不同类群水生昆虫群落间的一致性以及空间和环境因子的相对作用

生物多样性监测和保护过程中通常用到指示类群,然而对于这些指示类群有效性的测度仍然十分欠缺.为探讨不同类群水生昆虫群落的一致性及空间因子、环境变量的相对影响,作者于2010年4月对东苕溪流域源头溪流21个采样点进行了调查.共记录水生昆虫7目44科92属130种.我们将水生昆虫群落划分成鞘翅目(C)、蜉蝣目+襀翅目+毛翅目(EPT)和双翅目+广翅目+蜻蜒目(DMO)3个类群.一致性分析结果表明:3个类群的群落一致性(r)较高,分别为C对EPTr=0.65 (P＜0.001)、C对DMO r=0.67 (P＜0.001)、EPT对DMO r=0.82 (P＜0.001).方差分解表明环境变量是影响不同类群水生昆虫群落结构的主要因素,空间因子的影响相对较小.环境因子中影响不同类群水生昆虫群落的关键变量大体相似,其中海拔、pH、平均流速和化学需氧量是最主要的驱动因子.我们的结果表明该研究区域不同类群的水生昆虫群落一致性很高,且对环境变量的响应也相似;因此,在水生昆虫生物多样性保护中可考虑利用其中的某一类群,如蜉蝣目+襀翅目+毛翅目(EPT)类群,作为有效的指示类群.     

特有植物多样性分布格局测度方法的新进展

特有植物是生物多样性保护的重要对象,对其分布格局的研究可以为生物多样性优先保护区的确定提供重要参考.研究人员利用多种测度和分析方法,在不同地理区域对特有现象的分布格局开展了大量研究.随着分子系统学方法的不断完善及一些空间统计分析方法的引入,新的生物多样性测度方法应运而生.本文介绍了生物多样性测度方法的类型及其特点、应用现状与前景.这些测度方法的发展经历了从单一的时间或空间格局到时空格局统一的过程,具体涉及物种丰富度、谱系多样性、进化特异性以及这3种测度方法整合空间分布加权的算法.其中,谱系多样性指数(phylogenetic diversity)、谱系特有性指数(phylogenetic endemism)以及空间加权的进化特异性指数(biogeographically weighted evolutionary distinctiveness)尤其值得关注.中国特有植物分布格局的研究需要在以下4个方面进一步开展工作:(1)完善特有物种的分布格局研究;(2)加强物种的测序工作,完善谱系多样性格局的分析;(3)结合系统发育信息,揭示谱系多样性及进化历史的分布格局,进而深入开展物种p多样性和谱系p多样性的研究;(4)加强物种分布区变化的模拟,在时间维度上探讨特有现象的变化格局,为生物多样性保护提供更完善的理论支持.     

植物间正相互作用对种群动态和群落结构的影响:基于个体模型的研究进展

植物间的相互作用对种群动态和群落结构有着重要的影响。大量的野外实验已经揭示了正相互作用(互利)在群落中的普遍存在及其重要性。为了弥补野外实验方法的不足, 模型方法被越来越多地应用于正相互作用及其生态学效应的研究中。该文基于个体模型研究, 探讨了植物间正相互作用对种群动态和群落结构的影响。介绍了植物间正相互作用的定义和发生机制、植物间相互作用与环境梯度的关系。正相互作用是指发生在相邻的植物个体之间, 至少对其中一个个体有益的相互作用。植物通过直接(生境改善或资源富集)或间接(协同防御等)作用使局部环境有利于邻体而发生正相互作用。胁迫梯度假说认为互利的强度或重要性随着环境胁迫度的增加而增加, 但是越来越多的经验研究认为胁迫梯度假说需要改进。以网格模型和影响域模型为例, 介绍了基于个体的植物间相互作用模型方法。基于个体模型, 对近年来国内外正相互作用对种群时间动态(如生物量-密度关系)、空间分布格局和群落结构(如群落生物量-物种丰富度关系)影响的研究进行了总结。指出未来的研究应集中在对正相互作用概念和机制的理解, 新的模型, 新的种群、群落, 甚至生态系统问题, 以及在全球变化背景下进行相关的研究。     

