城市遥感生态指数的创建及其应用

城市生态与人类生活息息相关,快速、准确、客观地了解城市生态状况已成为生态领域的一个研究重点。基于遥感技术,提出一个完全基于遥感技术,以自然因子为主的遥感生态指数（RSEI）来对城市的生态状况进行快速监测与评价。该指数利用主成分分析技术集成了植被指数、湿度分量、地表温度和建筑指数等4个评价指标,它们分别代表了绿度、湿度、热度和干度等4大生态要素。通过在福州主城区的应用表明,RSEI指数可以定量地评价和对比城市的生态质量,方便地进行时空动态变化分析。由于所选的指标完全基于遥感信息,容易获得,且计算过程无需人工干预,因此结果客观可靠、可比性强。     

世界蜘蛛的分布格局及其多元相似性聚类分析

蜘蛛是一类种类繁多、数量巨大、分布广泛的捕食性生物。至2012年底,全世界共有蜘蛛43678种（包括亚种）,隶属于112科3898属。科、属、种3个分类阶元的分布域非常悬殊,90%的种分布在一个界内,90%的科是跨界分布或全球分布。按行政区域,亚洲种类较多,欧洲较少,南极洲没有蜘蛛记录;按动物地理区域,古北界和新热带界较多,新北界较少。根据地理条件、生态条件和蜘蛛的分布状况,将全球陆地分为53个基础地理单元,用申效诚等新近提出的相似性通用公式和据此创立的多元相似性聚类分析方法,分别对属、种两级的分布进行分析,得到两个聚类结构相同、聚类关系合理的支序图,而且属级的支序图层次更为分明,在相似性水平为0.32时,53个基础地理单元聚为17个小单元群,在0,22水平上,又聚为8个大单元群。这些大、小单元群的组成单元地域相邻相连,生态条件相对一致,可以作为蜘蛛地理区划的界、亚界两个层级。和华莱士主要以哺乳动物建立的世界动物地理区划相比,主要差异是：1、古北界东、西两部分差异显著,可分设两界;2、新西兰和澳洲大陆相似性较低,可单独设界;3、新几内亚和太平洋岛屿与澳洲大陆的关系远于和东洋界的关系,华莱士线在两界间的作用似乎不存在; 4、新热带界的中美地区似乎属于新北界更为合适,并由此产生了南北美洲间的紧密联系;5、新北界与古北界的相似性关系弱于与新热带界的关系,全北界的概念几近消失。前两点差异可以从地球板块构造的变动得到解释,第3、5个差异已在植物和其它生物类群得到佐证,第4个差异尚不稳定,需要更多类群的比较与分析。使用多元相似性聚类分析方法对于如此典型的点状分布的生物类群和如此海量的数据,能够得到如此精细的,既符合地理学、统计学的逻辑,又符合生物学、生态学逻辑的定量分析结果,这在国内外都是首次成功尝试,其简便性和合理性将会促使在其它类群中的应用。     

濒危高原植物羌活化学成分与生态因子的相关性

羌活（Notopterygii Rhizoma Et Radix） 是伞形科植物羌活（N. incisum）或宽叶羌活（N. franchetii）的干燥根茎和根,为濒危高原药用植物。考察羌活主产地生态气象因子对其主要化学成分含量的影响,探讨气象因子与羌活品质的关系。应用HPLC方法检测羌活醇,异欧前胡素2种主要化学成分含量。采用中国气象科学数据共享服务网平台获得不同产地的平均气压、年降水量、平均风速、日照时数、相对湿度、年平均温度、年最高温度、年最低温度等9个生态因子数据,通过偏最小二乘回归分析（PLS）、冗余分析（RDA）分析了其化学成分含量与生态因子之间的相关性。化学分析表明,羌活中羌活醇的含量高于异欧前胡素,而宽叶羌活中羌活醇含量低于异欧前胡素。经PLS及RDA分析,羌活中羌活醇与日照时数呈强正相关关系,其次是年降水量和海拔。异欧前胡素与年降水量呈强负相关关系,其次是温度。宽叶羌活中影响羌活醇含量的主导因子分别是海拔、年降水量,且都呈正相关。同时2个主导因子对异欧前胡素含量的影响呈负显著相关。因此日照时数、海拔、年降水量是影响羌活化学成分累积的主要因素,日照时数有利于羌活化学成分累积,在一定范围内,海拔越高,年降水量越大,越能促进羌活醇的积累,而不利于异欧前胡素含量富集。基于化学成分含量主成分分析（PCA）表明,羌活和宽叶羌活以四川产为最优。研究结果对保护濒危高原植物羌活及引种栽培奠定基础。     

