中国裸子植物的物种多样性格局及其影响因子

物种多样性的大尺度空间格局是宏观生态学和生物地理学研究的核心问题之一。本文利用中国裸子植物分布数据, 结合气候、地形等环境信息, 分析了中国裸子植物物种多样性的大尺度格局及其影响因素, 比较了不同类群之间物种多样性格局和主导因子的差异, 并探讨了裸子植物在植物区系中所占比重的地理格局。结果表明, 中国裸子植物的物种多样性总体上呈现南高北低的趋势, 物种多样性在横断山区最高。在裸子植物的三个主要类群中, 松柏亚纲的物种多样性格局与整体相似, 买麻藤亚纲的多样性高值区则出现在中国西北部的干旱地区, 苏铁亚纲的分布区较为狭窄, 主要集中在南方地区。线性回归分析结果表明, 空间异质性和降水因子对中国裸子植物多样性格局的解释率最高, 末次冰期以来的气温变化、海拔高差和能量因子次之。这表明中国裸子植物物种多样性的格局受到了多种因素的影响, 其中空间异质性和降水因子影响最大。进一步分析发现, 物种多样性格局的主导因子在不同类群之间具有显著差异, 这可能反映了这些类群的进化历史以及生理适应的差异。裸子植物与被子植物的比例具有明显的空间格局: 在东部、南部气候环境优越的地区, 裸子植物与被子植物的比例低于0.06; 而在西部、北部等气候环境比较恶劣的地区, 裸子植物的比例则显著上升。回归分析表明, 能量和水分因子显著影响了裸子植物与被子植物的比例。随着能量的降低和降水的减少, 裸子植物与被子植物的比例会显著升高, 这可能是由于被子植物在温暖湿润地区具有较强竞争优势, 但裸子植物对极端环境具有更好的适应。     

内蒙古锡林河流域典型草原植物叶片与细根性状在种间及种内水平上的关联

植物的叶片与细根分别作为植物体地上和地下部分重要的营养器官, 很多功能性状在二者之间存在着一定的关联性。研究这种关联有助于理解植物各性状之间的相互作用、植物生长过程中对资源的利用和分配, 以及建立细根性状的估算模型。该研究对内蒙古锡林河流域65种植物叶片与细根的氮(N)含量、磷(P)含量、N:P以及比叶面积(SLA)和比根长(SRL)进行了比较研究, 结果表明: 在种间尺度上, 叶片与细根间的N、P和N:P存在显著的相关性, 而SLA与SRL之间相关性较弱; 在种内尺度上, 叶片和细根的N、P及SLA与SRL, 在不同的物种中呈现出不同的趋势。此外, 叶片与细根性状的关联, 在不同的植物功能群之间存在差异。例如, 双子叶植物叶片与细根间的N含量显著相关, P含量不相关; 而单子叶植物二者之间的P含量显著相关, N含量无关联。该研究的主要结论是, 在相对一致的生境中, 植物叶片与细根性状的关联主要发生在不同物种之间, 在种内尺度上这种关联不明显, 这可能与植物功能性状在种内存在较小的变异幅度有关。     

碳循环研究: 东亚生态系统为什么重要

碳循环是地球上最大的生物地球化学循环, 它通过植物的光合作用, 将大气中的CO₂固定为有机质, 将太阳能转化成化学能, 从而成为人类生产和生活中最基本的物质资料和能量来源. 当生物圈与大气系统处于动态平衡时, 碳循环也处于动态平衡之中, 即生物圈从大气圈中吸收的CO₂, 又几乎等量地释放到大气中. 但近百年来, 人类大量使用化石燃料, 加之土地利用的改变, 使得大气中的CO₂浓度显著增加, 打破了生物圈-大气圈之间原有的碳平衡, 并引发了全球温暖化、海平面上升等一系列重大环境问题^[1].     

尖峰岭热带山地雨林生物量及碳库动态

利用从1983年以来, 2块固定样地清查数据(P8302, P9201)对尖峰岭热带山地雨林生物量和碳源汇大小进行估算, 并探讨该森林碳源汇大小与环境因子的关系. 结果表明, 基于林分生物量、主要树种各组分碳含量而估算的碳密度, P8302样地在(223.95±45.92)~ (254.85±48.86) Mg C/ha间变动, 平均为(243.35±47.64) Mg C/ha; 而P9201样地在(201.43± 29.38)~(229.16±39.2) Mg C/ha间变动, 平均为(214.17±32.42) Mg C/ha. 林分碳源汇的年际变化较大, 多年平均碳汇为(0.56±0.22) Mg C·ha⁻¹·a⁻¹, 与非洲和美洲热带森林的碳汇量((0.62± 0.23) Mg C·ha⁻¹·a⁻¹)相近, 表明尖峰岭热带雨林具有一定的碳汇能力. 碳源汇的大小与暴雨次数和干旱月份次数呈现二次曲线的变化趋势, 暴雨次数和干旱月份次数是尖峰岭热带山地雨林碳源汇大小的两个关键影响因子.     

