近几十年来冀西北山地白桦次生林径向生长对气候变化的响应

研究不同海拔高度天然次生林径向生长特征及其对气候变化的响应, 揭示影响山地树木径向生长的主要因子, 对于研究气候变化对温带森林生态系统适应性生长、演替和可持续经营的影响具有重要意义。该研究以冀西北山地次生林优势树种白桦(Betula platyphylla)为对象, 于研究区海拔1 350、1 550、1 750、1 950 m处分别设置样地, 采集样木树芯和圆盘, 运用树木年轮气候学方法建立白桦天然次生林标准年表, 并将年轮宽度指数与气候因子进行相关、多元逐步回归分析。主要结果: (1) 1960-2018年研究区气候呈变暖变干趋势, 其中1960-1989年为平稳期, 1989-2018年为快速期。(2)白桦次生林径向生长在1989年发生改变, 年轮宽度指数呈现“增长-下降”的“Λ”形生长趋势。(3)在气候变化平稳期, 白桦次生林径向生长在低海拔样地(B1350、B1550)与气温(平均气温、最高气温、最低气温)呈正相关关系, 在高海拔样地(B1750、B1950)与上年和当年生长季降水量呈显著正相关关系; 在气候变化快速期, 低海拔样地(B1350、B1550)白桦次生林径向生长与生长季气温、生长季潜在蒸散发(ET₀)呈负相关关系, 高海拔样地(B1750、B1950)白桦次生林径向生长与生长季及生长季末期ET₀呈负相关关系。 (4)在气候变化平稳期, 温度对B1350、B1550、B1750样地白桦次生林径向生长的贡献率分别为76%、54%、51%, 水分的贡献率为24%、46%、49%; 在气候变化快速期, 温度对B1350、B1550、B1750样地树木径向生长的贡献率分别为58%、41%、38%, 水分的贡献率为42%、59%、62%; 高海拔B1950样地树木生长始终受水分因子的控制。     

白龙江林区地表甲虫沿海拔梯度的群落结构及动态分析

【目的】揭示白龙江林区地表甲虫群落沿海拔梯度（927-2 735 m）的多样性格局、群落结构及动态变化,为林区内生物多样性长期监测及保护提供理论基础和依据。【方法】采用巴氏罐诱捕法,沿不同海拔梯度（927、1 794、2 376和2 735 m）设置陷阱诱集地表甲虫。【结果】共采集2 015头地表甲虫,包括18科95种。虎甲科Cicindelidae的个体数量最多（436只）占总数的21.6%,其次是叩甲科Elateridae、步甲科Carabidae、葬甲科Silphidae、隐翅甲科Staphylinidae。5个科的采集数量占到总数的75.1%,是白龙江地区优势种群。随着海拔梯度的升高,流域内地表甲虫的数量及优势种群数量都呈先上升后下降的趋势。在海拔2 376 m处,地表甲虫丰富度最高,诱集数量最多。低海拔地区地表甲虫丰富度低,诱集数量少。在种群动态变化中,中高海拔地区的优势种群在6-9月间的种群数量变化趋势呈单峰增长模式,且不同海拔高度不同科种群的诱集峰值不同。如在不同海拔梯度内诱集的步甲科数量均在7月份最多;在海拔2 376 m处,叩甲科个体数量在8月份最多,相比海拔较低的1 794 m处,则7月份数量最多,在低海拔927 m处和高海拔地区2 735 m处,叩甲科的个体数量急剧减少,且动态变化不明显。【结论】在白龙江林区拱坝河流域,地表甲虫种类丰富,优势种群明显。在不同海拔梯度上,其优势种群表现出不同的变化模式。根据地表甲虫群落在海拔梯度上的分布,可将地表甲虫分为三类。一是分布在中高海拔,包括步甲科、隐翅甲科及虎甲科等,在流域内4个不同海拔梯度都有分布。二是在中高海拔和高海拔处种类丰富,在低海拔处未诱集到相应甲虫,包括叩甲科及葬甲科。三是在不同海拔高度都有分布,但数量少,未形成优势种群,包括金龟科、象甲科及瓢虫科等。     

武夷山五种竹子叶、枝、秆碳氮磷化学计量对生长阶段和海拔的响应

探究竹子化学计量特征对生长阶段和海拔的响应对于了解其生理生态特征及生长适应策略至关重要。对武夷山沿海拔分布的五种典型竹子叶、枝、秆的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量内稳态指数(H)进行两个生长阶段的测定。结果显示不论生长阶段的变化,各器官N、P含量的变异系数均显著大于C含量,且秆的N、P含量变异系数要显著大于叶片和竹枝,但不同生长阶段并未改变秆的N∶P (12∶1)。毛竹4月份枝和8月份叶的N、P含量均随海拔增加而降低,而箬竹叶的N、P含量均随海拔增加而增加。海拔和生长阶段的交互作用显著提高了竹秆N含量对生长阶段变化的响应。竹叶N和秆的N、P含量在不同生长阶段具有明显的内稳性调控机制,但竹枝N、P的内稳性特征表现不明显。总而言之,这些结果一方面反映了武夷山五种竹子偏向于选择维持叶N含量的内稳态机制,另一方面调节秆N、P含量的协变来应对海拔和生长阶段变化中养分的利用策略。     

