高原湖泊流域国土空间生态修复优先区诊断及修复研究

高原湖泊流域是高原地区人类活动的重要载体,兼具高生态价值和高脆弱性的特点。随着高原湖泊流域城市化和工业化发展加速,湖泊面积萎缩,污染加剧,流域生态环境受损严重,引发了一系列生态环境问题,如水土流失、水污染、湿地退化、生境质量下降等。亟需开展生态修复以平衡经济发展与生态环境保护之间关系,而基于整体保护与系统治理思维诊断并修复生态修复优先区,是科学有序推进国土空间生态保护与修复的重要抓手。基于此,研究以高原湖泊流域典型代表滇池流域为例,利用人类足迹和景观生态风险模型定量评估生态系统所受负向干扰,以最小累积阻力模型和电路理论构建流域生态网络;提取生态网络受负向干扰较高的关键区域为生态修复优先区并提出针对性修复措施。研究表明：(1)滇池流域人类干扰和生态风险整体较高,人类干扰整体呈核心—边缘递减的圈层式分布,中高生态风险占据了绝大部分区域。人类交通网络大幅扩展了人类干扰和生态风险的强度和深度;(2)区域生态网络呈典型湖泊生态网络特点,38条生态廊道呈放射状或环状分布,连通湖区、山区两大生态空间内共23块生态源地,保障区域生态安全;(3)研究共提取生态源地修复优先区73.83km²     

基于土地多功能的黄土丘陵沟壑区生态保护与发展情景评估及多主体模拟

黄土高原丘陵沟壑区生态环境脆弱,近几十年生态保护工程的实施带来显著的生态恢复效果,也对农户的生计策略与区域粮食安全产生了影响。刻画生态脆弱区人-地系统复杂响应过程,可以为区域可持续的土地利用管理模式提供依据。研究从土地多功能出发,着眼于黄土丘陵沟壑区河谷川地、梁峁区域、黄土塬地、土石山地以及城郊区域等不同的典型地貌类型与代表区域,采用多层次利益相关者参与式的评估框架,以农户的耕地利用行为及生态工程影响与未来发展为切入点,设置惯性发展情景、发展优先兼顾生态情景、农业优先兼顾生态情景以及生态优先兼顾发展情景,构建多智能体模型对区域土地利用与土地多功能的时空变化开展模拟。主要结果表明：(1)生态优先兼顾发展情景综合影响最高且对各维度影响相对均衡,而农业优先兼顾生态情景对区域土地的经济维度的功能和社会维度具有更为明显的提升效应;(2)根据土地多功能空间变化模拟结果,区域土地利用破碎化明显且耕地的撂荒对全域土地多功能均表现出明显的限制作用,农业优先兼顾生态情景中土地功能发生下降的面积最少;(3)发生土地功能下降的区域主要分布在土地质量较差、坡度处于5—15°范围内、地形起伏度较大以及距离道路较远...     

基于地表水与地下水分割校正的漓江流域水供给服务时空格局研究

喀斯特区域水循环过程与其他地区存在显著区别,其水供给服务也具有独特的空间分布特征。然而,目前针对喀斯特地区产水量的时空变化研究较少考虑喀斯特生态系统的特殊性,导致产水量的空间模拟结果存在一定偏差。根据喀斯特地貌形态和地下水补径排泄特征提出了一种产水量分割方法,并基于水量平衡原理建立了地表水与地下水分割校正概念模型。选取喀斯特山区典型区域漓江流域为研究区,通过上述方法校正了InVEST模型产水量模拟结果,从栅格、地貌分区和子流域3个尺度分析了漓江流域2000—2020年产水量校正前与校正后时空分布格局。研究结果表明：(1)漓江流域2000—2020年InVEST模型产水量呈现先减后增再减的趋势,水供给服务空间分布格局为北高南低。产水深度在岩溶区和非岩溶区几乎没有差异,但在岩溶区内部差异明显：裸露型岩溶区产水深度高于覆盖型和埋藏型,峰林平原产水深度高于峰丛洼地。子流域分区平均产水深度排序为漓江上游区>漓江中游区>恭城河区>荔浦河区>漓江下游区。(2)利用地表与地下水分割校正后,水供给服务空间分布格局为四周高于中部,西北部高于东南部。非岩溶区产水深度明显高于岩溶区,埋...     

新疆猪毛菜属植物多样性地理分布格局及其环境解释

猪毛菜属(Salsola)是新疆干旱区分布最为丰富的被子植物属之一,是盐碱和荒漠区的先锋种和建群种,对西北干旱区植被恢复与建设具有巨大生态价值。基于新疆自然分布的33种猪毛菜属物种共741个分布数据,整合利用点格局法和物种分布模型法构建了物种丰富度(SR)、加权特有性指数(WE)和校正加权特有性指数(CWE)的分布格局。选取环境能量、水分可获得性、气候季节性、生境异质性、土壤条件和历史气候变化共6类19种生态因子,利用地理加权回归模型(GWR)探究了环境异质性对猪毛菜属物种丰富度的影响。结果显示：(1)基于现实点位模型和物种分布模型构建的物种丰富度具有一致性,均呈北高南低、西高东低的破碎化分布趋势,但物种分布模型的结果在空间上比点格局法更连续,物种丰富度的高值区主要分布于准噶尔盆地南缘、准噶尔西部山地、天山西端和天山南脉南缘;(2)加权特有性指数和校正加权特有性指数的分布格局与物种丰富度分布格局具有一定差异,其最大值集中分布于准噶尔盆地南缘、伊犁河谷和塔里木盆地西南缘;(3)GWR模型结果表明,海拔变幅、土壤酸碱度和最干月降水量是制约新疆分布的猪毛菜属丰富度和特有性分布的最重要因素。     

