西藏拉萨河流域中下游不同植被类型表土花粉组合特征与年均降水量关系的研究

为定量恢复西藏拉萨河流域全新世的古气候环境,作者对拉萨河流域中下游表土孢粉组合特征与植被以及降雨量分布的相关性进行了研究。表土花粉研究结果显示,拉萨河流域中下游表土花粉组合能较好反映样方植被群落特征。根据研究区域孢粉组合特征,拉萨河流域中下游主要划分为8个孢粉组合带,即高山沼泽草甸带、高山灌丛草甸带、亚高山灌丛带、桦木林带、河谷沙棘林带、亚高山草甸带、亚高山半荒漠灌丛带和亚高山荒漠带。花粉类型与年均降水量的相关性分析结果表明,乔灌木花粉含量、Cy/G+A比值、莎草科、蓼属均与年均降水量呈显著正相关,而草本花粉含量、禾本科、蒿属、藜科与年均降水量呈显著负相关。因此,年均降水量是影响拉萨河中下游植被类型和表土花粉组合特征的重要因素。     

东太湖表层沉积物放线菌群落结构多样性及其空间异质性

采用基于16SrRNA基因变性梯度凝胶电泳(DGGE)方法,考察东太湖表层沉积物放线菌群落结构多样性及其空间分布特征.结果显示:东太湖表层沉积物中放线菌群落结构多样性较高,DGGE指纹图谱样品的平均条带数为21.5±2个,群落结构多样性(如Shannon-Wiener指数)在空间尺度上差异不明显;聚类分析表明放线菌群落结构空间分布特征表现为相邻采样位点群落结构较为相似,这可能与相邻位点沉积物理化性质类似有关.典型对应分析结果表明,东太湖表层沉积物中放线菌群落结构变化的主要影响因子为沉积物pH.     

氮磷负荷比对浅水湖泊初级生产者的影响

为研究氮磷营养负荷比值(N︰P)的升高对浅水湖泊初级生产者的影响, 在种植刺苦草的模拟系统中, 保证磷(P)负荷不变, 不断增加氮(N)负荷, 设置三种N︰P 比(0︰1、20︰1 和40︰1), 比较不同N︰P 负荷条件下, 浮游植物、附着藻类和沉水植物的生长情况。研究结果表明: 三种不同的N︰P 负荷条件下, 上覆水中总氮(TN)和硝态氮(NO3 – -N)含量随着N︰P 的升高呈现增加的趋势, 总磷(TP)则下降。浮游植物和附着藻类生物量在N︰P 比为20︰1 时出现最大值,显著高于其它两个处理组; 刺苦草的生物量在实验结束时显著增加, 但各处理间没有显著差异。以上结果表明, N︰P 升高能够促进浮游植物与附着藻类的生长, 但超过20︰1 会抑制其生长, 而N︰P 的变化对沉水植物没有显著影响。     

环境微生物研究中机器学习算法及应用

微生物在环境中无处不在，它们不仅是生物地球化学循环和环境演化的关键参与者，也在环境监测、生态治理和保护中发挥着重要作用。随着高通量技术的发展，大量微生物数据产生，运用机器学习对环境微生物大数据进行建模和分析，在微生物标志物识别、污染物预测和环境质量预测等领域的科学研究和社会应用方面均具有重要意义。机器学习可分为监督学习和无监督学习2大类。在微生物组学研究当中，无监督学习通过聚类、降维等方法高效地学习输入数据的特征，进而对微生物数据进行整合和归类。监督学习运用有特征和标记的微生物数据集训练模型，在面对只有特征没有标记的数据时可以判断出标记，从而实现对新数据的分类、识别和预测。然而，复杂的机器学习算法通常以牺牲可解释性为代价来重点关注模型预测的准确性。机器学习模型通常可以看作预测特定结果的“黑匣子”，即对模型如何得出预测所知甚少。为了将机器学习更多地运用于微生物组学研究、提高我们提取有价值的微生物信息的能力，深入了解机器学习算法、提高模型的可解释性尤为重要。本文主要介绍在环境微生物领域常用的机器学习算法和基于微生物组数据的机器学习模型的构建步骤，包括特征选择、算法选择、模型构建和评估等，并对各种机器学习模型在环境微生物领域的应用进行综述，深入探究微生物组与周围环境之间的关联，探讨提高模型可解释性的方法，并为未来环境监测、环境健康预测提供科学参考。     

