生物多样性与生态系统多功能性的关系研究进展

生物多样性与生态系统功能关系是生态学研究的热点之一,以往研究多关注生物多样性与单一生态系统功能之间的关系,然而生态系统能够同时提供多种功能和服务即生态系统多功能性(ecosystem multifunctionality, EMF),仅考虑单一生态系统功能会低估生物多样性的重要性。近年来,EMF研究的重要性受到更多重视,生物多样性与生态系统多功能性(biodiversity and ecosystem multifunctionality, BEMF)关系成为生态学研究新的热点。梳理近15年的研究发现,不同维度、不同尺度的单一或多营养级生物多样性均会对EMF产生显著的影响,并且在全球变化的背景下,自然干扰与人为干扰均会影响生物多样性与生态系统多功能性从而改变BEMF关系,EMF测度方法的差异也可能导致BEMF关系的不一致。生物多样性维度(尺度)选择的局限、不同EMF测度方法的认知差异、BEMF时空数据库的缺乏以及BEMF关系研究方法的单一等问题阻碍了BEMF关系的深入探究。未来研究应对现有测度方法进行深入比较并发展通用的新方法,深入探究多维度、多尺度生物多样性对EMF影响的综合作用。此...     

数字细胞模型的研究及应用

组学分析技术的发展推动生物学逐渐成为一门以数据分析为中心的科学。依托生物数据在细胞整体系统水平建立数字细胞模型,对于理解细胞系统组织原理和生命产生进化规律,预测各种环境和基因扰动对细胞功能的影响并指导设计人工生命具有重要意义,因此数字细胞的构建模拟设计已成为合成生物学的核心研究内容与底层支撑技术。本文重点对天津工业生物技术研究所创立十年来在数字细胞研究方面的进展进行回顾介绍,重点包括基因组尺度代谢网络模型的构建、质控以及其在途径设计和指导菌种代谢工程改造方面的应用,进一步结合近年来细胞模型研究的前沿趋势,对整合多种约束的模型的构建和分析研究方面的最新成果进行了介绍,最后对数字细胞研究的未来发展方向进行展望。数字细胞技术将与基因组测序、合成和编辑等合成生物学前沿技术一起提升人们对生命进行读写改创的能力。     

雪豹保护遗传学和基因组学研究进展

雪豹 (Panthera uncia) 隶属于食肉目猫科豹属,是生活在青藏高原及其周边地区的旗舰物种。随着分子生物学和高通量测序技术的发展,雪豹保护遗传学和保护基因组学研究得到快速的发展,其中非损伤性遗传取样法显著推动了雪豹保护遗传学研究。本文综述了非损伤性遗传取样法在雪豹物种鉴定、个体识别和性别鉴定等研究中的应用,雪豹的系统发生地位、系统地理格局和种群遗传结构及其亚种争议、演化历史、适应性演化和基因组特征等保护遗传学和基因组学方面的研究现状和进展,并对雪豹保护遗传学和基因组学未来发展趋势进行了展望,以期促进雪豹保护生物学研究和保护对策的科学制定。     

多约束代谢网络模型的研究进展

基于约束的基因组尺度代谢网络模型(genome-scale metabolic models,GEMs)分析已被广泛应用于代谢表型的预测。而实际细胞中代谢速率除计量学约束外,还受到酶资源可用性和反应热力学可行性等其他因素影响,在GEMs中整合酶资源约束或者热力学约束构建多约束代谢网络模型可以进一步缩小优化解空间,提升细胞表型预测的准确性。文中主要对近年来多约束模型的研究进展进行了综述,介绍了不同多约束模型的构建方法,以及其在研究基因敲除影响、预测可行途径和提供代谢瓶颈信息等方面的应用。将多种约束条件进一步与代谢模型整合,可更准确地预测细胞代谢的瓶颈和关键调控改造靶点,从而为工业菌种代谢工程改造提供精确的设计指导。     

水文尺度转换探讨

水文尺度问题是当今水文学研究的热点和前沿.水文尺度包括过程尺度、观测尺度和模拟尺度三方面含义.主导过程尺度作为尺度的特征量,是水文研究中的重点.水文尺度转换工作包括了对水文模式、参数、状态变量和输入的尺度转换四方面,每一方面都有其特殊的研究方法.水文系统的有组织复杂性、时空变异性和数据不足是当前水文研究的难点所在.自然河网的自相似特性使其成为水文尺度研究的重要组成部分.进一步深入研究水文尺度问题需要多种研究思路、技术手段和理论工具的结合.     

生态恢复是全球面临的挑战--第十七届国际恢复生态学大会简介

由国际恢复生态学会、国际恢复生态学会欧洲分会、西班牙科学研究理事会、地中海国际农业研究高级中心联合主办的第十七届国际恢复生态学大会暨第四届欧洲恢复生态学大会于2005年9月12～18日在西班牙萨拉戈萨市召开,来自世界70多个国家和地区的800多名代表参加了会议,其中中国代表8人.大会的主题是“生态恢复——全球面临的挑战.本次会议论文集收录摘要近800篇,会上交流的论文约400篇,分为大会报告、专题报告和培训班三大类,会议的热点问题是全球变化与生态恢复、景观尺度的恢复、恢复过程中生态经济和社会的整体性考虑.     

