蒙古扁桃植物的潜在地理分布及居群保护优先性

基于野外调查的分布数据,利用GIS技术与生态位模型(MAXENT)模拟、分析、揭示第三纪孑遗、濒危蒙古扁桃植物在亚洲中部荒漠区的潜在地理分布、格局及驱动因子。并将模拟得到的蒙古扁桃在不同地区的平均潜在发生概率与研究区的土地利用数据(主要公路、铁路及县、地市级居民点用地)叠加,进行缓冲分析,以鉴别该濒危植物的保护区面积,进而确定各居群的保护优先性。结果表明:(1)蒙古扁桃的潜在分布都集中在蒙古的南戈壁省及东戈壁省、我国内蒙古自治区巴彦淖尔市、阿拉善左旗、鄂尔多斯高原、锡林郭勒盟西部、河西走廊中部及东部、宁夏回族自治区北部及陕西省北部,以及河北省北部的部分地区;(2)反映极端气候条件的极端最低温度和最暖季降水量主要控制了蒙古扁桃的潜在分布;(3)定量评价了人类活动对蒙古扁桃适生生境的干扰,获得的核心保护区、缓冲区可以较好地指导该植物的原地保护和不同居群的保护优先性。     

新疆土地生态安全时空变化

土地生态安全评价能高效引导土地合理利用,协调生态保护与区域经济发展之间的矛盾。以核密度估算法及克里金空间插值为技术支撑,构建基于突变级数法的土地生态安全评价指标体系,并采用空间变异系数法及灰色预测模型对新疆土地生态安全进行探索性测度分析。结果表明:(1)新疆土地生态安全总体水平不断提高。土地生态安全指数由2004年的0.76上升到2017年0.94,安全等级呈现"不安全→较不安全→临界安全→较安全"的发展趋势。(2)新疆各县市土地生态安全的不均衡性得到改善,空间差异缩小。新疆土地生态安全空间变异系数由2004年的0.51上升为2017年的0.84,呈持续上升趋势,其中2009年到2014年期间最快增加了0.29。(3)研究区人口增加了27.59%,同时未利用地和草地面积的减少量分别占到整个新疆面积的7.51‰和9.45‰。自然资源分布不均、社会经济发展对未利用地和草地的大量占用以及区域人口的急剧增加可能是新疆土地生态安全面临的主要问题。(4)通过灰色模型预测,2020年新疆土地生态安全将进一步得到改善,土地生态安全空间差异将进一步缩小。与2005年相比, 2020年空间变异系数将上升到0.85;安全区和临界安全区将分别增加2.06%和11.24%;较安全区、较不安全区、不安全区将分别下降2.98%、9.16%、1.15%。     

柴达木野生黑果枸杞的空间遗传结构

基于cpDNA序列, 研究柴达木野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum)的遗传多样性、遗传结构和单倍型进化关系, 可为其种群的遗传保护提供理论依据。该研究基于3个筛选的叶绿体多态引物: psbA-trnH、psbK-psbI和trnV, 利用群体遗传分析方法研究柴达木盆地野生黑果枸杞的遗传变异格局: 利用软件DnaSP 6.0和Permut 2.0计算分子多样性指标, 利用分子方差分析研究组间和种群间的遗传变异来源, 利用单倍型网络分析和主坐标分析研究单倍型的聚类关系; 利用最大似然树和贝叶斯系统树分析单倍型的谱系进化关系。结果显示: 叶绿体序列psbA-trnH、psbK-psbI和trnV拼接后的总长度为1 454 bp, 鉴别出14个核苷酸变异位点, 共定义了7个单倍型。种群间总的遗传多样(h_T)和种群内遗传多样性(h_S)分别为0.916和0.512。AMOVA分析结果表明, 80%以上的遗传变异来源于组间和种群间。叶绿体单倍型的贝叶斯系统树和最大似然树均表明柴达木盆地黑果枸杞种群聚为2支: 德令哈和格尔木为一支, 诺木洪为另一支。单倍型网络和主坐标分析结果揭示的拓扑结构和聚类关系与系统树一致。Mantel检验结果表明柴达木黑果枸杞种群间的遗传距离与地理距离存在显著的弱相关关系(r = 0.591 1, p = 0.000 9)。柴达木盆地黑果枸杞种群具有较高的遗传多样性, 种群间遗传分化显著。从遗传多样性保护的角度而言, 具有较高遗传多样性的诺木洪林业站和格尔木新乐村种群可划分为保护管理单元。     