澜沧县两栖动物多样性及海拔分布格局

海拔梯度综合了温度、降水等气候因子,是影响物种多样性分布格局的重要环境因子,两栖动物多样性及其海拔分布格局一直是生物地理学和生态学研究的重要内容。为了全面掌握云南澜沧县两栖动物多样性现状及海拔分布格局,在调查并掌握澜沧县两栖动物多样性本底数据的基础上,根据地形地貌和生境的不同,在澜沧县99个10km×10km有效网格中按照分层抽样的方法选取45个网格,每个网格设置3-5条样线,于2016-2017年开展野外调查。调查共发现两栖动物1842只,隶属于2目9科30属60种,以树蛙科为主,占两栖动物物种总数的28.3%,其中云南纤树蛙（Gracixalus yunnanensis）为新种,清迈泽陆蛙（Fejervarya qingmaiensis）为中国新纪录种;调查到中国特有种有15种,三有保护动物有25种,受威胁物种有19种,其中极危物种1种,濒危物种4种,易危物种14种;澜沧县两栖动物在海拔600-2400m范围内均有分布,其中,在海拔1800-2000m之间的范围内调查到的两栖动物物种数目和多度均较高,其次是在海拔1600-1800m和1200-1400m范围内;本次调查记录到的两栖动物物种数是历史记录物种数的3倍,属数比历史记录多了1倍,铃蟾科为新记录科;丰富度较高的网格尤其是丰富度在20以上的网格均处于中高海拔,海拔相对较低和较高的网格丰富度相对较低;两栖动物多样性科、属、种的丰富度在海拔梯度上分布格局不太一致,种丰富度的海拔分布格局大体呈双峰型,是由包括平均降水量、平均温度和植被覆盖指数等环境因子的综合作用,各因子与物种丰富度相关性从大到小依次为平均降水量 > 平均海拔=平均温度 > 植被覆盖指数 > 水网密度指数 > 样线距离水域的平均距离 > 植被类型数量。研究摸清了澜沧县两栖动物的多样性状况,分析了两栖动物多样性海拔分布格局,为澜沧县生物多样性保护提供基础数据。     

北京东灵山土壤动物-植物互作关系对海拔格局的响应

土壤动物可能会与植物形成复杂的互作网络,有关其对海拔梯度做出响应的研究还相对较少,了解不同生境下的生态网络为理解和预测系统的稳定性及其动态变化机制提供了新途径。于北京东灵山地区调查了沿海拔梯度凋落物层与土壤层中的土壤动物以及木本和草本植物的多样性,并通过零模型的方法对比了土壤动物-植物互作网络特征参数的标准化效应值在高-中-低三个海拔段的差异。结果显示：土壤动物的稀有类群在中海拔段多样性较高,木本植物多样性随海拔降低,而草本植物多样性则随海拔升高。各生物类群组成都随海拔距离而增加,存在明显的聚集性分布格局。植物与土壤动物之间的互作网络特征参数不仅随海拔改变,且在凋落物与土壤层之间、木本与草本植物之间存在差异。总体而言,土壤动物与木本植物互作网络的海拔变化主要与土壤动物多样性有关,而与草本的互作网络则与草本植物多样性有关。沿海拔梯度,存在土壤动物-木本植物向土壤动物-草本植物网络的适应性转变。本研究在同一海拔梯度上探讨了不同层土壤动物与植物的互作关系,对深入理解山地生态系统中各生物类群的共存机制具有重要意义。     

北京市两栖爬行动物空间分布格局及影响因素

基于遥感和野外调查数据,研究北京市两栖爬行动物空间分布格局及其影响因素。结果显示,北京记录两栖爬行动物2纲3目10科17属22种,其中,保护物种15种,占物种总数的68.19%。物种分布整体呈现由西北向东南递减的空间特征,西北部山区丰富度和相对多度较大,门头沟和延庆物种丰富度最大(14种),占调查物种总数的66.67%,优势种为中国林蛙、黑斑侧褶蛙、中华蟾蜍和山地麻蜥;门头沟、怀柔、房山分布了全市71.54%的种群数量;200-500 m海拔段物种丰富度最高(18种),主要生境为森林灌丛;物种数在6种以上的网格有11个,包括大滩、怀九河、百花山、拒马河、密云水库等。总体来看,物种种类和数量相较之前呈现减少趋势,而土地用途转换具有重要影响。1980-2018年,建设用地表现出以东西城为核心向外围扩张的趋势,侵占的农田占生态系统总转换面积的42.85%;城六区和平原区的主要物种为黑斑侧褶蛙和中华蟾蜍,少有中国林蛙分布。进一步分析两栖动物1500 m的迁徙距离内,森林灌丛和农田为主要的生境类型,城市扩张侵占了部分农田;同时,污染物的排放引起水体水质下降,特别是北运河水系,造成两栖动物的繁殖率降低和栖息地破坏。目前,北京市各类保护地虽覆盖两栖爬行动物种类的90.91%和数量的60.45%,但在怀柔宝山镇白河上段、密云水库来水的潮河上段辛庄桥、平谷洳河大兴庄镇-峪口镇等地,仍然存在较大的保护空缺。对此,建议开展长期定位观测,构建生物多样性观测网络,并探索建立高强度土地利用下的生物多样性保护机制,从而实现生物资源可持续利用。     