论植物园的活植物收集

对植物园活植物收集评价、引种中的取样方法和迁地保护种群大小等问题进行了论述.对活植物收集的评价包括科学性和代表性,最具有科学意义的是经过调查从野外收集的有完整记录的材料,其次是从植物园等机构 引种的有记录的材料,再次是从各地引种的基本上无记录的材料.根据收集物的代表性可分为具有保护意义的收集和保护性收集.取样技术主要针对保护性收集而言,要求收集样本能涵盖该物种95%以上、频率大于5%的等位基因.活植物收集种群的大小应从科学性和现实性二方面来考虑,对植物园里大量的具有保护意义的收集,其种群大小为乔木10～20株,灌木40～50株,草本100～200株;对于保护性收集则至少为乔木50～100株,灌木200株或更多,草本300～500株以上.另外,对当前植物园活植物收集圃建设的一些重要问题也进行了探讨.     

健康儿童与发育不佳儿童肠道菌群结构的比较研究

目的对健康儿童与发育不佳(FTT)儿童肠道中微生物区系的ERIC-PCR指纹图谱异同进行研究。方法根据美国疾病预防控制中心(CDC)对儿童生长发育的评价指标对某幼儿园200例4～6岁儿童进行评价,筛选出16例健康儿童和13例FTT儿童,每周1次连续3周跟踪取样,提取粪便样品中细菌总DNA,获得其ERIC-PCR指纹图谱,再将其中一个样品的ERIC-PCR产物作为混合探针通过杂交对指纹图谱上DNA条带序列的异同进一步比较。结果同一个体的肠道菌群结构在取样期间稳定性较好;虽然健康儿童间的肠道菌群结构也有一定差异,但它们却有着共同的结构特征;而健康儿童与FTT儿童的肠道菌群结构差异较大。结论儿童发育状况与肠道菌群结构有一定的关系。     

城市景观多样性的空间尺度分析——以上海市外环线以内区域为例

景观生态学研究的就是某一空间尺度范围内的景观格局与生态过程。因为景观格局与生态过程中存在的尺度多样性 ,导致尺度成为理解景观格局和生态过程相互作用的关键 ,其已经成为景观生态学的一个重要概念 ,但是由于理论和方法的限制 ,对景观生态学的尺度研究还不够 ,特别是景观格局综合性指标在不同幅度上的变化特征和效应。在 GIS与 RS技术支持下 ,采用基准分辨率为 5 m的 SPOT遥感图像作为数据源 ,对不同幅度下的城市景观多样性的空间分布格局进行了分析 ,并进一步利用半变异函数对其空间异质性进行定量描述。结论揭示 :随着空间尺度的增加 ,景观多样性程度也不断增加 ,另外多样性的空间分布格局也具有显著变化 ,由于受城市发展历史和目前城市扩展方向的影响 ,多样性在总体上是不平衡的 ,尺度越大 ,不平衡越明显 ;不同尺度下景观多样性空间格局的变化 ,与城市景观的特点和城市景观的功能息息相关 ,不过其受经济效益和社会文化效益的影响更大 ;随着尺度增加由于掩盖了更小尺度上的变异 ,导致块金效应增强 ,空间自相关部分对系统总的变异则明显下降 ;景观多样性具有尺度依赖性 ,可以说景观多样性也是尺度的函数 ,在不同的尺度上 ,结果差异显著 ,所以在景观生态学的研究中绝对不能忽略尺度对格局的影响     

基于多尺度秦巴山区生态系统服务权衡协同关系的表达

秦巴山区是中国南北过渡带,具有明显的多维地带性结构和复杂的地貌特征,从大、中、小不同的空间尺度上研究生态系统服务权衡协同关系,为区域间的山水林田湖草生态保护提供基础性参考。从全域、综合分区、典型样区、样点间隔4个尺度分析秦巴山区2005—2015年植被净初级生产力(NPP)、粮食生产、土壤保持、生境质量、水资源供给5种生态系统服务之间权衡协同关系。结果表明:①从全域尺度:水资源供给分别与生境质量、土壤保持、NPP、粮食生产呈现协同关系;NPP分别与生境质量、土壤保持同呈现协同关系;生境质量与土壤保持是协同的关系;粮食生产分别与生境质量、土壤保持呈现权衡的关系。②从综合分区尺度:依据地貌和气候类型划分的综合分区,会出现特定的区域内生态系统服务关系的异同,加上影响生态系统服务的机制不同,促使生态系统服务间的关系在综合分区的体现也有所差别。③典型样区尺度:山地的南北坡在气候类型、植被类型、地貌特征等方面存在明显的差异性,随着时间的推移生态系统服务之间会发生相互转变。④样点间隔尺度:成对服务间的权衡/协同关系与样点间隔尺度存在一定的关联性,不同的间隔尺度权衡/协同关系的发展趋势存在差异性。该研究可以协助决策者在适当的空间尺度制定相应生态管理策略,促进生态-经济协同发展。