面包酵母细胞循环模型的实验验证

本文对作者早期提出的面包酵母细胞循环模型CCM进行了改进和动态实验验证。结果表明,CCM的动态特性基本与真实过程相符。基于该模型设计的酵母流加发酵最优进料控制策路的实施结果证实,CCM能够用于酵母生产的质量控制。     

基于MaxEnt模型的北京周边山区野生狍(Capreolus pygargus)的生境适宜性评价

基于2019年7月—2021年2月在北京周边山区进行的野外调查,采集到65处野生狍(Capreolus pygargus)分布位点,选取22个影响野生狍分布的环境因子,利用最大熵(MaxEnt)模型模拟野生狍在北京周边山区的潜在生境分布。结果显示,训练集的AUC值为0.863,预测精度较高;最暖季均温、最湿月降水量、海拔、平均气温日较差、最干月份降水量、最暖月最高温度、温度季节性变化标准差和坡度的累积贡献率达90.9%,是影响北京周边山区狍生境适宜性的主要环境变量。据MaxEnt模型模拟结果对野生狍生境进行适宜性划分(高适宜、中适宜、低适宜和非适宜区),北京周边山区野生狍的适宜生境分布面积为3947.6 km²,占整个研究区域的24.1%,主要分布于北京西部的太行山区域及北京东北部的燕山区域,在北京北部呈少数斑块化分布。高适宜区分布面积为319.8 km²,占整个研究区域的2.0%。在进行北京周边山区野生狍种群及生境的保护实践中,应加强对野生狍适宜生境集中分布的百花山国家级自然保护区和雾灵山国家级自然保护区等区域的生境保护,并通过植被保育及生...     

基于模型构建提升生物学学科能力的教学设计——以“药物‘环游’记之血液循环途径”为例

在“血液循环途径”一节的教学中,围绕体循环与肺循环过程构建模型,关注对模型的评价与改进,在逐步完善模型的过程中,深化学生对血液循环系统结构与功能的理解。整个教学过程中注重学生的学习理解、实践应用及迁移创新等学科能力的发展,培养学生归纳与概括、模型与建模等科学思维。     

ε-聚赖氨酸抑菌性能的研究进展

ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)是抑菌谱广泛的天然抑菌剂,由通过α-羧基与ε-氨基连接的25–35个赖氨酸聚合而成。ε-PL主要由白色链霉菌发酵生产所得,比化学生产更加高效和环保。ε-PL具有水溶性好、耐热和对环境无污染等特点,具有良好的应用前景。本文从发酵生产入手,着重综述了ε-PL对各种微生物抑菌性能、抑菌机制及抑菌机制模型的研究进展。推测ε-PL是通过对细胞膜的破坏而改变细胞的通透性,或者作用到细胞内引起活性氧(reactive oxygen species, ROS)胁迫而影响调节基因的表达,从而起到抑菌作用。根据这2种抑菌方式分别建立了相应的抑菌模型,即毡毯模型和ROS诱导细胞凋亡模型。本文可为ε-PL对微生物抑制性能的深入研究提供依据,同时也提出了ε-PL抑菌机制的新模型,为扩展ε-PL应用领域提供了一定的参考。     

基于RS与水动力模型的鄱阳湖草洲产卵型鱼类潜在产卵场识别

鱼类产卵场的研究与保护对维持鱼类生物多样性具有重要意义,研究结合遥感数据与水动力模型,旨在识别2000—2020年鄱阳湖草洲产卵型鱼类潜在产卵场,并分析其时空变化特征,探究现有保护区对产卵场的保护效率。结果表明,近20年来鄱阳湖鱼类潜在产卵场面积呈增加趋势,空间上呈现从湖岸向中心扩张趋势。2005年前后潜在产卵场平均面积分别为519.97和694.42 km²,产卵场面积与空间分布均发生显著变化。2005年前潜在产卵场主要分布于鄱阳湖西部的永修、新建,以及东部的鄱阳和南部的余干等地近岸区域。2005年之后产卵场向湖中心扩张,都昌水域出现大片连续的潜在产卵场。鄱阳湖鲤鲫产卵场省级自然保护区内平均包含了17.75%的潜在产卵场,鄱阳湖的蝶形湖平均分布有34.73%的潜在产卵场。潜在产卵场分布可以进一步指导鄱阳湖保护区的优化和鱼类产卵场调查,研究使用的方法也适用于其他区域草洲产卵型鱼类潜在产卵场的识别研究。     

藻源污染物特性对高藻水微滤处理过程中膜污染的影响

采用不同生长时期的藻细胞、藻源型有机物(AOM)及原藻液进行过滤实验,研究不同生长时期的藻源污染物对膜污染的影响特性及机制。利用UMFI法分析不同生长时期的藻细胞、AOM及原藻液的污染程度;采用CRITIC分析法定量分析了不同生长时期的AOM和藻细胞在混合过滤过程中对膜污染的贡献率,同时采用混合污染堵塞模型分析了不同生长时期的原藻液不同过滤阶段的主要污染堵塞类型。结果表明, 3个生长时期的藻细胞及AOM的膜污染程度均为对数期最轻;值得注意的是,在原藻液过滤过程中藻细胞及AOM的膜污染贡献率随着生长时期的不同而有所变化,其中AOM的污染权重随着生长时期的延长不断减小,而藻细胞的污染权重随着生长时期的延长不断增大。不同生长时期的原藻液过滤过程中均呈现两段式污染堵塞类型,并且后段均为滤饼堵塞。研究不仅阐明了藻源型污染物特性对微滤处理高藻水膜污染的影响机制,同时也为改善膜污染的技术开发提供参考。