吸速率空间异质性的主要原因。     

古田山亚热带常绿阔叶林粗根空间分布特征及影响因子分析——探地雷达途径

粗根在森林生态系统内扮演重要角色,粗根空间分布不仅与环境因素有关还受到生物因素的影响,根系密度可以在一定程度上反映森林群落地下生长及种间竞争情况.根系研究一直是生态学领域极具挑战性的工作,传统的挖掘法具有费时、费力、破坏样地、不能连续测定等缺点.在自然保护区,原则上禁止使用破坏性取样方法进行研究.因此,应用非破坏性方法进行森林粗根研究具有重要的实践意义.应用探地雷达技术,对古田山自然保护区24公顷监测样地内山脊、山坡、山谷3种生境及胸径大于50 cm优势树种甜槠、木荷的地下粗根密度进行研究.结果发现:(ⅰ)探地雷达探测3种生境粗根密度均值为88.04 roots/m2.粗根主要集中在地表0~40 cm土层范围,土壤深度增加,粗根密度迅速下降.粗根密度集中于树种周围,较开阔样地或距树木一定距离处粗根密度较低;(ⅱ)山脊、山坡、山谷间总粗根密度差异显著,山脊、山谷粗根密度大于山坡;优势种甜槠粗根密度大于木荷.直径>3 cm的粗根在山谷分布数量显著大于山坡、山脊,该部分粗根在20~40 cm土层密度值最大;(ⅲ)粗根密度随树种丰富度的增加而显著降低,优势树种甜槠、青冈、马尾松个体数对粗根分布有影响显著;(ⅳ)0~40 cm是粗根的"基础分布层",大部分粗根分布于此范围,粗根密度均值为84.18 roots/m2,与地形变化、树种丰富度、稀疏树种丰富度、地上树木密度均没有显著回归关系;40~60 cm土层,环境与生物因素均会影响粗根密度的大小,是森林根系减小空间重叠、邻根干扰、缓解竞争压力的"潜在分布层".研究表明,应用探地雷达技术可以实现对粗根空间分布及影响因子较准确、有效的非破坏性研究.     

三叶斑潜蝇幼虫种群空间格局及抽样技术研究

三叶斑潜蝇Liriomyza trifolii是我国重要的园艺及蔬菜害虫,研究三叶斑潜蝇种群的空间格局和抽样技术,可为该虫的危害调查与防治提供理论依据。应用Iwao m*-m回归分析法、Taylor的幂法则及6个聚集指标,对三叶斑潜蝇幼虫在番茄和豇豆上的空间分布型和抽样技术进行了研究,并做了影响因素分析。结果表明:三叶斑潜蝇幼虫在番茄和豇豆上均呈聚集分布,分布的基本成分是以个体群形式存在,通过分布型参数,采用Kc法、Iwao法及Taylor幂法计算出了在不同精度下三叶斑潜蝇田间的理论抽样数。     

乙型肝炎病毒X蛋白的优势氨基酸序列与热点突变位点的生物信息学分析

乙型肝炎病毒X蛋白(hepatitis B virus X protein,HBx)全长154个氨基酸,与肝癌发生密切相关.为确定HBx的优势氨基酸序列和热点突变位点,在GenBank中下载所有HBx的氨基酸序列13950条,剔除插入突变、缺失突变和起始密码子非甲硫氨酸的序列,最后保留7126条.通过分析这7126条序列,计算出HBx每个位点的氨基酸分布情况,出现频率最高的氨基酸为该位点的优势氨基酸,其他氨基酸为突变氨基酸.154个位点的优势氨基酸组成HBx优势氨基酸序列.突变率>10.0%的热点突变位点有32个.其中第36、42、44、87、88和127位氨基酸有4种(突变率>1.0%)以上突变形式,具有较高的多态性.与肝癌密切相关的K130M/V131I双突变率为34.7%.通过7126条HBx序列与优势序列的同源性比较,随机选出其中50条序列(2条与优势序列同源性<75%,48条同源性为76%~99%),与23条参考序列及优势序列共同构建系统发生树.结果显示,HBx优势氨基酸序列属于基因型C,这与基因型C为全球主要流行型一致.本研究首次系统性分析了GenBank中HBx的优势序列,确定了32个HBx热点突变位点和6个多态性较高的位点,为基于HBx突变的基础和应用研究奠定了基础.     

