The evolution of molluscs

Molluscs are extremely diverse invertebrate animals with a rich fossil record, highly divergent life cycles, and considerable economical and ecological importance. Key representatives include worm‐like aplacophorans, armoured groups (e.g. polyplacophorans, gastropods, bivalves) and the highly complex cephalopods. Molluscan origins and evolution of their different phenotypes have largely remained unresolved, but significant progress has been made over recent years. Phylogenomic studies revealed a dichotomy of the phylum, resulting in Aculifera (shell‐less aplacophorans and multi‐shelled polyplacophorans) and Conchifera (all other, primarily uni‐shelled groups). This challenged traditional hypotheses that proposed that molluscs gradually evolved complex phenotypes from simple, worm‐like animals, a view that is corroborated by developmental studies that showed that aplacophorans are secondarily simplified. Gene expression data indicate that key regulators involved in anterior–posterior patterning (the homeobox‐containing Hox genes) lost this function and were co‐opted into the evolution of taxon‐specific novelties in conchiferans. While the bone morphogenetic protein (BMP)/decapentaplegic (Dpp) signalling pathway, that mediates dorso‐ventral axis formation, and molecular components that establish chirality appear to be more conserved between molluscs and other metazoans, variations from the common scheme occur within molluscan sublineages. The deviation of various molluscs from developmental pathways that otherwise appear widely conserved among metazoans provides novel hypotheses on molluscan evolution that can be tested with genome editing tools such as the CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/clustered regularly interspaced short palindromic repeats‐associated protein9) system.     

Causes and consequences of ontogenetic dietary shifts: a global synthesis using fish models

Ontogenetic dietary shifts (ODSs), the changes in diet utilisation occurring over the life span of an individual consumer, are widespread in the animal kingdom. Understanding ODSs provides fundamental insights into the biological and ecological processes that function at the individual, population and community levels, and is critical for the development and testing of hypotheses around key concepts in trophic theory on model organisms. Here, we synthesise historic and contemporary research on ODSs in fishes, and identify where further research is required. Numerous biotic and abiotic factors can directly or indirectly influence ODSs, but the most influential of these may vary spatially, temporally and interspecifically. Within the constraints imposed by prey availability, we identified competition and predation risk as the major drivers of ODSs in fishes. These drivers do not directly affect the trophic ontogeny of fishes, but may have an indirect effect on diet trajectories through ontogenetic changes in habitat use and concomitant changes in prey availability. The synthesis provides compelling evidence that ODSs can have profound ecological consequences for fish by, for example, enhancing individual growth and lifetime reproductive output or reducing the risk of mortality. ODSs may also influence food‐web dynamics and facilitate the coexistence of sympatric species through resource partitioning, but we currently lack a holistic understanding of the consequences of ODSs for population, community and ecosystem processes and functioning. Studies attempting to address these knowledge gaps have largely focused on theoretical approaches, but empirical research under natural conditions, including phylogenetic and evolutionary considerations, is required to test the concepts. Research focusing on inter‐individual variation in ontogenetic trajectories has also been limited, with the complex relationships between individual behaviour and environmental heterogeneity representing a particularly promising area for future research.     

多源空间数据整合视角下的城市开发强度研究

城市开发强度能直观表征人类活动强度,对指导城市规划与管理、促进城市可持续发展具有重要价值。采用社会-经济-生态系统耦合视角构建城市开发强度的多维测度体系,整合多源空间数据,测度了杭州市主城及3个副城的开发强度并揭示了其空间分布特征。结果表明,杭州城市开发强度由主城向副城呈波动降低,高强度开发过度集中于主城,主城的功能疏散有待加强;各副城开发强度不一,江南城与主城呈现跨江融合,临平城、下沙城空间上较为独立;各开发维度中,建筑强度、功能强度及效益强度热点区分布基本一致,环境响应高强度区则集聚于主副城交界处,表现出空间异质性。多维测度体系可较好表征城市开发强度,对城市规划及精细化管理具有一定的应用价值。     

基于能值分析的环太湖城市群生态经济系统可持续发展研究

采用能值理论与分析方法,研究2015年环太湖城市群生态经济系统的能值流量,并构建多维度的生态经济系统指标体系,综合评价环太湖城市群可持续发展程度和健康水平。研究结果表明：（1）可更新资源利用不足,在能值利用总量中占比最大值仅为7.95%;（2）不可更新资源消耗过度,在能值利用总量中占比最小值达到56.95%;（3）（除苏州市外）可更新资源产品中肉类与水产品占比最小值已达63.08%,急需对传统的农业结构进行调整;（4）不可更新资源产品均以水泥和钢铁为主,占比最小值已达88.02%,应该加快传统的工业转型升级;（5）输入能值占比最大值仅为36.27%,商品进出口呈现贸易顺差,对外经济开放仍有发展空间;（6）废弃物与可更新能值比率最大值仅为12.8%,废弃物能值比最小值仅为0.19%,废弃物排放和利用水平有待提高;（7）湖州市可持续指标ESI和能值可持续发展指标EISD为1.59和2.99,在环太湖城市群中更具可持续发展潜力;（8）苏州市健康能值指数EUEHI和改进的健康能值指数EUEHI''为8.22和1.65,在环太湖城市群中健康水平较低。据此结果提出了有助于环太湖城市群经济社会发展与自然生态环境和谐共赢的可持续发展对策。     

