基于功能性状的水杉原生母树种群生境适应策略

植物的功能性状变异和表型可塑性是其应对异质生境的主要机制, 对植物的生长和分布有重要贡献。本文以湖北星斗山国家级自然保护区的水杉(Metasequoia glyptostroboides)原生母树为研究对象, 分析了母树种群功能性状对树木形态、地形因子及人为干扰的响应机制。结果表明: 水杉原生母树叶面积、叶干重和比叶面积的变异幅度大, 可塑性较强, 而枝和叶的干物质含量稳定性最高。人为干扰和4个地形因子均对每个功能性状变异方差有5%-20%的解释度, 冠幅对枝、叶干物质含量的变异方差有高达38%和76%的解释度。5个功能性状主要受海拔、坡位和人为干扰影响, 其中, 比叶面积对环境因子和干扰的响应规律不明显, 叶面积和叶干重在强烈人为干扰的环境中普遍增大, 枝和叶的干物质含量对坡向的变化最敏感。总之, 水杉原生母树种群通过功能性状变异对环境能产生一定的可塑性响应, 但人为干扰对母树生长影响较大, 建议人工辅助更新, 并适度减少农业和建筑对现存母树的影响。     

鄂西南木林子常绿落叶阔叶混交林2014~2019年主要物种动态变化

为了明确鄂西南木林子亚热带山地常绿落叶阔叶混交林的短期群落动态,为该区森林生态的保护、恢复与可持续经营提供科学依据。该研究基于木林子自然保护区2.2 hm²动态监测样地,以2014和2019年样地内所有胸径(DBH)≥1 cm的木本植物为研究对象,从物种组成与多样性、重要值、死亡率、补员率及胸径等方面分析了其动态变化。结果表明：(1)5年间2.2 hm²样地内木本植物个体从17 308株减少到16 533株,降幅为4.48%,胸高断面积31.42 m²·hm^-2增长到35.53 m²·hm^-2,物种增加了1科6属18种,消失1属7种。 乔木、亚乔木、灌木及藤本4类生长型物种的Margalef丰富度指数均上升,而Pielou均匀度指数均下降;除乔木外其他3种生长型的Shannon Wiener多样性指数和Simpson指数均上升。(2)补员个体1 269株,平均胸径2.44 cm,胸高断面积为0.32 m²·hm^-2,平均新增115.36 株·hm^-2·a^-1,隶属39科59属99种;死亡个体2 044株,平均胸径3.32 cm,胸高段面积为1.31 m²·hm^-2,平均死亡185.82 株·hm^-2·a^-1,隶属51科90属146种;不同径级补员与死亡个体数差异明显,总体上随着径级的增大而减少。(3)46个主要物种中有15种重要值增大,有31种降低,增加与降低的变化幅度为乔木层>灌木层>亚乔木层;平均胸径从4.70 cm上升为5.12 cm,除锥栗(Castanea henryi)平均胸径有所下降外其他物种均上升。(4)主要树种中有44个为增长型种群,另外2个物种种群增长率不变,主要物种年补员率大于年死亡率,不同生长型物种及其不同径级的死亡率与补员率不同,不同径级补员率总体大于死亡率;随着径级的增大,补员率与死亡率的差值逐渐降低趋于平缓。研究认为,该群落物种组成与多样性及主要物种的重要值、平均胸径变化幅度较小,未发生明显波动,主要物种不同径级的更新动态有所差别,但不剧烈,因此整个群落外貌基本保持不变,发展较为稳定。     

水杉凋落物水浸提液对其种子萌发和生长的化感作用

为探究水杉凋落物的化感作用是否是影响其天然更新的障碍因素,该文设置了8种水杉新鲜凋落物和自然凋落物水浸提液浓度200、100、50、20、10、5、2、1 g·L^-1和CK,分析不同类型不同浓度凋落物水浸提液对水杉种子萌发和生长的化感作用的影响。结果表明:(1)水杉新鲜凋落物水浸提液对水杉种子发芽率和发芽势影响不显著(P>0.05),对发芽指数有显著影响(P<0.05),1、100、200 g·L^-1显著抑制种子发芽; 水杉自然凋落物水浸提液对水杉种子萌发3个指标影响均不显著(P>0.05),而浓度为5、10、50、200 g·L^-1时则有抑制效应。(2)水杉种子芽长、胚轴和主根长度均在不同浓度的新鲜和自然水杉凋落物水浸提液间差异显著(P<0.05),并随着水浸提液浓度的增加(≥10 g·L^-1)而逐渐降低,尤其是50～200 g·L^-1范围内抑制作用显著增强。(3)新鲜和自然水杉凋落物水浸提液对自身种子萌发后生长的抑制作用相较于对种子萌发强,并且新鲜凋落物的化感效应抑制强度大于自然凋落物。(4)在种子萌发和生长指标中,主根长度对化感物质反应最敏感。(5)水杉种子的芽长生长动态变化符合“S”型生长曲线(R2≥0.988)。总之,水杉凋落物对自身种子萌发和生长具有一定的化感抑制效应,影响其种群天然更新,建议在水杉种群管理中,适当清理林下凋落物,以促进水杉种群的天然更新。     