不同生境下五唇兰根部可培养内生细菌多样性研究

兰科植物内生细菌与菌根真菌的协作对宿主植物的生长、抗病、抗逆及植物修复环境能力等具有重要意义,揭示其内生细菌多样性及与生境之间的关系有助于阐明兰科植物的适应与进化机制。本研究基于16SrDNA序列分析探讨了不同生境下东南亚特有种五唇兰根部可培养内生细菌多样性及其空间异质性。结果表明:从不同生境下五唇兰根部共分离出内生细菌59株,其中从土生型五唇兰根部分离出内生细菌45株(76.27%),从石生型五唇兰根部分离出内生细菌14株(23.73%);基于内生细菌16SrDNA序列同源性分析及构建的系统发育树显示,五唇兰根部内生细菌分属于7属,即芽孢杆菌属(Bacillus)、伯克氏菌属(Burkholderia)、草酸菌属(Pandoraea)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)、泛菌属(Pantoea)、欧文氏菌属(Erwinia),其中优势属为芽孢杆菌属,次优势属为泛菌属和伯克氏菌属;多样性分析显示,土生型五唇兰根部内生细菌群落的Shannon多样性指数大于石生型五唇兰,不同生境下五唇兰根部内生细菌群落结构差异极显著(P0.01)。土生型五唇兰根部内生细菌群落优势属为芽孢杆菌属和泛菌属,石生型五唇兰根部内生细菌群落优势属为芽孢杆菌属和伯克氏菌属。     

肉桂双瓣卷蛾发生期预测与幼虫空间分布型研究

肉桂双瓣卷蛾Polylopha cassiicola是危害肉桂Cinnamomum cassia和樟树Cinnamomum canphora嫩梢的一种重要钻蛀性害虫,对华南地区肉桂和樟树的发展造成了严重威胁。为了有效地控制该害虫,准确掌握其最适防治时期是非常必要的。2013-2015年采用物候法、期距法和空间分布型分析方法,对肉桂双瓣卷蛾的发生期进行预测和幼虫空间分布型进行了研究。结果表明,肉桂双瓣卷蛾在林间属聚集分布,是害虫本身的生物学特性和樟树林不同样地不同生境共同作用的结果。采用物候法预测樟树林肉桂双瓣卷蛾成虫盛发日,采用期距法预测幼虫发生时间基本吻合,可按照预测的时间进行防治或适当提前进行防治。     

1963-2012年新疆棉花需水量时空分布特征

研究基于新疆地区54个国家基本气象站1963-2012年的逐日气象资料,采用联合国粮食与农业组织FAO推荐的Penman-Monteith公式及作物系数法,计算了近50年来新疆棉花全育期和各生长阶段需水量。并利用线性趋势估计、MK检验、空间插值法对农作物全育期及各生长阶段需水量年际变化趋势和空间分布特征进行分析。结果表明：1）1963-2012年,新疆54个气象站棉花全育期平均需水量为759 mm,各站变化范围为555-1205 mm,差异明显。其空间分布整体呈现西北向东南递增、南疆大于北疆、东部大于西部的趋势。2）1963-2012年,在棉花的生长初期与发育期,全疆需水量空间分布总体由北向南增大并呈带状。在棉花的生长中期与生长末期,需水量空间分布表现为由西向东增大的格局。3）近50年棉花不同生长阶段需水量总体呈现下降趋势,并且除了生长中期下降趋势较显著外其他都不太明显。其中,生长中期下降速率最大为6.1 mm/10a,发育期及生长末期下降速率次之分别为2 mm/10a和1.3 mm/10a,生长初期下降速率最小,需水量以0.6 mm/10a的速率递减。4）新疆1963-2012年棉花全育期需水量总体呈下降趋势,递减速率平均约为5.3 mm/10a,并在1981年开始发生突变。5）全育期年需水量下降倾向率总体呈现与全育期平均需水量相同的空间分布特征,总体呈现北疆小于南疆、东部大于西部、由西北向东南递增的空间分布特征。