长白山温带森林不同演替阶段群落功能性状的空间变化

群落构建机制研究是生态学研究的热点。长白山自然保护区拥有完整的原始阔叶红松林生态系统, 近年来随着物种多样性丧失愈发严重, 对该地区开展群落构建机制研究显得尤为重要。该研究以长白山不同演替阶段的3块5.2 hm ²固定监测样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为研究对象, 通过采集样地内主要树种的6个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶氮含量、叶磷含量、最大树高), 分析不同空间尺度下(5 m × 5 m, 10 m × 10 m, 20 m × 20 m, 30 m × 30 m, 40 m × 40 m, 50 m × 50 m和60 m × 60 m)及不同演替阶段群落性状空间值的变化, 结合零模型的模拟结果对长白山温带森林演替过程中的群落构建机制进行讨论。结果表明: 种库大小对于研究结果具有重要影响。在较大的种库下, 环境过滤作用影响显著。而在样地水平进行研究时, 演替早期和中期, 群落性状空间值与零模型模拟值无显著差异, 在演替的晚期, 群落性状空间值显著高于零模型模拟值。结合多个群落功能多样性指数分析发现, 环境过滤和竞争作用共同决定该地区顶级群落的物种组成。在演替早期大量物种迁入, 群落内物种间存在强烈的资源竞争, 而随着演替进行, 部分物种逐渐被竞争排除出群落, 群落中的物种呈现明显的生态位分化, 竞争作用是维持物种共存的主要机制。     

滇西北高山微水体与溪流生境底栖动物多样性和环境特征

高山微水体由于面积微小且通过地表径流形成串联结构常常被认为与高山溪流具有类似的生境, 然而由于这两类生境中环境因子与底栖动物多样性存在差异, 它们在生态系统中的作用可能完全不同。滇西北地区是全球生物多样性热点区域之一, 境内高山微水体和高山溪流分布密集, 在区域底栖生物多样性维持方面具有重要的功能, 然而目前对这两类高山淡水生态系统的研究较少。为了比较这两类生境环境因子的异同及其对底栖动物多样性的维持作用, 2015年6月, 作者在云南省怒江州贡山县的高山峡谷内, 对27个高山微水体和同区域分布的1条高山溪流(海拔高差500 m范围)的底栖动物多样性和水环境因子进行了实地调查。结果表明: (1)高山微水体和高山溪流底栖动物群落中优势分类单元种群数量均比较庞大, 而稀有分类单元数量较多且种群较小; (2)两种生境在环境因子、物种多样性、功能多样性和群落结构方面的差异明显, 高山溪流有较高的物种丰富度、物种多样性和功能多样性; (3)高山微水体底栖动物多样性的分布与水环境因子无关, 而高山溪流底栖动物多样性与群落结构的形成受到与流速关联的水环境因子和海拔的影响。因此, 高山微水体与高山溪流不能简单地视为类似的生境类型, 它们对区域底栖动物多样性和生态功能维持可能具有不同的作用。     

金钟藤入侵群落的种间联结及生态位特征

金钟藤(Decalobanthus boisianus)是林业有害植物, 其暴发生长和扩散对森林生态系统造成了严重破坏。本文以海南岛48个金钟藤典型分布群落为研究对象, 用方差比率法和贡献定律法探究群落的稳定性; 用χ ²统计量、联结系数(AC)、共同出现百分率(PC)、Ochiai指数和Dice指数分析金钟藤与伴生物种的种间联结关系; 用生态位宽度、生态位相似性系数和生态位重叠指数研究群落中各物种的生态位特征, 以期为金钟藤生物防治的植物物种筛选提供借鉴。结果表明: (1)金钟藤所在48个群落共有156种伴生植物, 其中大戟科、茜草科、桑科、无患子科和樟科植物占优势; (2)群落中优势物种呈正联结关系, 植物种类累积倒数百分比与累积相对频度交点坐标为(44.53, 55.47), 远离稳定交点坐标(20, 80), 说明群落处于不稳定状态; (3)金钟藤与芳槁润楠(Machilus suaveolens)、黄椿木姜子(Litsea variabilis)、岭南山竹子(Garcinia oblongifolia)、显脉杜英(Elaeocarpus dubius)、鸭脚木(Schefflera octophylla)和银柴(Aporusa dioica)都紧密关联, 说明金钟藤与这些物种的资源利用方式较相似; (4)金钟藤的生态位宽度最大, 与伴生物种间的生态位重叠度较高, 但伴生物种间的生态位重叠度较低。金钟藤的入侵导致群落处于不稳定状态, 并与伴生物种间存在激烈的竞争关系。因此, 建议在金钟藤已入侵的群落中大量栽种芳槁润楠、黄椿木姜子、显脉杜英、鸭脚木和银柴, 以遏制其蔓延; 大量栽种翻白叶树(Pterospermum heterophyllum)、海南菜豆树(Radermachera hainanensis)、九节(Psychotria rubra)和肉实树(Sarcosperma laurinum)用于金钟藤入侵群落的植被恢复。     