土壤养分对不同生活型植物叶功能性状的影响

以湖北星斗山国家级自然保护区50个亚热带常绿落叶阔叶混交林样地为研究对象,通过样本分析对不同生活型植物（灌木、乔木和木质藤本）的叶功能性状和森林土壤养分进行了测定,并采用冗余分析(RDA)和逐步回归分析了该地区土壤养分对不同生活型木本植物叶功能性状的影响。结果表明：（1）研究区内3种生活型植物的叶功能性状中灌木的比叶面积（SLA）平均值(319.87 cm·g^-1)最高,乔木的叶干物质含量（LDMC）平均值(0.40 g·g^-1)最高,木质藤本的叶面积（LA）、叶厚度（LT）、叶全氮含量(LTN)和叶全磷含量（LTP）平均值最高,分别为：105.07 cm²、0.24 mm、20.10 mg·kg^-1和1.19 mg·kg^-1;3种生活型的LDMC、LTN分布都较为集中,而LA、SLA、LTN都呈右偏分布,但LT、LTP的分布乔木呈左偏分布,而灌木和木质藤本均呈右偏分布。（2）研究区域的土壤pH值为3.81~4.95,全部为酸性土壤;土壤有机质含量在4.57%~12.05%之间,平均为7.79%;土壤速效钾和碱解氮含量分别为64.52~339.29和82.83~678.15 mg·kg^-1,全氮、全磷、速效磷含量平均值分别为5.48 mg·kg^-1、0.46 mg·kg^-1和0.39 mg·kg^-1。（3）在3种不同生活型叶性状的变异中,土壤养分对木质藤本的解释度最大（24%）,其次是灌木(15%),而对乔木解释最低(13%);乔木和木质藤本受到土壤有机质影响较大,灌木受到速效钾影响较大,虽然影响不同生活型叶功能性状的主要因子有所差别,但是其主要的影响因子均为土壤有机质、土壤全磷、速效钾。研究认为,星斗山国家级自然保护区土壤能够在一定程度上解释不同生活型植物叶功能性状变异,并且影响程度存在差异,这种差异有利于该地区物种共存和生物多样性维持。     

鄂西南不同区域亮叶桦种群结构与动态特征

对鄂西南木林子、七姊妹山、金子山3个区域亮叶桦种群进行调查,划分种群龄级和高度级,绘制种群结构图。采用空间代替时间的方法,编制各区域亮叶桦种群的静态生命表,绘制存活曲线、死亡率曲线和消失率曲线,应用4个生存分析函数分析不同区域亮叶桦种群动态。结果表明: 3个区域的亮叶桦种群均属增长型,高度级结构较为完整,七姊妹山和金子山种群龄级结构有不同程度的缺失;数量变化动态指数V_pi＞0,但对外界干扰比较敏感。静态生命表表明,亮叶桦种群不同龄级的存活量差别较大,随龄级增加而逐渐减少;存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型;死亡率和消失率曲线变化趋势基本一致,但存在不同程度的波动。不同区域亮叶桦种群均具有前期锐减、中后期动态稳定的特征。     

氢气对高氧暴露下肺泡Ⅱ型上皮细胞损伤的保护作用机制研究

该文探讨了氢气对高氧暴露下早产大鼠Ⅱ型肺泡上皮细胞(type Ⅱ alveolar epithelial cells,AECⅡ)损伤的作用机制研究。将原代分离培养的早产鼠AECⅡ分为4组:空气组、高氧组、高氧+氢气组、高氧+氢气+PD98059组。空气组、高氧组分别置于氧浓度为21%的空气和95%的氧气中;高氧+氢气组在高氧暴露前加入氢气;高氧+氢气+PD98059组在高氧暴露前同时加入氢气和ERK1/2特异性抑制剂PD98059,再置于氧浓度为95%的密闭氧仓中。各组均培养24 h后,CCK-8法检测细胞增殖能力;流式细胞术检测细胞凋亡情况;Western blot检测ERK1/2、p-ERK1/2、Bax蛋白质水平;荧光定量PCR检测Bax和caspase-3 m RNA水平。结果发现,与空气组比较,高氧组细胞凋亡率显著增加(P0.01),细胞增殖能力、p-ERK1/2蛋白质水平明显降低(P0.01),Bax蛋白质与mRNA水平均明显升高(P0.01),caspase-3 mRNA水平明显升高(P0.01);与高氧组比较,高氧+氢气组细胞凋亡率显著减低(P0.01),细胞增殖能力升高(P0.01),p-ERK1/2蛋白质水平明显升高(P0.01),Bax蛋白质与mRNA水平均降低(P0.05),caspase-3 mRNA水平降低(P0.05);当加入ERK1/2抑制剂PD98059后,氢气的保护作用被消除(P0.05)。氢气可通过激活MAPK-ERK1/2信号通路抑制凋亡相关基因的表达,改善高氧导致AECⅡ的凋亡和增殖受限,促进细胞存活。     