气候变化对蒙古扁桃适宜分布范围和空间格局的影响

为模拟、预测气候变化对孑遗、濒危植物蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)潜在分布的影响, 利用最大熵(MAXENT)模型模拟、预测、对比、分析、揭示蒙古扁桃在最大冰期(CCSM及MIROC模型)、历史气候(1961-1990年)及未来气候(2020年、2050年和2080年, 政府间气候变化专门委员会排放情景特别报告的A2A情景)条件下的适宜分布范围和空间格局的变化。结果表明: (1)蒙古扁桃在历史气候条件下的潜在分布区集中在蒙古的南戈壁省及东戈壁省, 我国内蒙古巴彦淖尔市、阿拉善左旗、鄂尔多斯市、锡林郭勒盟西部, 河西走廊中部及东部, 宁夏北部及陕西北部, 以及河北北部的部分地区; (2)与历史气候条件下的潜在分布相比, 蒙古扁桃在最大冰期CCSM气候情景下的分布经历了明显的、大范围的向南迁移和范围缩小; (3)未来A2A气候情景下, 其潜在分布范围表现出在2020年明显扩大, 在2050年减小, 到2080年又略有增大的趋势。分布格局表现出不断向我国河北及内蒙古东部, 蒙古东部、北部及西部大幅度扩散、迁移的趋势。     

中国扁桃亚属四种野生扁桃的系统发育与物种分化

基于核基因ITS序列研究中国4种野生扁桃: 新疆野扁桃(Amygdalus ledebouriana)、蒙古扁桃(A. mongolica)、长柄扁桃(A. pedunculata)和西康扁桃(A. tangutica)的系统发育关系和物种分化, 为4种植物的遗传与演化研究提供数据支撑。利用单倍型网络和主坐标分析揭示单倍型的聚类关系; 利用最大似然树和贝叶斯系统树分析单倍型的系统发育关系; 利用R语言“ecospat”包分析4种扁桃的生态位分化及其环境驱动因子。4种扁桃ITS1-ITS4片段总长为634 bp, 鉴别出27个核苷酸变异位点, 共定义了28个单倍型。4种扁桃种间最小遗传距离均大于种内最大遗传距离, 种间存在显著的遗传分化。4种扁桃的单倍型聚为两支: 新疆野扁桃、蒙古扁桃和西康扁桃聚为一支, 长柄扁桃为另一支; 单倍型网络和主坐标分析揭示的单倍型聚类关系与系统树一致。西康扁桃与蒙古扁桃、与长柄扁桃之间均表现出了显著的生态位分化, 最暖月最高气温、年平均气温、最冷月最低气温和最暖季降水量是驱动物种生态位分化的关键因子。     

新疆贝母潜在分布区域及生态适宜性预测

基于新疆贝母的62个自然分布点和15个环境因子,利用Arc GIS软件和最大熵模型(MAXENT),预测、分析了该植物在基准气候1961—1990及2050 (2041—2060,基于RCP2.6和RCP6.0情景)条件下的潜在适生区、驱动因子及其生态位参数。结果表明:(1)基准气候下,新疆贝母的适生区主要集中在阿勒泰地区、准噶尔盆地西部、南部、阿拉山口西南部、伊犁河谷南部及吐鲁番盆地西部地区。其中,最适宜的分布主要集中在准噶尔盆地西南部、塔城地区和伊犁河谷中部和南部;(2)新疆贝母在2050时段气候情境下的潜在分布范围与基准气候相比,将分别增加0.94%和0.23%,新增的潜在生境主要分布在准噶尔盆地西部。但最适生的分布区将在伊犁河谷中部、南部及塔城地区略有减少(0.42%和0.39%);(3)年平均降水量、最干月降水量、最干季平均气温和海拔主要限制了新疆贝母的潜在分布,累积贡献率之和达88.58%;基准气候下该植物最适宜分布区的生态位参数为:年平均降水量248—469 mm,最干月降水量3—19 mm,最干季平均气温-22.7—-2.0℃,海拔1350—2100 m。     

一类功能响应的捕食-食饵系统的稳定性分析

本文考虑了具有可变功能响应的捕食-食饵系统,运用微分方程的定性与稳定性理论,给出了系统平衡点的存在性和稳定性以及极限环不存在的充分条件,讨论了在不同的功能响应系统中极限环的存在性,并进行数值模拟验证了该系统结果的正确性.     