麦芽糖诱导梯度强度启动子的定向进化改造

不同灵敏度与响应强度的启动子在基因表达调控与代谢工程改造中应用广泛。为筛选不同诱导表达强度的启动子元件,本研究以麦芽糖诱导启动子Pglvc为对象,通过易错PCR方法对麦芽糖诱导型启动子进行突变获得启动子突变体库,然后基于四环素筛选的细胞生长偶联方法对突变体进行高效筛选,获得了不同响应范围和强度的启动子突变体,最终得到的诱导型启动子突变体(MT2、MT3、MT4、MT6)对麦芽糖诱导剂的响应范围从0–3 g/L扩展至0–15 g/L,其中最高诱导表达强度菌株(MT8)较原始启动子菌株的绿色荧光蛋白表达水平提高约3.15倍,有利于进一步拓展梯度强度启动子在枯草芽孢杆菌代谢工程和合成生物学中的应用。     

不同海拔高原鼠兔个性特征与SERT基因多态性关联

个性特征是指动物个体间稳定、可遗传的行为差异,与相关基因多态性有关,反映了动物对环境的适应模式,探究个性相关基因变异,将有助于更好地理解动物对环境的适应与进化机制。本文以高原鼠兔 (Ochotona curzoniae) 为对象,研究了5个不同海拔地区高原鼠兔的个性 (探究性、勇敢性和温顺性) 差异特征,并检测了个性相关基因5-羟色胺转运体 (SERT) 的单核苷酸多态性 (SNP) 和mRNA表达。结果发现,高海拔地区高原鼠兔的探究性和勇敢性显著高于低海拔地区,而高海拔地区高原鼠兔SERT基因mRNA表达量显著低于低海拔地区,提示不同海拔高原鼠兔个性特征差异可能与SERT基因mRNA表达有所关联。进一步检测不同海拔地区高原鼠兔SERT基因多态性及其分布差异情况,发现该基因存在6个SNP (其中5个位于外显子3,1个位于外显子5 );不同海拔地区鼠兔基因分布差异分析显示外显子5的c.A1063C 同义突变与海拔之间存在显著相关,高海拔地区该位点CC基因型分布频率显著高于低海拔地区;c.A1063C的基因型虽然与探究性、勇敢性无显著相关,但与温顺性显著相关。综上所述,随着海拔升高,高原鼠兔探究性和勇敢性增加,这有利于动物获取更多的食物资源,进而增加其生存机会。与此同时,SERT基因多态性显示与不同海拔地区的生存环境相适应的特征,且与温顺性有关,暗示不同海拔高原鼠兔个性差异可能与SERT基因SNP的差异有关。本研究从基因表达与突变的角度尝试阐述高原鼠兔适应不同海拔环境的行为差异,显示了不同海拔地区高原鼠兔行为生存策略潜在的分子机制。     

Effect of daily salinity fluctuation on the intraspecific interactions of a euhalophyte (Suaeda salsa) along a salinity gradient

每日盐度波动对真盐生植物盐地碱蓬种内相互作用沿盐度梯度的影响 土壤盐度的异质性是河口潮间带的一个突出的环境特征,影响植物的生长和盐沼中生物相互作用的转变。本研究旨在探究盐度梯度和盐度波动对一种真盐生植物的种内相互作用的交互影响。     

橘小实蝇成虫肠道可培养细菌群落结构分析

【目的】研究橘小实蝇(Bactrocera dorsalis) 3个种群(实验室正常喂养种群、实验室无菌糖水喂养种群和野生种群)成虫肠道可培养细菌的群落结构组成。【方法】利用16S rRNA基因的聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)分析技术,结合菌落形态观察和生理生化特征鉴定细菌种类。【结果】从橘小实蝇3个种群成虫肠道600株可培养细菌得到53种不同细菌遗传型,分属于肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、肠球菌科(Enterococcaceae)和芽孢杆菌科(Bacillaceae)等3个科。其中肠杆菌科是肠道可培养细菌最优势的细菌种类。同样以序列相似性大于97%的菌株归为相同的细菌种类为标准,找到了橘小实蝇3个种群可培养细菌的共有菌种,结合菌落形态观察和生理生化特征鉴定,确定共有菌种为肠杆菌属5株,克雷伯氏菌属2株,柠檬酸杆菌属1株,泛菌属1株,肠球菌属2株,以及芽孢杆菌属4株。【结论】通过研究橘小实蝇成虫肠道可培养细菌群落结构组成,可为探讨肠道菌群对寄主的生理功能和生态学意义奠定基础,最终为利用微生物防治此类害虫提供新思路。