基于碳排放核算的中国区域旅游业生态效率测度及比较研究

旅游业作为国民经济发展的战略性支柱产业在区域发展中具有重要作用。借鉴生态效率的基本思想,考虑区域能源消费结构差异,使用自下而上的方法将旅游交通、旅游住宿与游憩活动碳排放进行加总估算出2000—2013年中国旅游业碳排放量;接着运用单一比值法计算出2000—2013年中国及各地区旅游业生态效率值,利用变异系数、莫兰指数对测度结果进行分析并与可持续发展生态效率值进行比较。研究结果表明:(1)2000—2013年,中国旅游业碳排放量不断增加,从2000年的1202.71万t增加到2013年的4151.57万t。旅游业部门之间碳排放量差异较大,尤其是旅游交通部门占到旅游业碳排放量的90%左右;(2)得益于2000—2013年旅游业发展的促进政策,中国及各地区旅游业生态效率总体上呈现不断改善的趋势,中国旅游业生态效率由2000年0.1193 kgCO_2-e/$下降到0.0309 kgCO_2-e/$。(3)时间维度上,中国旅游业生态效率的区域不平衡问题仍然存在,相比于2000年旅游业生态效率变异系数0.7114,2013年的变异系数反而增加到0.7483;空间维度上,各地区旅游业生态效率聚集模式发生了明显变化,莫兰指数由0.3036减少到0.0278。(4)通过将测度结果进行比较,中国旅游业自2000年开始进入可持续发展阶段,中国旅游业的整体可持续水平要优于其他产业,各地区的旅游业在2010年全部进入可持续发展状态。最后,对结果进行了讨论并提出旅游业生态效率的优化应从旅游收入增加与旅游业减排两方面进行。     

基于“管制平衡”的草原生态补偿政策参与式干预发展评价研究

从整体性治理理论视角出发,深入分析了草原生态补偿政策实施过程中的管制与治理维度,认为草原生态补偿政策是一个"管制平衡"导向型政策,进而提出从"参与式干预发展"的角度对该政策的实施效果进行综合性评价。基于内蒙古锡林郭勒典型草原的一个纯牧业嘎查(村庄)的案例研究,将参与式干预发展评价(PADev)方法的应用进行了详细呈现,并获得了兼具"形成性"和"主体间性"的综合性评价结论与发现。为验证PADev的适合性和科学性,从"元评价"的角度,进一步呈现了基于生态调研和抽样社会调查的评价,作为PADev方法的"验证性"评价。案例研究发现,草原生态补偿政策的地位和作用体现在"草-畜-人"历史性(长达35年,从1983年牲畜承包开始)发展变迁的结构关系中,从政策作用的末端来评价生态补偿政策所产生的生态效益,比较难以直接确定其因果关系,但从基于制度变迁的路径依赖及未来发展的角度,政府主导的生态补偿政策将积极地促进牧民们的自主整合和适应市场的发展,以及"生态载畜量"和"实际载畜量"的收敛趋同。     

持续城镇化对中国推进实施联合国可持续发展目标的作用

中国过去40年城镇化发展迅速,从数字指标上看,不仅走过了一条迅速提升工业化水平的道路,也走过了一条快速城镇化道路。然而,中国城镇化发展重"量"而轻"质",偏重于城镇数量增多和城镇化速度的提升,而对城镇化的质量和效益的提升、人民生活水平和文明程度的共同提高、资源生态环境的保护、城镇就业、第三产业发展等城镇化的本质问题关注不够。2015年,联合国通过的2030年全球可持续发展目标(SDGs)明确要求建设包容、安全、有抵御灾害能力和可持续的城市和人类住区,中国新型城镇化应以可持续发展目标为导向,如何将SDGs的具体要求用于中国新型城镇化的发展显得尤为重要。为此需要构建城市可持续发展水平评估机制,测评中国城市可持续发展目标实施状况;通过推进城市绿色创新实践,拓宽中国城市可持续发展目标践行路径。     