海拔变化对高原湿地优势植物叶绿素荧光特性的影响

利用云南高原独特的立体地形和立体气候,选取滇西北代表性高原湿地纳帕海生长的世界广布植物水葱(Scirpus tabernaemontani)和茭草(Zizania caduciflora),分别将两种植物连同其生长的土壤单元原位移至海拔逐渐降低的两处高原湿地(拉市海湿地和昆明滇池流域),分析随海拔梯度下降的区域气候条件差异对两种植物生长周期的叶绿素荧光特性的影响。研究结果表明:与移出地纳帕海相比,移至拉市海和滇池后,植物萌芽期的水葱和茭草叶绿素在拉市海分别增加了22.54%和11.17%,在滇池分别增加了68.77%和29.2%;叶绿素荧光参数值也均随海拔的逐渐降低而升高或降低,滇池的这些数值较拉市海分别升高或降低约1.2—3.0倍。海拔的降低促使PSⅡ实际光化学量子效率的最大值(PhiPSⅡ_(max))和CO_2同化速率相对应的量子产量的最大值(PhiCO_(2max))升高,拉市海分别增至13.96%和25.42%、89.87%和27.08%,滇池分别增至24.09%和46.48%、114.77%和84.33%。两种植物生长期和凋落期的这些参数变化与萌芽期相同,但生长期各项数值的增长率或下降幅度较萌芽期高且变化明显,而凋落期的增长率或下降幅度却比萌芽期低。说明两种广布植物的叶绿素荧光特性指标随着海拔的降低而升高,表明海拔下降有利于两种广布植物光合能力的提升,但光合同化的株高生长速度却远远超过茎粗生长,这种不利影响可能导致两种广布种最终衰亡。     

黄土高原羊圈沟小流域人工物种和自然物种径向生长对气候变化的响应差异

为揭示黄土高原人工和自然物种径向生长对气候变化的响应差异,在延安羊圈沟小流域分别获取人工和自然物种的树木年轮材料并构建标准年表,其中人工物种为刺槐(Robinia pseudoacacia)和柠条(Caragana korshinskii),自然物种为山杏(Armeniaca sibirica)和荆条(Vitex negundo var.heterophylla),并对年表中的气候信号进行了统计分析。结果表明:1)人工物种年表中的气候信号较强,主要表现在5—8月份,与温度呈负相关关系(刺槐:r=-0.427—-0.511,P0.05;柠条:r=-0.227—-0.738,P0.05),与降雨则呈正相关关系,但相关系数未达到显著性水平;自然物种年表中的气候信号较弱,与温度和降雨的相关关系均较低;2)不同于自然物种,人工物种树轮年表还与去年夏季(7—9月份)温度(负相关)和降水(正相关)存在相关关系,表明人工物种树木生长对气候因子存在一定滞后性;3)人工物种树轮年表与PDSI干旱指数在各月份均维持正相关关系,在生长季(刺槐4—9月、柠条4—8月)达到显著水平(刺槐:r=0.481—0.704,P0.05;柠条:r=0.314—0.610,P0.05);而自然物种年表与PDSI干旱指数的相关关系较弱,均未达到相关性水平。从各年表与气候要素(温度、降雨、PDSI)响应强度来看,黄土高原人工物种树木生长受水分胁迫显著,且以刺槐最为明显,其次是柠条;自然物种树木生长则没有明显干旱胁迫的影响,仅山杏生长受一定水分胁迫影响,荆条生长则与各气候要素关系较弱,水分胁迫对其生长的影响已很小。本研究的结果表明黄土高原人工物种生长明显受到水分条件限制,而自然恢复物种生长则受水分条件影响较小,能适应黄土高原干旱半干旱气候条件。