Elevated summer temperatures delay spawning and reduce redd construction for resident brook trout (Salvelinus fontinalis)

Redd (nest) surveys for resident brook trout (Salvelinus fontinalis) were conducted annually in a mountain lake in northern New York for 11 years with multiple surveys conducted during the spawning season in eight of those years. Repeated surveys throughout the spawning season allowed us to fit an individually based parametric model and estimate the day of year on which spawning was initiated, reached its midpoint, and ended during each year. Spawning phenology was then assessed relative to (1) mean of maximum daily air temperature and (2) mean of maximum daily water temperature at the lake bottom during summer in each year using a linear model. Elevated temperatures in summer were correlated with a delay in spawning and a reduction in the total number of redds constructed. Increasing the summer mean of maximum daily air temperatures by 1 °C delayed spawning by approximately 1 week and decreased the total number of redds constructed by nearly 65. Lake spawning brook trout select redd sites based on the presence of discharging groundwater that is relatively constant in temperature within and across years, leading to relatively consistent egg incubation times. Therefore, delayed spawning is likely to delay fry emergence, which could influence emergence synchrony with prey items. This work highlights non‐lethal and sub‐lethal effects of elevated summer temperatures on native resident salmonids in aquatic environments with limited thermal refugia.     

Natural‐Channel‐Design Restorations That Changed Geomorphology Have Little Effect on Macroinvertebrate Communities in Headwater Streams

Stream restorations that increase geomorphic stability can improve habitat quality, which should benefit selected species and local aquatic ecosystems. This assumption is often used to define primary restoration goals; yet, biological responses to restoration are rarely monitored or evaluated methodically. Macroinvertebrate communities were inventoried at 6 study reaches within 5 Catskill Mountain streams between 2002 and 2006 to characterize their responses to natural‐channel‐design (NCD) restoration. Although bank stability increased significantly at most restored reaches, analyses of variation showed that NCD restorations had no significant effect on 15 of 16 macroinvertebrate community metrics. Multidimensional scaling ordination indicated that communities from all reach types within a stream were much more similar to each other within any given year than they were in the same reaches across years or within any type of reach across streams. These findings indicate that source populations and watershed‐scale factors were more important to macroinvertebrate community characteristics than were changes in channel geomorphology associated with NCD restoration. Furthermore, the response of macroinvertebrates to restoration cannot always be used to infer the response of other stream biota to restoration. Thus, a broad perspective is needed to characterize and evaluate the full range of effects that restoration can have on stream ecosystems.     

秦岭火地塘种子植物区系及其与毗邻地区的关系分析

采用植物区系地理学研究方法,结合野外调查数据和文献资料对秦岭火地塘林区种子植物区系的组成、地理成分特征进行分析,并与其它7个毗邻地区植物区系间的关系进行比较研究。结果表明:(1)火地塘林区有种子植物136科,547属,1 283种;(2)该区的种子植物主要以温带区系成分为主(335属,占总属数61.2%),热带性质的植物次之(135属,占总属数24.7%)。该区植物种类丰富,地理成分复杂,具有明显的热带亚热带到温带的过渡性质;(3)火地塘林区种子植物区系成分与青木川、天华山、牛背梁、周至老县城植物区系亲缘关系较近,与东段的伏牛山次之,与西段的小陇山以及北部的子午岭有一定差异,表明秦岭植物区系成分的经向地带性,即经度越低,温带-北温带成分越高,经度越高,热带-亚热带成分越高。     

西秦岭地区志留/泥盆系过渡带中的鱼类微体化石及其组合序列

西秦岭是开展华南板块志留/泥盆系界线层序研究的一个重要地区.该区普通沟剖面中的志留/泥盆系过渡带包括羊路沟组上部和下普通沟组下部,产丰富的鱼类微体化石,包括花鳞鱼类、棘鱼类、软骨鱼类及盾皮鱼类.这些化石构成两个完全不同的鱼类微体化石组合:羊路沟组合和下普通沟组合.通过与波罗的海等地区鱼类微体化石带的对比,羊路沟和下普通沟组合的地质时代分别为志留纪普里道利世晚期和早泥盆世洛霍考夫期早期.西秦岭地区志留/泥盆系过渡带中的鱼类微体化石及其组合序列的研究,为该区志留/泥盆系界线的精确确定提供了重要的古鱼类学证据.     

秦岭中段松栎混交林群落数量分类与排序

依据陕西省境内秦岭山脉中段设置的34个样地调查资料,从植物物种组成、植物群落与地形因子之间的关系等对该区域松栎混交林群落进行TWINSPAN分类和DCCA排序。结果表明:(1)研究区34个样地共记录维管束植物297种,隶属于77科178属,其中被子植物72科,裸子植物2科,蕨类植物3科;分布较广的植物有:松科、壳斗科、蔷薇科、菊科、禾本科和百合科。(2)TWINSPAN聚类结果将样地群落划分为13个群丛,其中以油松+锐齿槲栎为建群种的群丛最多,占总群丛数量40%,是该区主要的松栎混交林群落类型。(3)样地的DCCA排序结果表明,第一轴明显地反映出群落分布沿海拔、坡位的变化,第二轴主要表现出群落分布沿坡向、坡度的变化趋势;其中海拔、坡度与DCCA一、二轴相关系数分别达到最大值(-0.946 2、-0.795 7),是对该群落分布起决定性作用的因子。(4)研究区主要优势物种的DCCA排序与样地的DCCA排序综合反映出该区松栎混交林群落分布的地形梯度。     