复杂性-稳定性研究: 数学模型的进展

对自然生态系统的观察给人们以复杂的群落更稳定的直观印象, 但数学模型却得出了截然相反的结论。这一“悖论”使得复杂性-稳定性研究自20世纪70年代以来成为长期的热点。本文对这一领域的数学模型研究进行简要综述。首先对这一论题进行概念剖析, 然后将各类模型分为线性和非线性两大类, 前者即群落矩阵法, 后者包括相互作用矩阵法、复杂网络数值模拟法和食物网构件动力学法。它们分别基于不同的群落构建方法和稳定性判断标准, 探求各物种是如何相互作用并实现共存的。总体而言, 在随机构建的群落模型中, 多样性和连接度的增长不利于系统稳定; 而在更接近真实自然群落的模型中, 相互作用方式、网络拓扑结构、相互作用强度分布等方面的机制提供了稳定效应, 按此组织的生态网络可达到很高的复杂度。然而, 复杂性-稳定性的研究还远未结束, 当前的模型仍不足以反映自然群落中的复杂相互作用, 稳定性的概念也有待拓展。对这一议题的深入研究在生态学理论和生态系统管理实践方面都具有重大价值。     

莲虾共作池塘夏季浮游植物群落及其与环境因子关系

为研究莲虾共作生态系统夏季浮游植物的群落结构特征,于2018年6月至8月对洪湖莲虾共作池塘的浮游植物和水质进行了定量调查监测,并探讨了浮游植物群落结构变化与环境因子之间的关系。结果显示,共鉴定有浮游植物7门71种属,其中绿藻门种类最多,蓝藻门和硅藻门种类次之,三者共占浮游植物总种类数的83.1%。浮游植物优势种有8种,以蓝藻门和绿藻门为主。莲虾共作池塘夏季浮游植物密度和生物量分别变化在2.50×10⁶~6.20×10⁷ cells/L和0.93~24.36 mg/L之间,浮游植物密度总体表现为逐渐升高的趋势,而浮游植物生物量为先升高后降低的趋势,且浮游植物各门的密度、生物量月份间差异不显著(P>0.05)。浮游植物Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均以7月最高出现峰值,不具有明显的月份差异(P>0.05);夏季各月的浮游植物多样性指数均较好,表明莲虾共作池塘浮游植物群落结构处于较稳定的状态。冗余分析（RDA）显示养殖期间的浮游植物物种密度受水温（WT）、总氮（TN）、氨氮（NH₄ ⁺—N）、高锰酸钾指数（COD_Mn）等多种环境因子的影响,而影响莲虾共作池塘各月浮游植物分布的关键环境因子是WT、NH₄ ⁺—N、TN。     

盐碱戈壁药用植物骆驼刺内生菌的分离、培养与鉴定

骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)是新疆民间常用药用植物。为了解骆驼刺内生菌的多样性,获得骆驼刺的内生菌资源,本实验在新疆维吾尔克拉玛依盐碱戈壁(北纬45°16’,东经85°2’)采集骆驼刺。利用常规平板分离方法进行植物内生菌菌株的分离、培养,测定菌株16S r DNA基因序列,并结合系统发育分析进行鉴定。从骆驼刺中共分离到可培养内生菌50株,分属于葡萄球菌属(Staphylococcus)、芽胞杆菌属(Bacillus)、芽胞八叠球菌属(Sporosarcina)、微杆菌属(Exiguobacterium)、气球菌属(Aerococcus)、巨型球菌属(Macrococcus)、多米杆菌(Domibacillus)、巴尔加瓦菌属(Bhargavaea)、微球菌属(Micrococcus)、棒杆菌属(Corynebacterium)、考克菌属(Kocuria)、细杆菌属(Microbacterium)、副球菌属(Paracoccus)、马西利亚菌属(Massilia)和耐辐射球菌属(Deinococcus)15个菌属。其中葡萄球菌属占绝对优势,其次为芽胞杆菌属,为环境和植物当中广泛存在的菌属,分离获得的其他细菌与骆驼刺生长环境(盐渍化严重,高辐射)有关,内生菌多样性与骆驼刺在新疆干旱、寒冷、盐碱土壤环境中的适应性机制具有密切的联系。     