珍稀濒危植物大花万代兰的花粉团发育及其分类学意义

万代兰属的属间界限划定及其亲缘关系重建是兰科分类系统中的难解之谜。该研究采用常规石蜡切片技术观察了珍稀濒危植物大花万代兰的一对深裂花粉团的形成机制、花药壁发育模式、小孢子发生及雄配子体发育等的胚胎学特征。结果表明：(1)大花万代兰早期的花药原基分化出一对侧生药室,每个药室的小孢子囊中央分化出一条在花药成熟时会降解的不育隔膜组织,形成两个不等深裂的花粉团。(2)发育完整的花药壁有5~9层,包括2~6层药室内壁,符合多层型花药壁发育类型;绒毡层细胞为单核,腺质型,在花药成熟时,表皮、中层和绒毡层皆降解,仅留下2~6层纤维性加厚的药室内壁。(3)小孢子母细胞经过连续型胞质分裂形成正四面体和左右对称的小孢子四分体,小孢子四分体继续保持在同一个胼胝质内,完成有丝分裂形成了2 细胞型的四合花粉;四合花粉两两紧密排列,且由于隔膜组织的降解,最终发育为一对深裂的花粉团。根据现有兰花花药发育资料,分析了大花万代兰花粉团发育的胚胎学特征的分类学意义,为万代兰属错综复杂的系统分类提供了新资料。     

21世纪以来闽三角城市群人类景观开发强度的时空演变——基于能值-GIS方法

在快速的城市化进程中,城市群作为城市发展到成熟阶段的高级空间组织形式,其在推进城市群区域社会经济一体化的同时,也在一定程度上加剧了城市群的人地关系矛盾和景观开发强度。为量化城市群的人类景观开发强度,揭示自然环境对人类资源消耗过程的压力响应机制,选取闽三角城市群在2000、2005和2013年的夜间灯光数据(DMSP/OLS)作为刻画人类经济活动范围的基础数据,通过能值分析理论,耦合可更新能源(太阳能、风能、地热能和降雨化学能等)与基于统计数据的不可更新能源进行能值核算,并进一步描述人类景观开发强度(Landscape development intensity,LDI)的时空演变特征,基于人类活动对自然生态系统的干扰程度划分为5级进行空间展示与分析。结果表明:(1)在时间尺度上,闽三角城市群的年可更新能值密度均值在2000、2005和2013年,分别为9.42×10~(16) sej/hm~2、7.25×10~(16) sej/hm~2和7.88×10~(16) sej/hm~2,呈现出先减后增的趋势,在空间尺度上,闽三角城市群可更新资源由环海湾地带向内陆地区呈环形逐层增加,其中在2000年表现尤为明显;(2)在不可更新资源的利用上,闽三角城市群的本地不可更新能源能值投入在2000、2005和2013年,分别为4.64×10~(24) sej、4.63×10~(24) sej和4.66×10~(24) sej,只出现轻微浮动,而外部输入能源的能值投入则在2000、2005和2013年,分别为1.41×10~(24) sej、3.18×10~(24) sej和5.71×10~(24) sej呈现逐年上升趋势,且其中对原煤的需求表现最高,占比高达90%;(3)LDI在空间分布上,自内陆至沿海干扰等级逐渐上升,其中,强度干扰与剧烈干扰主要覆盖厦门市、龙海市、晋江市和石狮市;在时间分布上,呈现出强度干扰和剧烈干扰逐渐增大的趋势。研究有助于政府对不同干扰等级区域的城乡建设与规划管理提供决策依据,为实现城市群可持续发展提供数据参考。     

基于扩展耗模型的可持续发展水平区域空间差异——以中国31个省市为数据源

将区域作为一个以人类生产和消费为中心的社会-经济-自然复合生态系统,构建了一种基于生物物理视角的生态热力学方法,从整体角度对区域的可持续发展水平进行定量评价。该方法囊括了维持复合生态系统运转过程中的自然资源投入、人力资源投入和环境污染损害成本投入等三种要素,完善了可持续发展评价以及绿色GDP核算中人力资源投入和环境成本的价值体现。然后以我国为例,核算了我国31个省市2006—2015年间可持续发展水平的时间动态,并以各省为边界,计算了2015年的区域可持续发展水平差异。计算结果显示:(1)十年间,我国整体上的可持续发展水平在逐步提高,能反映出我国生产率水平的提高和资源利用效率的提高;(2)从要素投入看,自然资源投入仍然占主要,但比例在逐渐降低。环境成本投入比例呈逐步降低趋势,说明环境保护取得了成效。另外,在2010年后,人力资源投入比例增加很快,反映了我国经济发展中劳动力成本上升明显。(3)各省市的计算结果差异较大,在不考虑区域间进出口的情况下,从GDP产出角度,北京的可持续发展水平最高,西藏最低。通过将本文的评价结果与绿色发展指数的评价结果进行比较,发现具有较好的一致性。建立的方法框架是对能值分析方法的扩展和完善,在今后的研究中,还需要继续对该方法框架中没有考虑全面的因素加以考虑,以便于更全面客观地反映区域的可持续发展水平。