环境和扩散对草地群落构建的影响

植物群落构建机制是生态学研究的热点之一.长久以来这个难题并没有得到很好的解释,且争议较多.生态位理论或中性理论,或是二者的共同作用,这样的结论在不同的研究中都有印证.以黄土高原子午岭地区的草地群落为例,对3种不同的草地群落(5a的弃耕地、阴坡和阳坡的草地)进行了野外群落学调查,采用Mantel test和主轴邻距法(PCNM)分析方法,研究了空间地理距离和环境资源差异对于草本植物群落分布的影响,结果表明:地理距离和环境差异共同解释了群落组成相似性的79.3％,剔除环境因子的影响,地理距离解释了群落组成相似性的33.8％;而剔除地理距离的影响,环境因子解释了群落组成相似性的14.2％.无论是生态位理论还是中性理论,其在黄土高原草本群落构建过程中都有作用,但中性理论扮演了更为重要的角色.     

皂荚果实中皂苷O的分离鉴定及毒性研究

采用乙醇提取、正丁醇萃取、常压硅胶柱反复层析的方法,并结合杀鼠活性追踪,从豆科植物皂荚(Gleditsiasinensis Lam.)的果实中分离到一个含有7个糖基的三萜皂苷,通过TLC、mp、IR、MS、1 H-NMR和13 C-NMR等方法鉴定为3-O-β-D-吡喃木糖基-(1→2)-α-L-吡喃阿拉伯糖基-(1→6)-β-D-吡喃葡萄糖基齐墩果酸28-O-β-D-吡喃木糖基-(1→3)-β-D-吡喃木糖基-(1→4)-α-L-吡喃鼠李糖基-(1→2)-[(6S,2E)-6-羟基-2,6-二甲基-2,7-辛二烯醇-(1→3)-(6′S,2′E)-6′-羟基-2′,6′-二甲基-2′,7′-辛二烯醇-(1→6)]-β-D-吡喃葡萄糖酯[即皂荚皂苷O(GleditsiosidesO)]。对小鼠的急性毒性测定结果表明,试鼠对皂荚皂苷O经口灌胃的耐受量为160～400mg/kg,半数致死剂量LD50=249.52mg/kg,95%可信区间为224.81～276.95mg/kg;皂荚皂苷O对小鼠的急性毒性大于皂荚皂苷A。研究结果表明,皂荚皂苷O为皂荚的主要杀鼠活性成分。     

不同森林恢复方式对我国南方红壤区土壤质量的影响

2008-2009年在我国南方红壤区,研究了3种典型森林恢复方式(自然恢复的天然次生林、人工恢复的本地种马尾松人工林和引进种湿地松人工林)对林地土壤质量的影响.结果表明： 天然次生林的土壤含水量、土壤容重、土壤粒径构成、土壤全碳、全氮、全磷、有机碳、速效氮、速效磷、速效钾含量均优于两种人工林.综合土壤物理性状、化学性状和微生物性状得到土壤质量综合指数.天然次生林土壤的综合质量指数(1.20±0.10)显著高于马尾松人工林(0.59±0.03)和湿地松人工林(0.59±0.06),而两种人工林之间差异不显著.在我国南方红壤区,自然恢复的天然次生林土壤质量优于人工恢复的马尾松林和湿地松林.     

用于昆虫分类鉴定的人工神经网络方法研究:主成分分析与数学建模

为探讨人工神经网络(ANN)在昆虫分类上的可行性,本文提出利用主成分分析和数学建模等方法相结合改进ANN,并以鳞翅目夜蛾科6种蛾类昆虫为样本进行了验证.首先利用Bugshape1.0特征提取软件获取6种蛾180个右前翅样本的13项数学形态特征数据,再运用主成分分析对蛾翅数学形态特征变量重新组合生成新的综合变量,然后结合主成分分析建立BP神经网络分类器.主成分分析结果表明,前5个主成分的累积贡献率为85.52%,已基本包含了全部特征变量具有的信息.在主成分分析的基础上,建立具有5个输入层节点,12个隐含层节点和1个输出层节点的三层BP神经网络分类器.每种蛾20个样本共120组特征数据对分类器进行训练和仿真,其余60组特征数据对分类器进行验证,仿真输出值与目标值的相关系数R=0.997,分类正确率达到了93.33%.较之未经过主成分分析而单独使用BP神经网络建立的分类器,基于主成分分析的BP神经网络分类器具有更优的性能和更准确的分类能力.研究结果表明本文提出的方法具有很好的分类和鉴别作用,为蛾种类的鉴别提供了一种可行的方法.     

