A meta‐analysis reveals a positive correlation between genetic diversity metrics and environmental status in the long‐lived seagrass Posidonia oceanica

The seagrass Posidonia oceanica is a key engineering species structuring coastal marine systems throughout much of the Mediterranean basin. Its decline is of concern, leading to the search for short‐ and long‐term indicators of seagrass health. Using ArcGIS maps from a recent, high‐resolution (1–4 km) modelling study of 18 disturbance factors affecting coastal marine systems across the Mediterranean (Micheli et al. 2013, http://globalmarine.nceas.ucsb.edu/mediterranean/ ), we tested for correlations with genetic diversity metrics (allelic diversity, genotypic/clonal diversity and heterozygosity) in a meta‐analysis of 56 meadows. Contrary to initial predictions, weak but significantly positive correlations were found for commercial shipping, organic pollution (pesticides) and cumulative impact. This counterintuitive finding suggests greater resistance and resilience of individuals with higher genetic and genotypic diversity under disturbance (at least for a time) and/or increased sexual reproduction under an intermediate disturbance model. We interpret the absence of low and medium levels of genetic variation at impacted locations as probable local extinctions of individuals that already exceeded their resistance capacity. Alternatively, high diversity at high‐impact sites is likely a temporal artefact, reflecting the mismatch with pre‐environmental impact conditions, especially because flowering and sexual recruitment are seldom observed. While genetic diversity metrics are a valuable tool for restoration and mitigation, caution must be exercised in the interpretation of correlative patterns as found in this study, because the exceptional longevity of individuals creates a temporal mismatch that may falsely suggest good meadow health status, while gradual deterioration of allelic diversity might go unnoticed.     

青海祁连瑞香狼毒的光谱差异特征提取

瑞香狼毒是分布在青海省高寒草甸的主要毒害草之一,近年来其迅速蔓延对当地畜牧业危害严重并使草地生态系统日趋退化.在海北州祁连县选取狼毒分布的典型退化草甸,采用2012—2014年狼毒盛花期获取的实测光谱数据,分析狼毒与牧草的光谱差异性.结果表明： 在350~900 nm的可见光 近红外波段,狼毒顶花的光谱反射特征明显异于狼毒叶片和同期牧草等绿色背景,顶花与绿色背景的光谱反射率差异主要体现在红谷和蓝谷.随着盖度的增加,狼毒群落光谱反射率整体升高,在近红外反射峰处狼毒群落与牧草群落光谱反射率具有最大差值,且不同盖度狼毒群落之间的差异性最明显.顶花与绿色背景以及狼毒群落与牧草群落的一阶导数光谱差异均体现在黄边幅值和蓝边幅值.狼毒群落盖度与光谱特征参量的线性回归分析表明,红谷与狼毒群落盖度的相关性最好(R²=0.94),反演狼毒群落盖度的精度最高.盛花期区分狼毒与牧草的主要光谱特征参量为红谷、蓝谷与近红外反射峰,其对应的红、蓝及近红外波段的组合可用于构建狼毒提取的敏感指数.     

高原鼢鼠扰动及恢复年限对高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性的影响

为了研究高原鼢鼠扰动后退化高寒草甸恢复演替的动态过程,利用常规实验室分析方法和Biolog-ECO生态板法对青藏高原东缘高寒草甸土壤养分和微生物功能多样性进行分析.结果表明: 高原鼢鼠扰动显著降低了土壤有机质、全氮、速效氮和速效磷含量,对土壤全磷和全钾含量无显著影响;在一定植被恢复年限内,土壤微生物的碳源利用率、Shannon、Pielou和McIntosh指数随着植被恢复年限的增加而升高;主成分分析表明,碳水化合物和氨基酸是土壤微生物利用的主要碳源类型;冗余分析表明,土壤pH、有机质、全氮、速效氮和全钾是影响土壤微生物代谢活性和功能多样性的主要因子.不同植被恢复年限土壤微生物功能多样性的变化可能是对地上植被、土壤微生物群落组成和土壤养分变化的响应.     