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。     

生物炭-牛粪堆肥中产β-葡聚糖苷酶微生物群落应答碳代谢抑制效应

【背景】在高浓度葡萄糖引起的碳代谢抑制效应下,产β-葡聚糖苷酶(β-glucosidase)功能微生物群落为适应碳代谢压力的变化,会差异化表达糖耐受和非糖耐受的功能基因。在堆肥中添加生物炭可以改变微生物生存的环境,进而影响微生物群落的组成与功能。【目的】分析在不同碳代谢压力下添加生物炭对产β-葡聚糖苷酶功能微生物群落的结构组成与功能的影响。【方法】在生物炭牛粪-稻草堆肥中添加葡萄糖、纤维二糖及β-葡聚糖苷酶抑制剂,构建不同的碳代谢压力。以细菌来源GH1家族的β-葡聚糖苷酶基因为分子标记基因构建基因克隆文库。同时测定羧甲基纤维素酶酶活和β-葡聚糖苷酶酶活。【结果】放线菌、变形菌和拟杆菌是功能微生物群落中的优势菌群。其中,CL处理组变形菌数量有所下降,在添加了抑制剂的处理组中,拟杆菌的数量明显上升。高浓度葡萄糖显著抑制了羧甲基纤维素酶酶活,但对β-葡聚糖苷酶酶活影响不大,其中低浓度纤维二糖的处理可以显著诱导β-葡聚糖苷酶活性。GHCH处理组中β-葡聚糖苷酶表现出高浓度葡萄糖激活特性。【结论】添加生物炭未明显影响参与纤维素降解的功能微生物群落对碳代谢抑制效应的应答。与自然堆肥相比,在添加了生...     

空间组织模式：微生物群落组装的“游戏”规则

在生物膜形成过程中,微生物种群之间通过主动或者被动的生物过程所形成的独特空间结构被称为空间组织模式。微生物空间组织模式广泛存在于自然和人工环境中,比如医疗、工业和生态系统等,是微生物形成和维持特定群落结构并发挥功能的主要方式,也是形成和维持微生物群落多样性的关键机制。然而,由于微生物群落的复杂性及相关研究方法的局限性,微生物空间组织模式方面的研究目前仍然处于起始阶段。本文梳理了微生物空间组织模式领域的研究进展,系统总结了空间组织模式初始阶段（微生物界面附着）和成熟阶段（空间自组织）的形成过程与协同机制,以及其对微生物养分利用和元素循环、微生物多样性维持和种群进化及功能的影响和调控机制,并分析了影响微生物空间组织模式的关键环境因素。     

台风利奇马对城市淡水系统中微生物群落和抗生素耐药性基因的影响

【背景】极端天气事件(如台风)带来的强风和降水,会给水生生态系统造成短暂和持久的影响。然而,很少有研究关注台风对水生微生物群落和抗生素耐药性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的影响。【目的】对台风前后城市淡水水域的微生物群落和抗性基因组成进行研究分析,更好地认识极端天气对淡水生态系统的干扰。【方法】在台风前后从4个地点采集了水样,通过宏基因组分析,检测了台风利奇马对温州休闲水域微生物群落和抗性基因的影响。除水生微生物群落和抗性基因外,还分析了每个采样点的物理、化学参数,包括温度、pH、溶解氧、叶绿素a、可溶性活性磷、硝酸盐、亚硝酸盐和铵。【结果】台风登陆后,大多数地点的pH、溶解氧和叶绿素a都有所增加。然而,台风对九山湖的影响要弱于对三垟湿地的影响。台风登陆后,变形菌门、蓝菌门和拟杆菌门的相对丰度增加,而放线菌门的相对丰度下降。在属水平上,栖湖菌的微生物多样性和相对丰度显著增加。在所有的环境因子中,铵是影响微生物群落结构的最重要的环境因子。另外,在所有样本中均检测到35个机会性致病菌类群。台风后,铜绿假单胞菌的相对丰度增加。ARGs显示了空间(采样点间)和时间(台风前后)的变化。冗余分析表明,水总无机氮是影响抗性基因分布的主要环境因子。【结论】这些发现为极端天气(如台风)如何影响淡水系统中的微生物群落和抗性基因提供了新的见解。台风登陆增加了城市淡水系统的公共安全风险,因此,检验检疫方法和手段应该前移,加强对环境健康安全的评价和分析,这将有助于减轻抗生素耐药性和致病菌扩散的风险。