南方红壤区3年生茶园土壤呼吸特征

为探讨南方红壤区茶园的土壤呼吸特征,采用LI-Cor8100开路式土壤碳通量测定系统观测3年生茶园系统的土壤呼吸速率,对茶园土壤呼吸速率的季节变化和在茶行尺度上的空间异质性进行了研究。结果表明,茶园土壤呼吸速率的月动态变化呈明显的单峰曲线特征,峰值出现在8月;茶园土壤呼吸速率的月动态变化与温度呈极显著相关(P<0.01),土壤10 cm的温度能够解释茶园不同观测区域土壤呼吸速率月动态变化的67.79%~88.52%;用指数方程计算的茶园不同观测区域土壤呼吸Q10值为1.58~1.86。在茶行尺度上,茶园土壤呼吸速率存在明显的空间异质性,土壤呼吸速率通常在距离茶树基部较近的位置较高;根系生物量能够解释茶园土壤呼吸速率在茶行尺度上空间变异的82.68%。因此,根系分布的空间差异是造成茶园土壤呼吸速率空间异质性的主要原因。     

桃园生草复合生态系统中桃蚜与草间小黑蛛种群的地统计学分析

利用地统计学原理和地理信息系统(GIS)分析了桃园生草模式下不同时期桃蚜Myzus persicae(Sulzer)种群和草间小黑蛛Erigonidium graminicola Sundevall种群的空间分布格局和空间相关性。结果表明,不同时期桃蚜和草间小黑蛛种群均存在较强的空间相关性,其理想的半变异函数曲线为高斯、圆型、指数或球型,其空间格局均呈聚集分布,变程范围分别为6.8630¹2.0903 m、6.863012.0903 m、6.8630¹2.6980 m,空间结构比例分别为0.011312.6980 m,空间结构比例分别为0.0113⁰.6546、0.06760.6546、0.0676⁰.6129,表明桃园生草模式下桃树草间小黑蛛对桃蚜在空间位置上具有追随关系,对其种群数量的控制有较大作用,草间小黑蛛是桃蚜的优势天敌。     

油松天然次生林居群遗传多样性及与产地地理气候因子的关联分析

利用ISSR分子标记技术,分析了中国北部地区10个油松天然次生林居群的遗传多样性,以及与地理环境因子的相关性.研究结果表明:13条ISSR引物对250个个体扩增出137条谱带,平均多态位点百分率60.72％,不同居群的多态位点百分率差异明显;不同地理居群间的期望杂合度指数在0.2824-0.3702之间,平均为0.3210;Shannon多样性指数范围为0.1923-0.2490,平均为0.2165.居群间的遗传变异占居群总的遗传多样性的37.53％.经Mantel检验,居群间的地理距离和遗传距离间不存在显著相关性(r=0.069,p=0.360).聚类分析(UPGMA)表明,河南宝天曼(BTM)、承德大窝铺(DWP)、宁夏苏峪口(SYK)和甘肃冶力关(YLG)居群聚为一组,辽宁医巫闾山(YWL)、山西沁源灵空山(LKS)、陕西蔡家川林场(CJC)、山西和顺云龙公园(YLGY)和山西汶水三道川林场(SDC)居群为一组,山东蒙山(Ms)居群独立为一组.经分析发现,分布于我国地势二级、三级阶梯分界线区域的油松天然林( YWL、BTM、YLGY)遗传多样性水平高,位于分布区东西临界点居群(MS、YLG)遗传多样性水平低.经相关性分析,温度相关因子(年均温、1月均温、极端最低温)、海拔及年降雨量显著影响遗传多样性水平.油松天然居群分子变异存在一定的地理变异规律.     