基于景观格局的胶州湾大沽河口湿地生态安全

以胶州湾大沽河口湿地为研究区,利用TM遥感影像为数据源,运用ENVI 4.4软件在GIS技术支持下,提取1986、2002和2010年研究区自然湿地、人工湿地、非湿地3大景观类型的空间信息;运用景观格局指数原理和方法构建生态安全指数,定量分析研究区景观动态变化,阐明景观格局变化下,生态安全状况及驱动机制.结果表明:1986-2010年,研究区在自然与人为双重干扰下陆地面积萎缩,斑块数增多,优势景观消失,景观趋于复杂化、破碎化、分离化;1986-2010年,人类活动对景观干扰愈加明显,景观干扰指数与生态安全指数存在负相关性,研究区各景观损失度上升,生态安全指数下降,其中以自然湿地中河流与河口湿地和芦苇湿地景观的恶化程度最大.基于面积因素构建的各景观生态安全度依次为:非湿地＞人工湿地＞自然湿地;新建并发育的人工林景观和新整合的少海东湖人工湿地公园,在一定程度上弥补了研究区的生态损失,缓和了生态保护与经济发展之间的矛盾,探索出一条湿地保护新型道路.     

利用树木年轮宽度资料重建长白山地区过去240年秋季气温的变化

分析了长白山地区水曲柳年轮宽度变化与气候要素的关系,重建了该地区过去240年来的秋季平均气温。结果表明,当年秋季平均气温与树轮宽度显著正相关(P<0.01);重建方程为Tavg=6.001+6.316XRES,方差解释量为38.6%,调整后方差解释量为35.8%。该地区近240年来秋季气温波动明显,有8个较寒冷时期和6个较温暖时期,其中,1816、1817、1818年的温度低于总体平均值的差值超过1℃,6个较温暖时期中,1794、1795、1796、1797年的温度高出平均温度的差值超过1℃,其他时段的温度变化均在总体平均值上下1℃范围以内。周期分析结果表明,近240多年以来长白山地区秋季平均气温具有显著(P<0.05)的3～5年及较显著(P<0.1)的8～16年的周期。     

秦岭西部山地次生林和人工林大型土壤动物群落结构特征

人类对次生林生态系统的长期扰动必然会对地下生态过程产生深刻影响,而土壤动物群落结构和功能多样性对地下生态过程的演变有重要的指示意义.本文以小陇山林区恢复近30年的次生林和栽植近30年的油松、日本落叶松、欧洲云杉和粗枝云杉林为对象,通过对5种林型土壤动物群落密度调查,采用PCA排序和方差分析等方法,探讨了不同林型土壤动物群落结构特征和营养结构.结果表明:油松林和日本落叶松林土壤动物群落密度是次生林的3.0和2.1倍;油松和日本落叶松人工林土壤动物群落中消费者/分解者比值明显高于次生林,油松林和日本落叶松林消费者/分解者的比值显著高于欧洲云杉林和粗枝云杉林;不同人工林土壤动物群落结构存在明显差异,油松林和日本落叶松林土壤动物群落密度是粗枝云杉林的4.5和3.1倍,而油松林土壤动物群落类群丰富度是欧洲云杉林和粗枝云杉林的1.5倍.     

大兴安岭地区森林雷击火与闪电的关系

林火是森林生态系统的重要影响因子.随着全球气候变暖,林火,特别是雷击火有增多的趋势.本文对我国东北大兴安岭地区1966-2007年的林火数据及相应的闪电和气象资料进行分析.结果表明:1966-2007年,该地区雷击火的次数及其过火面积都呈显著增加趋势.影响雷击火的气象条件与研究时间尺度有关,年尺度的雷击火与降水显著相关,相关系数达-0.489;月尺度的雷击火则与气温显著相关,相关系数为0.18.雷击火与闪电的关系也与时间尺度有关,年尺度的雷击火与闪电关系不明显,受降水影响较大;月尺度的雷击火与闪电具有较好的相关性,且受降水的影响;日尺度的雷击火在降水量＞5 mm时与闪电关系不明显,但当降水量＜5 mm时,雷击火与闪电次数呈正相关.据此,发展了基于闪电定位仪数据的火险指数算法以及大兴安岭地区的森林雷击火预报模型.经2005-2007年雷击火验证,该模型的预报准确率＞80％.     

红松阔叶混交林林隙土壤水分分布格局的地统计学分析

以小兴安岭原始红松阔叶混交林林隙为研究对象,采用网格法布点,通过对生长季内林隙各样点土壤含水量的连续观测,利用基本统计学和地统计学的方法分析并揭示了林隙土壤含水量的时空分布格局,旨在为红松阔叶混交林的可持续经营提供基础数据和理论参考。结果表明:林隙土壤含水量不仅存在明显的空间异质性,而且空间异质性的强度、尺度和空间结构组成随时间而改变。浅层土壤水分空间异质性大于深层,林隙0—7.6 cm、0—12 cm和0—20 cm土壤含水量大小顺序均为9月>7月>8月>6月。林隙、郁闭林分和空旷地土壤含水量大小顺序均为0—7.6 cm>0—12 cm>0—20 cm。生长季内6月土壤含水量不同空间样点极差最大,各月变异都属于中等变异程度;基台值和变程大小顺序同样为0—7.6 cm>0—12 cm>0—20 cm;林隙月平均土壤含水量斑块连接度高,形状复杂,0—7.6 cm、0—12 cm和0—20 cm平均土壤含水量最大值均分布在林隙中心及其附近,最小值分布位置不固定;生长季内土壤含水量及其变化程度均为空旷地最大,林隙次之,郁闭林分最小。