我国草地螟轻发年份时空特征及其气候背景

揭示我国草地螟在长时间序列上的年度间变化规律,探明轻发年份特点和研究意义,阐释气候变化背景对草地螟发生的影响方式。分析了1949—2012年我国草地螟发生面积的时间序列和轻重年份差异,利用2006—2012年北方主发区每年各代次各虫态发生期出现时间、有效持续时间和发生县点数等数据分析了轻发年份的时空分布特征。在1951—2012年可追溯的时间序列上,研究了北方草地螟主发区(169个具有连续气象资料的发生站点)年平均气温、1月月平均气温、6—8月累计降雨量等气候背景变化趋势与草地螟年度发生动态的相关性。结果表明:(1)在62年的长时间序列上,我国草地螟轻发年份频次多于重发年份;(2)轻发年份的总体特征是发生期迟、发生盛期短、发生区域少;(3)大尺度气象条件变化是引起草地螟年度发生动态波动的重要因素,与1951—2012年年度发生面积进行相关分析发现,年平均气温和1月份月平均气温与草地螟发生面积呈显著正相关关系,6—8月累计降雨量与发生面积呈显著负相关关系。分析指出,轻发年份是草地螟种群长期消长动态中不可忽视的环节,对轻发年份的研究是揭示其年度发生变化规律的重要途径;在长时间序列的分析方法上,可采用年度发生(幼虫)面积作为判断轻重年份发生程度的主要量化指标;利用草地螟发生区多点大尺度气象数据,与年度发生面积进行相关性分析,可作为阐释气候背景影响草地螟长期发生趋势的方法之一。     

Organic and inorganic human-induced contamination of Posidonia oceanica meadows

In coastal environments, plants are used for phytoremediation of contamination. Organic and inorganic contaminants may be due to natural and/or anthropogenic sources. The aim of this study is to compare inorganic (trace metal) and organic (PAH) contamination in Posidonia oceanica and to analyse the relationship between these types of pollutants indeed very few studies have been interested in their correlations and common sources. P. oceanica leaves were collected in two sites exhibiting different levels of human-induced pressure. Higher values were recorded in the more polluted site (Toulon) for trace metals (Ag, Hg, Pb) as well as for PAHs (Medium Molecular Weight and High Molecular Weight) due to the presence of the city and/or harbour in proximity. For the first time in a coastal environment, correlations were observed between metals and PAHs.     

降水量对川西北高寒草甸牦牛粪分解速率的影响

青藏高原高寒草甸的降水年际变化很大,而且在未来全球气候变化的背景下可能进一步增大.为了研究降水量变化对川西北高寒草甸牦牛粪分解的潜在影响,通过塑料膜覆盖(去除降水)、模拟额外增水(增水量为实际降水量的50％)和对照(野外无干扰情形)形成3种不同的水分处理.测定了牛粪的含水量、干重及氮磷含量,并统计了主要分解者(手捡法获取粪食性甲虫及其幼虫)的种类和数量.结果发现:覆盖处理显著地降低了牛粪含水量、牛粪中的粪食性甲虫数量与牛粪分解量,但增水处理并没有显著影响牛粪的分解进程,可能与实验期间降水量较高有关.在牛粪分解前期,粪食性甲虫数量与牛粪含水量之间正相关,而牛粪分解量与粪食性甲虫数量之间正相关,说明牛粪含水量的高低影响了粪食性甲虫数量,进而决定了牛粪分解量.但是,降水量的人为增加或减少均没有显著地改变牛粪中的全氮和全磷含量.总体上看,在高寒草甸的放牧生态系统中,降水量的减少将会降低牛粪的分解速率、延长牛粪分解过程,从而可能会降低生态系统的生产力水平.     