中国陆地生态系统通量观测站点空间代表性

涡度相关技术是测定大气与陆地生态系统之间CO₂交换、水分和能量通量最直接的方法,可用于研究土壤、植被与大气间的CO₂交换及其调控机制。收集了11个影响净碳交换量的主要变量信息,包括气象因素、土壤因素和地形因素的非生物因子、实际植被状态以及植被生产力,采用多元地理变量空间聚类分析方法,绘制出不同聚类数（25、50、75、85、100、150和200类）的通量生态区。结合中国现有通量观测站点的空间分布格局,与新生成的通量生态区和已有的自然地理区划进行对比分析,发现由于中国地形复杂,生态系统类型多样,现有85个涡度相关通量观测站点仅能刻画部分中国生态系统类型的净碳交换量时空特征,通量生态区划分为100-150类比较合适。考虑到涡度相关通量观测运行成本,通量站点可增加至150个,从而使得优化后的通量观测网络能够代表中国主要类型的生态系统,并且有利于通量观测数据与遥感资料的有效结合,提高碳水通量观测从站点扩展到区域尺度的精度,从而更好地检验过程机理模型的模拟结果。     

基于LUCC的生态系统服务空间化研究——以张掖市甘州区为例

生态系统服务(ES)评价为减缓或阻止人类活动导致的各种复杂生态问题提供了一种可能的方法,同时也有助于解决日益增加的各种土地利用冲突.以张掖市甘州区为例,运用一种新的空间化方法开展生态系统服务研究,并注重实现与土地利用研究的集成分析.首先根据研究区不同的群落生境和土地利用类型划分生态系统服务类型,然后检验不同土地利用类型和方式对各类生态系统服务供给的影响,最后分析该方法和数据的不确定性.结果表明:1)在灌区和甘州区两个尺度上,4类ES生产能力值均表现为:文化服务＞支持服务＞调节服务＞供给服务;2)2000-2009年,4类ES供给都呈递减趋势,同时,城镇用地、路网建设等人类活动驱动的土地利用方式迅速增加,整个绿洲农业区处于过度开发状态;3)该方法可操作性强,多学科的数据和知识分析是ES研究的难点.     

京沪穗三地近十年夜间热力景观格局演变对比研究

城市热环境是城市生态环境的重要方面,它与城市气候、城市生态、城市灾害有着重要的联系.以北京、上海、广州三地为研究区,选取近10年MODIS的夜晚地表温度(LST)产品MOD11A2,分别采用质心迁移、景观格局指数、空间自相关方法研究京沪穗三地近10年的不同等级热力景观质心迁移演变、格局变迁和空间集聚特征.主要结论为:三地热力景观随郊区向市中心趋近,体现了由低温区、次中温区向中温区、次高温区、高温区过渡的趋势;三地的中温区所占比例最大,城市热力景观破碎度三地中上海市最高,5种热力景观比较,次中温区和高温区的破碎度最高;城市热力景观离散度三地中北京市最高,低温区和高温区的离散度较高.热环境空间自相关分析表明三地均以高温-高温区,低温-低温区集聚为主,北京、广州高温-高温区分布于南部,且集中成片分布,而上海市高温-高温区分布比较离散,相对较为复杂.从分布面积来说,10a中北京、上海表现为先减少后增加,而广州则持续减少.总体而言北京热环境恶化,而广州、上海热环境有所好转.     

基于多源遥感数据的景观格局及预测研究

以TM、中巴资源卫星和环境与灾害监测预报小卫星等遥感影像为数据源,利用ENVI 4.7、ARCGIS 9.2、IDRISI 15等软件,研究了西安市辖区的景观特征与空间格局,预测了未来的景观变化,提出了景观格局预测的数据转化和多距离空间分析的精简步骤.结果表明:研究区的景观本底是一个由林地和耕地构成的复合景观基质,建设用地在研究时段内呈现持续增加趋势,且2004-2011年间的增加量高于2000-2004年间的增加量;林地面积略有降低,林地和草地总面积略呈增长趋势,水域和未利用地面积变化较小.研究时段内的景观破碎化程度在降低,林地景观的连通性增强了,耕地的降低了.各景观类型在所设定的最大预期研究尺度下均呈现显著的聚集空间格局;各年和各景观类型之间的聚集、随机和离散的临界阈值差别相对比较大;水域和未利用地的空间聚集强度明显高于耕地、林地、草地和城乡建设用地;耕地和草地空间分布存在一个异质性最大的特征尺度,且均出现了聚集分布、随机分布和离散分布3种分布格局,以2011年最为明显.利用景观指数法和多距离空间聚类分析方法研究景观格局特征的效果要比单一的景观指数法较理想.CA-Markov模型模拟的结果基本能够反映未来的景观格局状况.