鄱阳湖自然保护区湿地植被生物量空间分布规律

探明区域湿地植被生物量的空间分布规律及其变化趋势,对于更好地保护候鸟生境、制定合理的湿地保护政策具有重要的意义。以鄱阳湖国家级自然保护区为研究对象,基于2000—2011年研究区MODIS植被指数产品和同期的植被生物量调查资料,建立了湿地植被生物量的遥感估算模型。在此基础上利用GIS空间分析方法,系统分析了保护区近10年来湿地植被生物量的空间分布规律及其季节变化特征。研究结果表明:(1)MODIS增强型植被指数的乘幂模型可以较好地模拟研究区湿地植被生物量的鲜重,拟合模型总体精度达到91.7%。(2)多年平均生物量呈现"岛屿型"空间分布模式:各子湖泊及洼地中心处,表现为水生植被群落为主的低生物量区(285 g/m2);湖心水体外围14—15m的高程区域,分布着以苔草群落为主的中生物量区(285—830 g/m2);高程位于16—18m的河口三角洲及天然堤坝区域,表现为以蒿、荻和芦苇群落为主的高生物量区。(3)保护区植被群落分布具有特定的季相变化特征,高、中、低生物量区在不同的月份呈现出不同的空间生消和演进规律,鄱阳湖水位的周期性涨落是影响其变化的一个重要扰动因子。     

蓝藻毒素对底栖动物的毒理学研究进展

近年,由于人类活动加剧,大量氮磷等营养物质流入湖泊等缓流水体,导致水体富营养化。而由此引起有害蓝藻水华的频繁爆发,使生态环境和人类健康受到严重威胁。相关研究表明,蓝藻水华的爆发不仅能够使水体水质恶化,其中一些产毒藻类还会产生大量蓝藻毒素,对水生生物产生重要影响。底栖动物作为水体生态系统的重要组成部分,在食物网中有重要作用,同时其中的许多种类又与人类息息相关,因此关于水华蓝藻毒素对淡水底栖动物的毒理学研究具有重要意义。在介绍蓝藻毒素概况的基础上,综述了蓝藻毒素的致毒机理和对底栖动物的影响,展望了研究方向。     

基于水声学方法的天目湖鱼类季节和昼夜空间分布研究

采用水声学方法系统地对天目湖春夏秋冬四季鱼类水平和垂直空间分布进行了调查研究,同时对昼夜探测的差异性进行了比较,并对不同季节间鱼类聚群形态进行了探讨。研究结果表明,天目湖鱼类在不同季节间存在规律性水平迁移,从全湖角度分析,天目湖鱼类资源昼夜间的水平空间分布无明显差异特征,但在春末和夏季的局部区域里,昼夜间鱼类存在一定近岸—远岸的水平迁移;不同季节和昼夜间,鱼类垂直分布差异明显,且在存在温跃层的夏季7月昼间,鱼类密度垂直分布与水温的垂直分布关系密切,温跃层以下的鱼类密度基本为0;天目湖鱼类在四个季节都属于成群分布类型,但季节间鱼类聚群形态不同,在冬季的1月呈现出典型的聚集,相对于昼间,春夏季鱼类在夜间分布更为均匀、分散,且水平探测表明在夜间水体表层存在大量鱼类分布。     