环境因子和干扰强度对高寒草甸植物多样性空间分异的影响

采用样带与样地结合的方法在三江源自然保护区的核心区沿海拔梯度在阴坡、阳坡分别进行草本植被调查,通过因子分析和偏相关分析研究丰富度指数、多样性指数与环境梯度（包括海拔梯度、裸斑面积、坡度、土壤总碳、总氮含量、土壤pH值、土壤总可溶性盐含量）和干扰强度（鼠类干扰强度、放牧强度）之间的关系。研究结果表明：杂类草丰富度指数（DMa杂）与总物种丰富度指数（DMa总）极显著相关（P<0.01）;阳坡DMa杂和DMa总均呈现“中海拔膨胀”现象,阴坡DMa杂和DMa总与海拔梯度呈正相关,莎草科和禾本科的丰富度指数（DMa莎和DMa禾）随海拔升高并无明显规律;通过主成分分析,及偏相关分析,第一主成分（裸斑面积、鼠类干扰和放牧强度）与除莎草科Margalef丰富度指数、禾本科Simpson指数和禾本科Pielou均匀度指数外的其他草地多样性指数均显著相关,是影响阳坡草地植物多样性的主要因子,土壤总碳、总氮含量对阳坡禾本科类群的多样性指数和均匀度指数有极显著影响,土壤pH值、TDS含量和坡度对阳坡莎草科类群的丰富度有显著影响;海拔梯度、土壤总碳、总氮以及pH值对阴坡草本植物群落的多样性影响较大。研究结论认为,植物群落生物多样性的空间分异特征是地理环境、土壤环境以及干扰强度等因素综合作用的结果。无干扰或干扰较弱时,物种多样性主要受土壤环境状况所影响;而在强干扰存在条件下,干扰强度对物种丰富度和多样性的影响比环境因子更显著;遏制高寒草甸植物多样性降低应首先控制放牧及鼠类等强干扰活动。     

高寒矮嵩草草甸冬季CO2释放特征

冬季碳排放在高寒草地年内碳平衡中占有重要位置。为探讨高寒草地冬季碳排放特征及温度敏感性,于2003-2005年在中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站,利用密闭箱-气相色谱法连续观测了高寒矮嵩草草甸2个冬季的生态系统、土壤呼吸通量特征。结果表明:1)高寒矮嵩草草甸冬季生态系统呼吸、土壤呼吸均具有明显的日变化和季节变化规律,温度是其主要的控制因子,能够解释44%以上的呼吸速率变异。2)冬季生态系统呼吸与土壤呼吸速率在统计上没有显著差异,土壤呼吸占生态系统呼吸的比例高达85%以上。3)2003-2004年冬季生态系统呼吸、土壤呼吸的Q₁₀值分别为1.53,1.38;2004-2005年冬季生态系统呼吸与土壤呼吸的Q₁₀值为1.86,1.68,2个冬季生态系统呼吸的Q₁₀值均高于土壤呼吸。4)未发现高寒矮嵩草草甸冷冬年份的Q₁₀值高于暖冬年份以及冬季的Q₁₀值高于生长季。     

黄河首曲-玛曲县高寒草甸沙化演替进程中群落结构及种群生态位特征

以甘肃省玛曲县高寒沙化草甸为对象,应用空间序列代替时间序列的方法,对其不同沙化演替阶段植物群落主要种群结构及其生态位特征进行了研究.结果表明:(1)随着沙化演替的进行,物种组成数呈单峰式曲线变化规律,在轻度沙化阶段物种数最多(43种),禾草类和豆科类物种的重要值和生态位宽度均呈逐渐减少规律,优势度逐渐减弱;在极度沙化阶段(除垂穗披碱草外)几乎完全消失,莎草类和杂类草一些物种的重要值和生态位宽度则均呈逐渐增大规律,优势度逐渐增加,并在重度或极度沙化阶段成为优势种、次优势种或重要伴生种;随沙化演替进程,蒲公英、狼毒和乳白香青等物种则表现出波动性,最后消失,物种组成和数量的变化导致沙化演替进程中高寒草甸草场质量逐渐降低.(2)相邻沙化演替阶段植物群落的物种组成相似性指数较高,而相距较远的沙化演替阶段植物群落的物种组成相似性指数较小,沙化演替系列两个极端阶段的植物群落的物种组成相似性指数最小.(3)垂穗披碱草在整个沙化演替过程中重要值和生态位宽度均逐渐减小,但其值都较大.(4)生态位总宽度占前5位的物种依次是:垂穗披碱草、莓叶委陵菜、矮嵩草、高山唐松草和苔草,其值分别为1.653、1.438、1.387、1.295和1.204.(5)种群之间生态位重叠系数的平均值随沙化程度加深呈单峰式曲线变化规律,轻度沙化阶段种群的生态位重叠程度较高,为0.824.