深圳市居住区绿地植物冠层格局对微气候的影响

选取深圳市3个典型居住小区为研究对象,利用实地观测及景观格局分析方法,探讨居住区绿地植物冠层格局特征对微气候的影响.各小区内布设22～26个观测点,以测点周边20 m×20 m范围为一个样区,将样区划分为有植物冠层遮盖和无植物冠层遮盖两种斑块类型,计算了斑块密度和景观聚集度两种格局指数,分析了样区内绿化植物冠层格局指数与温湿度之间的关系.结果表明:深圳市绿地冠层格局显著影响其温、湿度调控效应,温度调控能力主要来自绿地植物的遮荫作用,还与绿地的植物绿量有关;裸露地表聚集度的增加对绿地温湿度调控功能有显著的负面影响;居住小区绿地的温湿度调控能力主要来自乔木树种.     

不同生境条件下蕨类和被子植物的气孔形态特征及其对光强变化的响应

气孔是植物与大气环境进行气体交换的重要通道, 在调控植物碳水平衡方面发挥着重要作用。为探讨生境和植物类型对气孔形态特征的影响以及气孔对光强变化的响应格局在不同植物间和不同生境条件下的变异, 选取开阔生境和林下生境的5种蕨类植物和4种被子植物, 测定了它们的气孔形态特征和气孔导度对光强变化的响应。此外, 还收集了8篇文献中开阔和林下生境的45种蕨类植物和70种被子植物的气孔密度和气孔长度数据, 以增大样本量从而更好地探讨不同生境条件下蕨类和被子植物气孔密度及长度的变异格局, 并通过分析生境和植物类型对气孔形态特征的影响来推测生境和植物类型对气孔响应行为的可能影响。实验结果表明, 与林下植物相比, 开阔环境下的植物气孔密度更大, 气孔长度更小, 气孔对光强降低的响应更敏感; 但植物类型对气孔形态特征的影响以及对气孔响应光强的敏感程度的影响均不显著。对文献数据的分析表明, 生境和植物类型对气孔形态特征均有显著影响。考虑到气孔响应快慢与气孔形态特征密切相关, 与蕨类植物相比, 被子植物小而密的气孔可能为其更快地响应环境变化提供了基础。研究表明生境和植物类型对气孔响应行为均有显著影响。     

根系生态学

根系是植物重要的功能器官,它不但为植物吸收养分和水分、固定地上部分,而且通过呼吸和周转消耗光合产物并向土壤输入有机质.根据Jackson等(1997)粗略估计,仅直径小于2 mm的细根如果每年周转1次,就要消耗全球陆地生态系统NPP的33%左右,其中一些生态系统消耗的NPP更是超过50%(Vogt et al.,1986).     

青藏高原草地植物群落冠层叶片氮磷化学计量学分析

叶片氮(N)和磷(P)的化学计量学研究涉及到植物生态学的众多领域与多个尺度, 然而各个尺度上的化学计量学研究并未同步展开。通过对青藏高原47个草地样地连续3年的调查, 分析了当地群落水平上的植物叶片N、P含量及其化学计量学特征, 并结合温度和降水气候数据研究了N、P含量及N:P比值与这两个气候因子的相关关系。研究结果显示: 青藏高原草地群落水平的叶片N含量变化范围为14.8-36.7 mg·g^-1, 平均为23.2 mg·g^-1; P含量变化范围为0.8-2.8 mg·g^-1, 平均为1.7 mg·g^-1; N:P比值变化范围为6.8-25.6, 平均为13.5。群落叶片N含量与P含量呈显著正相关关系, 叶片的N:P比值与P含量呈显著负相关关系, N:P比值的变化主要由P含量变化决定。另外发现: 群落水平叶片N、P含量及N:P比值存在着显著的年际变化, 叶片的N、P含量及N:P比值与年平均气温之间存在着极显著的相关关系。通过该研究结果推测: P含量较高的变异系数及其与环境因子表现出的显著相关性, 在一定程度上体现了植物群落对当地气候条件的一种适应。     

15N自然丰度法在陆地生态系统氮循环研究中的应用

随着氮沉降的不断增加以及人们对全球变化问题的日益关注, 稳定同位素技术在全球变化研究中得到广泛的应用。因为植物和土壤的氮同位素组成记录了氮循环影响因子的综合作用, 并且具有测量简单以及不受取样时间和空间限制的优点, 所以氮同位素自然丰度法被用于氮循环的研究中。该文从氮循环过程中植物和土壤的氮分馏入手, 总结国内外相关文献, 阐述了植物和土壤氮自然丰度在预测生态系统氮饱和和氮循环长期变化趋势中的应用; 总结了利用树轮δ ¹⁵N法研究氮循环过程中应该注意的事项以及目前尚未解决的问题。     

景观遗传学原理及其在生境片断化遗传效应研究中的应用

景观遗传学是近年来在景观生态学和种群遗传学之间形成的一个交叉领域,强调景观的组成、空间构型和环境梯度对基因流、种群遗传空间结构和局域种群适应的影响。景观遗传学尚未成为一门独立的学科,其理论基础主要来自分子遗传学、种群生物学和景观生态学。现代分子遗传标记技术、遥感和GIS支持下的景观分析和空间统计方法的综合运用是景观遗传学主要研究途径。系统介绍了景观遗传学的基础概念,关键科学问题,基本理论框架,及其与相邻研究领域的关系,综述了景观遗传学最为关注的现实课题——景观碎裂化的种群遗传效应的研究进展,主要涉及生境片断化的遗传效应、不同属性的物种响应、以及生境片断化过程的选择作用等方面。通过采取一种跨尺度的视角,景观遗传学研究显著深化了关于景观碎裂化对生物多样性影响的理解。