超声波对铜绿微囊藻与蛋白核小球藻生理特征及竞争生长的影响

铜绿微囊藻是常见的水华蓝藻,常常在湖泊中与蛋白核小球藻共存或竞争生长。超声波可用于藻华即时治理,能够降低藻类生理活性,影响藻类生长,还可能改变藻类种间竞争关系。为了探究超声胁迫(35 kHz,0.035 W·cm^-3)对铜绿微囊藻与蛋白核小球藻的生理特征及种间竞争的影响,本研究设置纯藻组和1:1混合组(细胞浓度比)进行试验。结果表明: 铜绿微囊藻对超声胁迫更加敏感。超声处理600 s后,铜绿微囊藻的光合活性(F_v/F_m)和酯酶活性存在显著变化,纯藻组和混合组的F_v/F_m分别降低了51.8%和64.7%。而各组中蛋白核小球藻的光合活性变化较小。同时,铜绿微囊藻释放的荧光溶解性有机物(类色氨酸、类酪氨酸、类富里酸物质)含量多于蛋白核小球藻。两种藻的细胞浓度对超声波的响应也不同,蛋白核小球藻变化较小,而铜绿微囊藻的细胞浓度出现不同程度的下降。尤其是600 s超声处理大幅降低了混合组中铜绿微囊藻的细胞浓度(-42.6%),在超声胁迫解除后的8 d内蛋白核小球藻占优势,种间关系由铜绿微囊藻单边抑制蛋白核小球藻转变为两者互相抑制。在超声处理后,铜绿微囊藻的活性能够逐渐恢复,为了提高控藻效果的持久性,建议在一周后再次进行超声处理。     

太湖水体溶解性氨基酸的空间分布特征

为探索氨基酸(DAAs)组分特征对生物可利用性溶解有机质(DOM)的示踪及定量表征可能性, 对太湖3个湖区(北太湖: 藻型湖区,东太湖: 草型湖区, 南太湖: 农业污染湖区)水体DAAs浓度、组分特征及其空间变化进行了调查研究,并对控制其量、质空间分布的因素加以讨论。结果表明夏季太湖水体DAAs的浓度范围为0.27-3.95 μmol/L,平均值为(1.38±1.17)μmol/L,与湖泊、海洋中研究中报道结果相近。北太湖、南太湖、东太湖3个湖区的DAAs浓度平均值分别为(2.59±0.71)μmol/L,(0.48±0.14)μmol/L,(0.48±0.16)μmol/L,北太湖DAAs浓度及对有机碳氮的贡献都明显高于其他湖区,DAAs组分中以苯丙氨酸和赖氨酸为主,而在南太湖和东太湖,赖氨酸都是最主要的DAAs组分。表明水体的DAAs组分特征能对湖泊营养状态及生态类型的变化做出响应,可以作为指示湖泊营养状态的生物标记物。DAAs也可以作为DOM 生物降解性的评价参数,反映湖泊水体中与生物活性相关的DOM 动态变化。根据氨基酸对有机碳的贡献估算出北太湖的活性溶解性有机碳相对含量为(17.65±17.84)%,显著高于南太湖和东太湖。但由于太湖高度的空间异质性,还需要在今后的研究工作中进行相关的室内实验,建立适用于太湖的经验公式。     

不同水生植物残体分解过程中真菌群落结构

水生植物是浅水湖泊主要的初级生产者,其分解和矿化过程对于水体营养物质循环具有重要影响.真菌是生态系统中植物残体的主要分解者之一,其在不同水生植物残体分解过程中的群落组成和功能目前尚缺乏系统的研究.本研究通过在完整的沉积物和上覆水体系中添加不同的植物残体,在确定适合的扩增真菌18S rRNA基因特异性引物的基础上,通过构建克隆文库以及序列分析,研究了水体和表层沉积物在不同水生植物残体分解过程中的真菌群落组成.结果显示,引物对nu-SSU-0817/nu-SSU-1536和nu-SSU-0817/nu-SSU-1196更适合扩增真菌18S rRNA基因;水体中的真菌类群主要是担子菌(Basidiomycota),而表层沉积物中主要是壶菌(Chytridiomycota).统计分析显示,水体和表层沉积物中真菌群落结构存在明显差异.本研究有助于进一步认识真菌在水生植物残体分解过程中的功能和生态位分化.