鄂西南地区种子植物多样性与区系特征

根据《恩施植物志》内容,结合近年来野外实地调查记录,统计鄂西南地区种子植物信息,并对其物种多样性、科属组成及区系地理特征进行了分析。结果表明:(1)鄂西南地区种子植物共3 053种,占湖北省74.79%,全国的11.20%,隶属于164科1 008属,其中裸子植物9科28属45种,被子植物155科980属3 008种,且草本植物达1 576种;研究区内植物生活型多样化,多年生和落叶物种占优势,珍稀濒危物种多,生物多样性高。(2)鄂西南地区物种较多的科为蔷薇科(210种)、菊科(198种)、百合科(131种)、禾本科(126种)和豆科(111种),表征科中桦木科的重要值最大(22.00);大科、大属的优势性明显,少种科和少种属较多,体现出科属水平上的多样性。(3)研究区内种子植物科的区系划分为11个分布区类型,14个亚型,其中热带成分77科(65.25%),温带成分38科(32.20%),中国特有2科(1.69%),以热带成分为主;属级水平上共15个分布区类型、23个亚型,热带成分388属(41.06%),温带成分485属(51.32%),中国特有57属(6.03%);种级水平上划分为15个分布区类型,温带成分1 572种(59.70%)、热带成分934种(35.47%),中国特有分布型110种(4.18%),属、种水平上温带成分更占优势。研究认为,鄂西南地区种子植物区系具有温带和热带双重性质和过渡性特征,区系起源有一定的古老性,地理成分复杂。     

鄂西南亚热带常绿落叶阔叶混交林土壤空间异质性

大样地是监测森林生物多样性及生态因子动态变化的重要平台,以湖北木林子国家级自然保护区常绿落叶阔叶混交林为对象,依托15 hm2动态监测样地,对每个400 m2样方进行取样并测定7个化学性质指标,运用地统计与多元统计方法,分析了该大样地内不同土壤因子的富集程度、空间格局、变异性、相关性。结果如下:1)研究区土壤酸性较强,有机质、有效氮、全氮、有效钾丰富,有效磷、全磷亏缺;2)有效氮、全氮、有效磷呈东高西低,p H呈西高东低,有效钾呈斑块状分布,有机质呈中间高,西北与东南低的"凸"型分布,其中以有效钾空间结构最复杂(A=50 m,D=1.96),p H空间结构最简单(A=180 m,D=1.83);3)土壤因子的块基比范围为0.14—0.69,14对因子显著相关(P0.05),其中以全磷的空间自相关最强,并与其余因子显著相关;4)土壤因子的变异系数范围为0.05—0.34,其中全磷、有效磷变异系数最高,分别为0.29和0.34,p H变异系数最低(0.05),土壤全磷在主成分中具有最大载荷(2.27)。结果表明:1)木林子常绿落叶阔叶混交林土壤酸性较强,除了磷素亏缺,其余土壤养分富集;2)土壤的变异性不强,空间分布具有明显的自相关特征,并具有一定的尺度效应;3)除了土壤有效磷以外的土壤因子之间存在较为普遍的相互联系;4)土壤全磷对于土壤的综合变异最具代表性。     

酪氨酸对未成年小鼠和大鼠诱发排卵和孕酮含量的影响

本实验室曾证明酪氨酸有抗hCG致孕酮生成作用,同时也发现酪氨酸对大鼠排卵前的颗粒细胞有促进cAMP和甾体激素合成作用,表明酪氨酸对卵巢有逆向的双重作用。本文观察酪氨酸对未成年小鼠和大鼠诱发排卵和血清孕酮含量的影响。结果显示酪氨酸有促进未成年小鼠和大鼠诱发排卵和提高孕酮的作用。苯丙氨酸和色氨酸无此作用。在甲状腺素、去甲肾上腺素和多巴胺等酪氨酸衍生物中,仅多巴胺与酪氨酸的作用相似。     

湖北木林子保护区山矾属植物空间分布格局及其关联性

物种共存机制是生态学研究的重要问题。以同属物种山矾、光叶山矾为研究对象，分析其空间分布格局和种内、种间关联性特征。将山矾、光叶山矾分为4个径级，分别归属幼树、小树、中树和成年树4个生长阶段。采用单变量成对相关函数分析空间分布格局特征；双变量成对相关函数分析种内、种间关联性。结果显示：山矾和光叶山矾径级结构基本一致，均属增长型种群。在完全空间随机模型下，山矾和光叶山矾主要呈聚集分布，逐渐过渡为均匀分布；在异质泊松模型下，只在小尺度上聚集，较大尺度范围呈随机分布。种内关联上，山矾各生长阶段主要呈正关联，逐渐向无关联过渡，光叶山矾除小树与成年树外，其余均呈正关联；排除生境异质性影响后，小尺度呈正关联，其余尺度无关联。种间关联上，在幼树、小树物种对中主要呈负关联，中树、成年树物种对中多为无关联。研究表明，同属物种山矾和光叶山矾呈种内聚集、种间分离的空间构型，在竞争排除作用下实现同属共存，有利于亚热带常绿落叶阔叶混交林群落结构稳定和物种多样性维持。