湖栖鳍虾虎鱼微卫星DNA标记的 开发与群体遗传多样性分析

为研究雷州半岛湖栖鳍虾虎鱼(Gobiopterus lacustris)遗传多样性,对湖栖鳍虾虎鱼雌雄性腺进行转录组测序,采用MISA软件进行微卫星分析,共获得25 452个微卫星标记,其中包含14 708个单碱基重复类型,6 175个2碱基重复类型,3、4、5和6碱基重复类型数目分别为4 223、327、15和4。随机选取50个微卫星位点设计引物,能够扩增出清晰稳定条带的有39对,其中,11个位点表现出不同程度的多态,28个位点呈现单态。利用11个具有多态性的微卫星位点分析湖栖鳍虾虎鱼在廉江市高桥镇红树林保护区、湛江东海岛、雷州市附城镇和雷州市九龙山红树林国家湿地公园4个野生群体中的遗传多样性及遗传结构,11个微卫星位点呈现出不同程度的多态性,等位基因数(Na)2～15,平均等位基因为(6?3.9)个,有效等位基因数(Ne)、平均观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别在1.919～2.485、0.343～0.465和0.381～0.483之间,平均多态信息含量(PIC)为0.348～0.465。Hardy-Weinber平衡分析显示,4个群体的大部分位点未偏离平衡。在每个群体中进行连锁不平衡分析,有18对位点间显著(P 0.05)或者极显著(P 0.01)偏离连锁平衡。遗传分化系数在0.107～0.216之间,表明4个群体的遗传分化达到了中等水平以上。分子方差分析(AMOVA)显示,湖栖鳍虾虎鱼大部分的差异来自于群体内而非群体间。     

斑衣蜡蝉若虫寄生蜂地理种群遗传差异及早期快速检测

【目的】明确不同地理种群斑衣蜡蝉Lycorma delicatula若虫寄生蜂种群遗传差异,实现若虫被寄生早期的快速准确检测,以评估其对斑衣蜡蝉种群的控制作用。【方法】利用DNA条形码技术获得不同地理种群斑衣蜡蝉若虫寄生蜂COI和28S rDNA序列,利用K2P模型计算不同地理种群间的遗传距离,以邻接(neighbor-joining,NJ)法构建系统发育树;基于COI序列设计种特异性PCR(SS-PCR)引物,利用SS-PCR对斑衣蜡蝉若虫DNA进行扩增,测定其体内是否有中华螯蜂Dryinus sinicus寄生;利用目测法观察和PCR扩增测定寄生蜂对不同采样点斑衣蜡蝉若虫的寄生率。【结果】经鉴定,不同地理种群斑衣蜡蝉若虫寄生蜂为中华螯蜂,该寄生蜂COI序列共检测到16个单倍型,28S rDNA序列共检测到4个单倍型。不同地理种群间中华螯蜂遗传距离在0.00691~0.01310之间。邻接法构建的系统发育树显示不同地理种群中华螯蜂均聚于一枝。基于COI序列设计的SS-PCR引物对中华螯蜂成虫、幼虫均具有良好的扩增效果,最低检测阈值为0.000005 ng/μL DNA。利用SS-PCR测定中华螯蜂对各采样点斑衣蜡蝉若虫的寄生率为22.54%~60.00%,显著高于目测统计的结果(5.63%~36.98%)。【结论】不同中华螯蜂地理种群间遗传差异较小;SS-PCR引物可用于不同地区中华螯蜂对斑衣蜡蝉早期寄生率的快速检测。     

基于mtCOI基因序列的中国葱斑潜蝇不同地理种群遗传多样性分析

【目的】葱斑潜蝇Liriomyza chinensis是葱蒜类蔬菜上的重要经济害虫,在我国广泛分布。本研究旨在阐析中国葱斑潜蝇的地理种群遗传分化。【方法】以中国8省12个不同地理种群的253头葱斑潜蝇为样本,测定其mtCOI基因序列;依据获得的mtCOI基因序列,利用MEGA7.0, DnaSP 6.1和Arlequin 3.5等软件对葱斑潜蝇地理种群的遗传多样性、基因流水平和遗传变异等进行分析。【结果】在253头个体的759 bp mtCOI基因片段中,获得13个单倍型,各单倍型间K2P遗传距离均小于0.02;其中单倍型Hap1为12个地理种群所共享,总发生频率高达81.82%。总群体单倍型多样性较低(H_d=0.327),核苷酸多样性(Pi)为0.00159,核苷酸平均差异数(K)为1.21011;葱斑潜蝇总群体遗传分化程度中等(F_ST=0.06971),基因交流较充分(Nm=3.33629)。分子方差分析(AMOVA)结果表明,遗传变异来源为群体内;总群体Tajima’s D检验值为显著负值;Mantel检测结果说明种群间的遗传距离与地理距离没有相关性。【结论】中国葱斑潜蝇地理种群的遗传多样性较低,基因交流较充分,遗传分化程度中等,且地理距离并不影响其遗传分化程度;葱斑潜蝇总群体在较近的历史时期未经历明显的种群扩张和种群增长。